Luftströmbrytare ( strömbrytare , strömbrytare ) är en elektrisk anordning som kan slå på, leda och stänga av elektrisk ström. Automatisk avstängning av den elektriska kretsen sker vid överbelastning och kortslutning . Frånkopplingen av överbelastnings- och kortslutningsströmmar av den automatiska omkopplaren måste utföras i enlighet med de specificerade tids- och strömegenskaperna.
En modern strömbrytare (automatisk enhet) måste först och främst uppfylla två krav: att på ett tillförlitligt sätt skydda elektriska mottagare i nödsituationer från kortslutningar och överbelastningar, och även vara bekväm och säker i drift under hela livslängden. Dessa krav tar också hänsyn till specifikationerna för tillämpningen av en viss strömbrytare, såsom omkopplingsfrekvens, ökade krav på vibrationsmotstånd, fritt rumsläge, aggressiv miljö som accelererar metallkorrosion, samt påverkan av omgivningstemperatur och luftfuktighet.
Pålitlig drift av strömbrytaren för att förhindra kortslutning och överbelastning ökar livslängden för elektriska mottagare genom att begränsa termiska och elektrodynamiska effekter på dem, och förhindrar också tekniska förluster som kan orsakas av ett strömavbrott, vilket i sin tur kan orsaka indirekta skada, inklusive anseende.
I Ryssland måste omkopplare uppfylla GOST R 50345-99, GOST R IEC 60898-2-2006, GOST R 50030.2-99 och tekniska föreskrifter om brandsäkerhetskrav FZ nr 123 av 2008-07-22. I Europa, definitioner och krav på strömbrytare beskrivs i IEC60947-1 och IEC60947-2 (VDE 0660). I Japan gäller standarden JIS C 8201-2-1 och i USA standarden ANSI C37.13. I enlighet med ryska krav för automatiska maskiner ställs även följande krav:
Ett av huvudkriterierna för klassificering av strömbrytare är:
Dessa egenskaper diskuteras mer i detalj nedan.
Den kompakta versionen av strömbrytarna ( formade höljesbrytare ) innebär närvaron av ett isolerande hölje i vilket alla komponenter i strömbrytaren är inneslutna (fig. 2). Sådana omkopplare kan vara konstruerad upp till 3200 A och märkström upp till 35 kA. Det isolerande huset är tillverkat av en speciell härdplast, vars sammansättning, när den utsätts för en båge och öppen låga, inte stöder förbränning.
Öppen strömbrytare ( luftkretsbrytare ) har vanligtvis ett metallhölje och är mycket större än strömbrytare i formgjuten hölje. Dessa switchar kan användas i nätverk ??? upp till 6300 A och nominell kortslutningsbrytström. upp till 135 kA.
Strömbrytarens utformning visas i fig. fyra.
Huvudenheten för strömbrytaren är ljusbågssläckningssystemet, som består av kraftkontakter och en bågränna . Designalternativ för ljusbågssläckare:
Huvudkontakternas dubbla brytsystem garanterar omedelbart avbrott av kortslutningsströmmar och minskar slitaget på huvudkontakterna avsevärt. Den symmetriska interna strukturen hos kontakter som använder dubbelbrytningsteknik gör att den rörliga kontakten kommer att isoleras från spänningskällan när riktningen på strömanslutningen är omvänd. Det dubbla brytsystemet för huvudkontakterna ökar strömbrytarens livslängd, och den elektriska och mekaniska livslängden för stängnings-/öppningscyklerna för denna typ av kontakt överstiger kraven i IEC 60947-2-standarden.
