Механизм свободного расцепления автоматического выключателя

Содержание

Механизм предназначен для отключения и удержания во включенном состоянии аппарата. Схема механизма свободного расцепления представлена на рис. 1.41. Он состоит из трех рычагов (звенья 1-3), соединенных шарнирами 2,3 между собой и шарнирами 1,4 с неподвижным основанием. В шарнире 1 на звене 1 жестко закреплен шток, соединенный с контактной системой. При повороте штока происходит размыкание контактов. На звено 1 постоянно действует момент сил М_пр, создаваемый предварительно поджатой пружиной. На рис. 1.41 сплошными линиями показано взведенное положение механизма, когда контакты замкнуты. Расположение звеньев механизма с небольшим прогибом в шарнире 3 обеспечивает при отсутствии силы P прижатие звена 2 к упору под действием момента пружины М_пр. Сила P приводит в действие механизм расцепления и обычно создается электромагнитом или другим устройством, которое срабатывает, например, при превышении тока уставки аппарата. Эта сила поднимает шарнир 3 выше точки неустойчивого равновесия, где звенья 2 и 3 находятся на одной прямой, и механизм начинает движение под действием момента приложенного к звену 1 момента до устойчивого положения, показанного на рисунке пунктирной линией. В этом положении звенья 2 и 3 удерживаются вытянутыми вдоль прямой линии усилием звена 1.

Рис. 1.41. Схема механизма свободного расцепления.

Имитационная модель для анализа динамики работы механизма свободного расцепления, созданная с помощью инструментов Matlab Simulink (Simscape SimMechanics) [26]показана на рис. 1.42. Основные элементы модели: звено, шарнир, упор, момент пружины и сила. Звено – это стержень, который в модели представлен элементом Body : твердое тело с массой m, моментом инерции относительно центра масс J, координатами центра масс и координатами точек присоединения к шарнирам. Модель шарнира составлена из элемента Custom Joint с одной степенью свободы вращения. Момент, действующий на звено 1 относительно оси шарнира 1, задан элементом Joint Spring & Damper как пружина кручения с предварительным поджатием. Импульс силы формируется элементами Pulse Generator и Body Actuator, подключенными к звену 2 в месте шарнира 3. К этому же шарниру подключен упор, ограничивающий угол относительного вращения звеньев 2 и 3 в диапазоне от начального до максимального.

Рис. 1.42. Имитационная модель для анализа динамики работы механизма свободного расцепления с помощью инструментов Matlab Simulink (Simscape SimMechanics).

Динамику работы устройства иллюстрируют рассчитанные осциллограммы процессов перемещения шарниров 1 и 2, приведенные на рис. 43. Там же показан импульс силы P, воздействующий на шарнир 3. На рис. 43, а процесс при снятом верхнем ограничении на относительный угол поворота звеньев 2 и 3. Конечное положение деталей устройства изображены пунктирной линией на рис. 1.41. На рис. 1.43, б введено ограничение на максимальный относительный угол разворота звеньев 2 и 3 – 80 градусов. В этом случае конечное положение деталей устройства изображено на рис. 1.41 точечной линией. Осциллограммы показывают изменение во времени координат X и Y шарниров, по которым можно определить время срабатывания расцепителя.

б)

Рис. 1.43. Осциллограммы (а, б) процессов перемещения шарниров 1 и 2.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Как то на паре, один преподаватель сказал, когда лекция заканчивалась — это был конец пары: "Что-то тут концом пахнет". 8428 — | 8040 — или читать все.

91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно

Механизм — свободное расцепление

Механизм свободного расцепления включенного привода должен срабатывать при легком ударе по рычагу защелки. [46]

Механизм свободного расцепления автоматического выключателя выполняет следующие функции: предотвращает возможность удерживания контактов выключателя во включенном положении при возникновении аварийного режима работы в защищаемой цепи; обеспечивает скорость расхождения ( мо-ментное отключение) контактов, не зависящую от оператора, рода и массы привода. [47]

Механизмы свободного расцепления автоматических выключателей весьма разнообразны, однако принцип действия и их устройство подобны описанным. Автоматические выключатели отличаются многообразием конструктивных исполнений, но их устройство и принципы действия сходны к определяются главным образом назначением аппарата. [48]

