Wat zijn de soorten en typen stroomonderbrekers in elektrische netwerken

Het belangrijkste verschil tussen deze schakelapparaten en alle andere vergelijkbare apparaten is de complexe combinatie van mogelijkheden:

1. om de nominale belasting in het systeem gedurende lange tijd te behouden dankzij de betrouwbare overdracht van krachtige elektriciteitsstromen via de contacten;

2. om operationele apparatuur te beschermen tegen onopzettelijke schade aan het elektrische circuit door de voeding snel los te koppelen.

Onder normale bedrijfsomstandigheden van de apparatuur kan de operator de belasting handmatig schakelen met de stroomonderbrekers, waardoor:

• verschillende stroomschema's;

• de netwerkconfiguratie wijzigen;

• het buiten bedrijf stellen van de apparatuur.

Noodsituaties in elektrische systemen treden onmiddellijk en spontaan op. Een persoon kan niet snel reageren op zijn uiterlijk en maatregelen nemen om ze te elimineren. Deze functie is toegewezen aan automatische apparaten die in de stroomonderbreker zijn ingebouwd.

In elektriciteit wordt de verdeling van elektrische systemen naar stroomtype geaccepteerd:

• permanent;

• afwisselend sinusvormig.

Daarnaast is er een classificatie van apparatuur volgens de grootte van de spanning voor:

• laag voltage - minder dan duizend volt;

• hoogspanning - al het andere.

Voor alle typen van deze systemen zijn hun eigen stroomonderbrekers gemaakt die zijn ontworpen voor herhaald gebruik.

AC-circuits

Deze categorie sleutels heeft een enorm assortiment modellen geproduceerd door moderne fabrikanten. Het is geclassificeerd op basis van netspanning en stroombelasting.

Elektrische apparatuur tot 1000 volt

Volgens de kracht van de uitgezonden elektriciteit worden automatische schakelaars in wisselstroomcircuits conventioneel onderverdeeld in:

1. modulair;

2. in een gegoten koffer;

3. krachtige lucht.

Modulaire ontwerpen

De specifieke vormgeving in de vorm van kleine standaard modules met een breedte veelvoud van 17,5 mm bepaalt hun naam en vormgeving met de mogelijkheid tot montage op een Din-rail.

De interne structuur van een van deze stroomonderbrekers wordt weergegeven op de foto. Het lichaam is volledig gemaakt van een duurzaam diëlektrisch materiaal dat elimineert elektrische schok aan een persoon.

De voedings- en uitgangsdraden zijn respectievelijk aangesloten op het bovenste en onderste klemmenblok. Voor handmatige bediening van de schakeltoestand is een hendel met twee vaste standen geïnstalleerd:

• de bovenste is ontworpen om stroom te leveren via een gesloten voedingscontact;

• hieronder — zorgt voor een onderbreking in het stroomcircuit.

Elk van deze machines is ontworpen voor continu gebruik bij een bepaalde waarde nominale stroom (Yin). Als de belasting groter wordt, wordt het stroomcontact verbroken. Hiervoor zijn twee soorten bescherming in de doos geplaatst:

1. thermische afgifte;

2. huidige onderbreking.

Het principe van hun werking maakt het mogelijk om de tijdstroomkarakteristiek uit te leggen, die de afhankelijkheid van de beveiligingsbedrijfstijd uitdrukt van de belasting of foutstroom die er doorheen gaat.

De grafiek op de foto wordt gegeven voor één specifieke stroomonderbreker wanneer de limietbedieningszone is geselecteerd op 5 ÷ 10 keer de nominale stroom.

In geval van initiële overbelasting, thermisch vrijkomen van bimetalen plaat, die met een verhoogde stroom geleidelijk opwarmt, buigt en inwerkt op het uitschakelmechanisme, niet onmiddellijk, maar met enige vertraging.