I brytare i TemPower2-serien försvinner all ljusbågsenergi i en specialdesignad dubbelbrytarljusbågsränna. Med denna design var det möjligt att uppnå att all energi från den elektriska ljusbågen försvann helt inuti ljusbågsrännan, och den joniserade plasman gick inte förbi maskinen, vilket skapade ingen risk för överlappning, vilket gör det möjligt att minska avståndet mellan maskinen och eventuell jordad metalldel till noll, och medel för att minska storleken och kostnaden för växeln. Användningen av olika ljusbågssläcknings- och kylsystem i effektbrytaren av olika tillverkare leder också till skillnader i dimensioner vid samma märkströmmar. Strömbrytarenheten är dessutom utrustad med ytterligare element i enlighet med installationens krav: extra signalhjälpkontakter, minimum, oberoende utlösningar, fjärrstängningsdrift etc. Den utdragbara versionen av strömbrytaren innehåller också en motsvarighet - ett utdragbart chassi med anordningar för uttag och fixering, den fasta versionen av switcharna innehåller inget chassi. En mängd ytterligare element gör att du kan möta behoven hos kunder från olika sektorer av ekonomin och industrin.
Strömbrytare utan strömbegränsning bryter växelström vid tidpunkten för dess naturliga passage genom noll. Dimensionerna på huvudkontakternas kontaktytor väljs i enlighet med termiskt motstånd på ett sådant sätt att de kan passera hela kortslutningsströmmen i stationärt tillstånd. Alla nedströms elektriska mottagare och enheter väljs också i enlighet med detta villkor. Principen för strömbegränsande bågsläckning är att begränsa kortslutningsströmmar på grund av att skaparna av strömbrytaren uppnår en liten inre öppningstid och den snabba divergensen av huvudkontakterna. När huvudkontakterna divergerar når kortslutningsströmmen inte ett konstant värde för den första halvcykeln, en sådan automat stänger av en kortslutningsström som är mycket mindre. För att erhålla strömbegränsning i moderna maskiner används enheter som inte svarar på strömmen utan på hastigheten på dess ökning. Att begränsa toppvärdet för kortslutningsströmmar minskar avsevärt dess belastning på systemet. På fig. 3 visar ett transientdiagram över utvecklingen av en obegränsad kortslutningsström (i rött) och ett område med begränsad kortslutningsström (i grönt) med ett mindre toppvärde, arean som är proportionell mot kortslutningen kretsenergi som frigörs i nätverket.
Om man jämför ytorna under dessa kurvor kan man se en minskning av den specifika förlustenergin som ett resultat av effektbrytarens begränsande verkan.
De grundläggande kraven för konstruktionen av brytare (som formulerades på basis av driftserfarenhet och moderna prover av brytare från ledande företag, med betydligt bättre egenskaper än gamla konstruktioner) för tillverkare och konstruktörer av brytare, konstruktörer av strömförsörjningsnätverk och operatörer.
Strömbrytare och ytterligare element i klimatversion T, TV, TC (tropiskt, tropiskt fuktigt och tropiskt torrt) testas i enlighet med IEC 60068-2-30 genom att utföra 2 driftscykler vid 55 °C. Strukturellt säkerställs strömbrytarnas lämplighet för drift i varma och fuktiga klimat av:
Automatiska brytare av klimatversion M tål påverkan av vibrationer orsakade av mekaniska eller elektromagnetiska påverkan, vars storlek regleras av standarden IEC 60068-2-6, inkl. specifikationer för följande organisationer:
Enligt IEC 60068-2-27-standarden testas strömbrytare även för stöttålighet upp till 12 g under 11 ms.
Konstruktionen av brytare med neutralströmsskydd används i speciella fall där närvaron av den tredje övertonen på enskilda faser kan leda till en mycket hög ström i nollan. Typiska applikationer inkluderar: installationer med hög övertonsbelastning (tyristoromvandlare, datorer och elektroniska enheter i allmänhet), belysningssystem med ett stort antal lysrör, system med växelriktare och likriktare, avbrottsfri strömförsörjningssystem (UPS) och system för hastighetskontroll av elmotorer.