Обычно механизм свободного расцепления выполняют так, что при ручном отключении вращение рукоятки ( из положения на рис. 15 — 5 а) вызывает излом системы рычагов 6, после чего контакты автомата быстро расходятся под действием отключающих пружин. Дальнейшее вращение рукоятки в сторону отключения необходимо для подготовки автомата к последующему включению. Благодаря этому скорость расхождения контактов, а тем самым скорость гашения дуги, возникающей на контактах автомата при отключении значительных токов, не зависит от той скорости, с которой человек перемещает рукоятку управления. [50]

Обычно механизм свободного расцепления выполняют так, что при ручном отключении вращение рукоятки ( из положения на рис. 6 — 4, а) вызывает излом системы рычагов 6, после чего контакты автомата быстро расходятся под действием отключающих пружин. Дальнейшее вращение рукоятки в сторону отключения необходимо для подготовки автомата к последующему включению. Благодаря этому скорость расхождения контактов, а тем самым скорость гашения дуги, возникающей на контактах выключателя при отключении значительных токов, не зависит от той скорости, с которой человек перемещает рукоятку управления. [52]

Конструкции механизмов свободного расцепления в зависимости от типа привода очень разнообразны. [53]

Работу механизма свободного расцепления проверяют при полностью включенном выключателе, а также в двух-трех его промежуточных положениях. Для этого включающее устройство привода доводят до некоторого промежуточного положения, после чего от руки подают импульс на отключение. Привод с выключателем включают до отказа и проверяют заход включающего устройства привода за конечное положение. Удерживая выключатель с приводом в данном положении, проверяют надежную работу запирающей защелки. [54]

Конструкция механизма свободного расцепления в зависимости от типа привода очень разнообразна. [55]

Конструкции механизмов свободного расцепления весьма разнообразны, однако принцип действия и их устройство подобны описанным. [57]

Работа механизма свободного расцепления проверяется при полностью включенном выключателе, а также в двух-трех его промежуточных положениях. Для этого включающее устройство тем или иным способом доводят до некоторого промежуточного положения и закрепляют, после чего подают импульс на отключение. [58]

Правильный подбор расцепителя автоматического выключателя защитит электрооборудование, СБТ и разводку распределительной сети от перегруза и сверхтока короткого замыкания.
В автоматические выключатели (АВ) устанавливается один или несколько расцепителей с разной селективностью. Эти компоненты защищают электрическую цепь от тока перегрузки и возникающем при коротком замыкании сверхтоке. Существуют устройства релейной защиты мгновенного расцепления и с задержкой срабатывания.

Определение расцепителя

Расцепитель автоматического выключателя – наиболее значимый компонент АВ. Он отключает электрическую сеть от цепи нагрузки посредством размыкания контактов вводного автомата. Элемент выключателя приводит в действие механизм свободного отключения в случае изменения определенного электрического параметра. Одни АВ срабатывают при превышении заданного значения тока, другие реагируют на пороговый уровень напряжения.

Виды расцепителей автоматических выключателей

Устройство защиты нагрузочной цепи представляетреле прямого действия, способное распознавать наступление аварийной ситуации и предотвращать развитие негативных процессов. Существует несколько видов расцепляющих устройств:

расцепители с защитой от сверхтоков и фиксированными заводскими настройками (тепловые компоненты с задержкой времени и электромагнитные мгновенного действия);
устройства селективного распознавания перегрузки от короткого замыкания с настройками номинального тока и времени выдержки (полупроводниковые, электронные);
компоненты с расширенной функциональностью (независимые, минимального и нулевого напряжения).

Тепловой

Тепловой расцепитель – биметаллическая пластина из 2 спаянных (сваренных или приклепанных) вместе полосок. Материалы для полосок подбираются таким образом, чтобы коэффициент температурного расширения одной отличался от аналогичного параметра другой. При прохождении электричества биметаллическая спайка нагревается сильнее, чем больше сила тока в ней. Если металл нижней полоски при нагревании удлиняется меньше, чем металл верхней, биметаллическая пластина изогнется вниз.

При определенном значении силы тока изгиба пластины достаточно для размыкания контактов автомата. Тепловой расцепитель реагирует на перегрузку ≥30% номинального значения тока, поэтому применяется для защиты от перегрузок. Время срабатывания находится в обратной зависимости от величины проходящего тока. В разных коммуникационных аппаратах оно составляет от секунд до 1–2 часов.