Het maakt het dus mogelijk om kleine overbelastingen die verband houden met een kortdurende verbinding van gebruikers, zelf te verwijderen en onnodige uitschakelingen te elimineren. Als de belasting kritieke verwarming van de bedrading en isolatie veroorzaakt, is het vermogenscontact verbroken.

Wanneer er een noodstroom in het beveiligde circuit ontstaat, die de apparatuur met zijn energie kan verbranden, komt een elektromagnetische spoel in actie. Met een impuls, als gevolg van de toename van de belasting die is opgetreden, gooit het de kern op het uitschakelmechanisme om de out-of-bounds-modus onmiddellijk te stoppen.

De grafiek laat zien dat hoe hoger de kortsluitstromen, hoe sneller ze worden geactiveerd door de elektromagnetische ontlading.

De automatische stoombeveiliging voor huishoudelijk gebruik werkt volgens dezelfde principes.

Wanneer grote stromen worden onderbroken, ontstaat er een elektrische boog, waarvan de energie de contacten kan verbranden. Om het effect ervan te elimineren, wordt een boogdovende kamer gebruikt in stroomonderbrekers, die de boogontlading in kleine stromen verdeelt en deze dooft door afkoeling.

Meerdere uitsparingen van modulaire structuren

Magnetische trips zijn afgestemd en afgestemd om met specifieke belastingen te werken, omdat ze bij het starten verschillende transiënten veroorzaken. Bij het inschakelen van verschillende verlichtingsarmaturen kan de kortstondige inschakelstroom door de veranderende weerstand van de gloeidraad bijvoorbeeld het drievoudige van de nominale waarde benaderen.

Daarom is het voor de groep stopcontacten van appartementen en verlichtingscircuits gebruikelijk om automatische schakelaars te kiezen met een huidige-tijdkarakteristiek van het type «B». Dat is 3 ÷ 5 inch.

Inductiemotoren veroorzaken bij het draaien van een aangedreven rotor grotere overbelastingsstromen. Kies voor hen machines met karakteristieke «C» of — 5 ÷ 10 In. Door de gecreëerde reserve in tijd en stroom laten ze de motor draaien en komen ze gegarandeerd in de bedrijfsmodus zonder onnodige uitschakelingen.

In industriële productie, op metaalsnijmachines en -mechanismen, zijn er belaste aandrijvingen verbonden met motoren die meer verhoogde overbelastingen veroorzaken. Voor dergelijke doeleinden worden automatische schakelaars met karakteristiek «D» met een classificatie van 10 ÷ 20 In gebruikt. Ze hebben zich goed bewezen bij het werken in circuits met actief-inductieve belastingen.

Bovendien hebben machines nog drie soorten standaard tijdstroomkarakteristieken die voor speciale doeleinden worden gebruikt:

1. "A" - voor lange bedrading met een actieve belasting of bescherming van halfgeleiderapparaten met een waarde van 2 ÷ 3 In;

2. "K" — voor uitgedrukte inductieve belastingen;

3. «Z» — voor elektronische apparaten.

In de technische documentatie van verschillende fabrikanten kan de grenswaarde voor de laatste twee typen enigszins verschillen.

Gegoten stroomonderbrekers

Deze klasse apparaten kan hogere stromen schakelen dan modulaire ontwerpen. Hun belasting kan waarden bereiken tot 3,2 kiloampère.

Ze worden geproduceerd volgens dezelfde principes als modulaire structuren, maar rekening houdend met de verhoogde vereisten voor het overbrengen van de verhoogde belasting, proberen ze ze relatief kleine afmetingen en een hoge technische kwaliteit te geven.

Deze machines zijn ontworpen voor veilig gebruik in industriële installaties. Volgens de waarde van de nominale stroom zijn ze voorwaardelijk verdeeld in drie groepen met de mogelijkheid om belastingen tot 250, 1000 en 3200 ampère te schakelen.

Structureel ontwerp van hun carrosserie: drie- of vierpolige modellen.