Valet av brytare görs på basis av nätverkets märkspänning, märkströmmen och omkopplingskapaciteten för brytande kortslutningsströmmar. Det finns två huvudparametrar för kopplingskapaciteten för alla modeller av strömbrytare, detta är den nominella kortslutningsdriftströmmen Ics , brytkapaciteten för denna parameter bestäms i O-t-CO-t-CO-testcykeln och begränsningen (maximal) kortslutningsström Icu, fastställd i testcykeln O-t-CO, där O är öppningsoperationen, C är stängningsoperationen, CO är den sekventiella på-av-cykeln, t är dödtiden mellan stängningscykler på 3 minuter. Den nominella operativa kortslutningsströmmen Ics bestämmer brytarens brytbelastning. Det finns inga tydliga preferenser och villkor i standarden, vilka av parametrarna och dess värde som är dominerande i utformningen av nätverk. När man designar och använder strömbrytare för kritiska anläggningar och strömmottagare av de första och högre kategorierna (statligt viktiga och socialt betydelsefulla anläggningar, företag med kontinuerlig teknologi, etc.), rekommenderas det dock att använda värdet av den nominerade driftkorten -kretsström Ics. En annan viktig parameter är den nominella kortslutningsströmmen Icw , som bestämmer strömbrytarens förmåga att bära kortslutningsströmmen (stabiliteten) under den tid under vilken nedströmskopplingsanordningar har tid att lokalisera felet. Denna parameter är extremt viktig för att säkerställa selektivitet i nätverket enligt tillståndet för kortslutningsbortkoppling. Designen tar också hänsyn till användningskategori, miljöförhållanden, inklusive medeltemperatur, installation och installationsspecifikationer.
Användningskategorin bestäms beroende på effektbrytarnas utformning i förhållande till deras applikations- och selektivitetskrav. En skillnad görs mellan kategori A för brytare som inte innebär att de används i selektivitetsval, det vill säga tillämpningen av strömbegränsningsprincipen, och kategori B för brytare som är konstruerade med selektivitetskraven för sammankopplade kopplingsanordningar , i vilket fall strömbrytarna uppfyller strömbegränsningskraven. För brytare av kategori B är värdet på den nominella kortslutningsmotståndsströmmen Icw bara viktigt. Av grundläggande betydelse i valet och designen av strömbrytare är skyddsegenskaper , som generellt är indelade i fyra typer:
Egenskaper: L - Justerbart ström- och tidsöverbelastningsskydd, S - selektiv strömavstängning, I - momentan strömavstängning. Skyddsfunktionerna hos luftbrytare implementeras som en del av elektroniska skyddsenheter (oftast förkortat OCR - från den engelska Overcurrent Release). Moderna enheter är utrustade med en elektronisk skyddsenhet (OCR) , som övervakar det effektiva (rms) värdet av strömmen som flyter genom ACB och ger ett antal ytterligare skyddsfunktioner. i motsats till den konventionella överströmsutlösaren, som tidigare var utrustad med strömbrytare av äldre generationer. Som en del av strömbrytare i formgjuten hölje kan skyddsfunktioner implementeras med hjälp av elektroniska utlösare eller termomagnetiska reläer. Tack vare närvaron av elektroniska skyddsmoduler (OCR) behöver konsumenten inte tillgripa flera skyddsreläer monterade på panelen - moderna strömbrytare är utrustade med elektroniska skyddsmoduler med inverterad tidsfördröjning (IDMT). En sådan skyddsenhet arbetar med en tidsfördröjning som är omvänt relaterad till överströmsvärdet. För att säkerställa selektiviteten hos strömbrytarskyddet har de ett antal flexibla tidsströmkarakteristika:
Alla specifikationer är användarjusterbara och överensstämmer med IEC 60255-3. Standardklassificeringar för att skydda transformatorer och generatorer finns också tillgängliga. Tid-strömkarakteristiken återspeglar frigöringstidens beroende av överströmsvärdet.