Электромагнитный

Электромагнитный компонент представляют катушку (соленоид) с сердечником, передвигающимся под воздействием электромагнитного поля тока, проходящего в обмотке. Сердечник, преодолевая сопротивление пружины, вызывает срабатывание отключающего цепь элемента.Электромагнитные реле прямого действия распознают короткое замыкание (превышение значения тока в несколько раз от номинального значения) и, в зависимости от чувствительности срабатывания, автоматам присваивается класс А, В, С и D.

Расцепители этого вида срабатывают за доли секунды и относятся к элементам мгновенного действия, используются для защиты от токов КЗ.

Термомагнитный или комбинированный

Зачастую соединяются тепловой и электромагнитный расцепитель последовательно. Тандем обеспечивает токовую селективность: один элемент отслеживает токи в зоне перегрузки, а другой защищает электрические цепи от сверхтоков КЗ. Такую связку некоторые производители именуют комбинированным расцепителем. В зарубежных каталогах последовательное соединение 2-х устройств называют термомагнитным расцепителем.

Полупроводниковый

Полупроводниковое устройствопостроено на измерительном элементе ИЭ и исполнительном элементе – электромагните с блоком управления. Измерительный элемент собран на трансформаторе тока.

Электромагнит воздействует на механизм свободного расцепления автомата, вызывая размыкание ↔замыкание цепи.Расцепитель срабатывает при протекании в цепи тока, превышающего уставку в перегруза или короткого замыкания. Эта настройка используется как дополнительная защита к основной защите от сверхтока короткого замыкания.

Выставляются требуемые значения тока и временной задержки переключателями. Они расположены на лицевой стороне блока управления.

Электронный

Электронный аналог блок-схемой не отличается от полупроводникового расцепителя. Измерительное устройство меряет ток АВ с помощью схемы на трансформаторе.Электронный модуль блока управления сравнивает полученное и заданное значение, подает управляющее напряжение на электромагнит.

Расширенный набор опций позволяет производить логическую селективность с помощью встроенного в некоторые устройства контроллера. Электронный расцепитель отличает наличие индикатора силы тока, большой выбор настроек и максимальная точность следования поставленной задаче.

Независимый

Расцепитель независимого типа удаленно управляет коммутацией электрических цепей переменного (AC) и постоянного (DC) тока, представляет обычный расцепитель с опцией дистанционной защиты. Поступающее по управляющей цепи, например с пульта оператора, напряжение подается на соленоид. В обмотке создается магнитное поле, сердечник втягивается и приводит в действие механизм свободного расцепления за время ≤0,04 с. Чтобы вернуть автоматический выключатель в исходное состояние, следует вручную нажать кнопку с надписью «Возврат».

Расцепитель минимального и нулевого напряжения

Некоторые АВ оснащаются дополнительно минимальными и нулевыми устройствами расцепления, которые встраиваются непосредственно в автомат или крепятся снаружи корпуса.

Явления, вызываемые сверхтоками

Протекание экстремальной силы тока вызывает следующие неблагоприятные явления:

Тепловой перегрев повреждает изоляцию проводников и рабочие компоненты, становится причиной возгораний. Развитие этого явления блокируется установкой аппарата защитыпо току с быстродействием ≤ 0,005 с.
Электродинамическая сила деформирует и разрушает токопроводящие компоненты, вызывая поломку коммутационного аппарата. Способом борьбы является подбор комплектующих с повышенной электродинамической стойкостью и правильная компоновка деталей, исключающая взаимное ЭМ-влияние.
Магнитное поле отрицательно влияет на работу измерительных приборов, компьютеров и прочей прецизионной техники. Воздействие поля минимизируется применением экранов из магнито-мягких сплавов (пермаллой, феррит).

Проверка работоспособности расцепителей

Проверка работоспособности включает следующие действия:

Визуальный осмотр выключателя. На корпусе девайса не должно быть механических повреждений: сколов и трещин. Обращать внимание на плотность прилегания частей, качество креплений и зажимов. Сделать несколько пробных манипуляций по «включению ↔выключению» вручную. Во включенном положении аппарат должен со щелчком фиксироваться и затем свободно выключаться.
Прогрузка аппарата. Испытание заключается в определении времени срабатывания расцепителя при подаче электропитания с регулируемой силой тока на специальном стенде. Полученный результат сравнивается с типовой времятоковой характеристикой модели АВ.

Современный рынок электротехнического оборудования предлагает потребителю широкий спектр расцепителей. Этими устройствамикомплектуются аппараты 1-3 фазного переменного AС и постоянного тока DС и напряжением до 1000 В.