Krachtige luchtschakelaars

Ze werken in industriële installaties en zijn bestand tegen zeer zware stromen tot 6,3 kiloampère.

Dit zijn de meest complexe apparaten voor het schakelen van laagspanningsapparaten.Ze worden gebruikt voor de bediening en beveiliging van elektrische systemen als invoer- en uitvoerapparaten voor distributiesystemen met hoog vermogen en voor het aansluiten van generatoren, transformatoren, condensatoren of krachtige elektromotoren.

Een schematische weergave van hun interne structuur wordt op de foto getoond.

Hier wordt nu gebruik gemaakt van een dubbele ontkoppeling van het voedingscontact en zijn aan weerszijden van de ontkoppeling boogdovende kamers met roosters aangebracht.

Het werkingsalgoritme omvat de sluitspoel, de sluitveer, de motoraandrijving van de veerlading en de automatiseringselementen. Voor de bewaking van de stroombelastingen is een stroomtransformator met beveiligings- en meetspoel geïntegreerd.

Elektrische apparatuur meer dan 1000 volt

Stroomonderbrekers voor hoogspanningsapparatuur zijn zeer complexe technische apparaten en worden strikt individueel gemaakt voor elke spanningsklasse. Ze worden vaak gebruikt van transformatorstations.

Er worden eisen aan hen gesteld:

• hoge betrouwbaarheid;

• beveiliging;

• productiviteit;

• makkelijk te gebruiken;

• relatieve stilte tijdens bedrijf;

• optimale prijs.

De lasten die breken hoogspanningsstroomonderbrekers in het geval van een noodstop vergezeld van een zeer sterke boog. Er worden verschillende methoden gebruikt om het te doven, waaronder het verbreken van het circuit in een speciale omgeving.

Deze schakelaar bevat:

• contact systeem;

• boogblusapparaat;

• onder spanning staande delen;

• geïsoleerde behuizing;

• aandrijfmechanisme.

Een van deze schakelapparaten wordt op de foto getoond.

Overweeg voor een hoogwaardige werking van het circuit in dergelijke structuren, naast de bedrijfsspanning, het volgende:

• de nominale waarde van de belastingsstroom voor zijn betrouwbare transmissie in de ingeschakelde toestand;

• maximale kortsluitstroom bij eff. waarde die het afsluitmechanisme kan weerstaan;

• toelaatbare component van de aperiodische stroom op het moment van circuitstoring;

• automatische hersluitmogelijkheden en twee AR-cycli.

Volgens de methoden voor het doven van de boog tijdens het trippen, worden schakelaars ingedeeld in:

• boter;

• vacuüm;

• lucht;

• SF6-gas;

• autogas;

• elektromagnetisch;

• autopneumatisch.

Voor een betrouwbare en gemakkelijke werking zijn ze uitgerust met een aandrijfmechanisme dat een of meerdere soorten energie of hun combinaties kan gebruiken:

• verhoogde veer;

• opgeheven last;

• persluchtdruk;

• elektromagnetische puls van de solenoïde.

Afhankelijk van de gebruiksomstandigheden kunnen ze worden gemaakt met de mogelijkheid om te werken met spanningen van één tot en met 750 kilovolt. Uiteraard hebben ze een ander design. afmetingen, automatische en afstandsbedieningsmogelijkheden, beveiligingsinstellingen voor een veilige werking.

Hulpsystemen van dergelijke stroomonderbrekers kunnen een zeer complexe vertakte structuur hebben en zich op extra panelen in speciale technische gebouwen bevinden.

DC-circuits

Deze netwerken hebben ook een groot aantal schakelaars met verschillende mogelijkheden.

Elektrische apparatuur tot 1000 volt

Moderne op DIN-rail monteerbare modulaire apparaten worden hier massaal gepresenteerd.

Ze vullen met succes de klassen van oude machines van dit type aan AP-50, AE en dergelijke, die met schroefverbindingen aan de wanden van de panelen werden bevestigd.

DC-modulaire ontwerpen hebben dezelfde structuur en hetzelfde werkingsprincipe als hun AC-tegenhangers. Ze kunnen worden uitgevoerd door een of meerdere eenheden en worden geselecteerd op basis van de belasting.

Elektrische apparatuur meer dan 1000 volt

DC-stroomonderbrekers met hoog voltage worden gebruikt in elektrolyse-installaties, metallurgische industriële faciliteiten, geëlektrificeerd vervoer per spoor en in de stad en energiecentrales.

De belangrijkste technische vereisten voor de werking van dergelijke apparaten komen overeen met hun tegenhangers op wisselstroom.

Hybride stroomonderbreker

Wetenschappers van het Zweeds-Zwitserse bedrijf ABB zijn erin geslaagd een hoogspanningsgelijkstroomonderbreker te ontwikkelen die twee vermogensstructuren in zijn apparaat combineert:

1.SF6-gas;

2. vacuüm.

Het heet hybride (HVDC) en maakt gebruik van de technologie van sequentiële boogdoving in twee media tegelijk: zwavelhexafluoride en vacuüm. Hiervoor is het volgende apparaat samengesteld.

Spanning wordt toegepast op de bovenste bus van de hybride vacuümstroomonderbreker en verwijderd van de onderste bus van de SF6-stroomonderbreker.

De voedingen van de twee schakelapparaten zijn in serie geschakeld en worden aangestuurd door hun afzonderlijke aandrijvingen. Om ze tegelijkertijd te laten werken, is een gesynchroniseerd besturingsapparaat voor coördinaten gemaakt, dat via een optisch kanaal opdrachten naar een onafhankelijk aangedreven besturingsmechanisme verzendt.

Dankzij het gebruik van zeer nauwkeurige technologieën konden de ontwerpers coördinatie bereiken van de acties van de aandrijvingen van de twee aandrijvingen, wat past in een tijdsinterval van minder dan een microseconde.

De stroomonderbreker wordt bestuurd door een relaisbeveiligingseenheid die via een repeater in de voedingslijn is ingebouwd.

De hybride stroomonderbreker maakte het mogelijk om de efficiëntie van composiet SF6- en vacuümstructuren aanzienlijk te verhogen door gebruik te maken van hun gecombineerde kenmerken. Tegelijkertijd was het mogelijk om de voordelen ten opzichte van andere analogen te realiseren:

1. het vermogen om kortsluitstromen bij hoogspanning betrouwbaar uit te schakelen;

2. de mogelijkheid van kleine inspanningen om het schakelen van de vermogenselementen uit te voeren, waardoor de afmetingen en daarmee de prijs van de apparatuur aanzienlijk konden worden verminderd;

3. de beschikbaarheid om te voldoen aan verschillende normen voor het creëren van structuren die werken als onderdeel van een afzonderlijke stroomonderbreker of compacte apparaten van één onderstation;

4.het vermogen om de effecten van snel toenemende stress tijdens herstel te elimineren;

5. Mogelijkheid om een ​​basismodule te vormen voor het werken met spanningen tot 145 kilovolt en meer.

Een onderscheidend kenmerk van het ontwerp is de mogelijkheid om een ​​elektrisch circuit in 5 milliseconden te onderbreken, wat bijna onmogelijk is met stroomapparaten van een ander ontwerp.

De hybride stroomonderbreker werd gerangschikt onder de top tien van ontwikkelingen van het jaar door de MIT (Massachusetts Institute of Technology) Technology Review.

Andere fabrikanten van elektrische apparatuur zijn bezig met soortgelijk onderzoek. Ze hebben ook bepaalde resultaten behaald. Maar ABB is hen hierin voor. Het management is van mening dat AC-transmissie de zware verliezen veroorzaakt. Deze kunnen sterk worden verminderd door gebruik te maken van gelijkspanning hoogspanningscircuits.