Ни одно электротехническое устройство с защитной функцией не сможет нормально работать без специального спускового механизма – расцепителя. Он представляет собой особый конструктивный элемент, встроенный в автоматический выключатель либо связанный с ним общей электрической схемой. При срабатывании автомата он освобождает защелку, удерживающую исполнительный узел от переключения. Благодаря действию расцепителя напряжения (тока) происходит отключение выключателя в автоматическом режиме, после чего цепь, в которой он установлен, полностью обесточивается.
Когда срабатывают э/м и тепловой расцепители
Встроенный в автоматический выключатель электромагнитный расцепитель срабатывает в следующих нештатных ситуациях:
- при неисправности автомата, перестающего фиксировать переключатель;
- при значительном превышении номинала нагрузочного тока;
- при резких колебаниях напряжения в сети;
- в случае КЗ, приводящего к появлению сверхтоков.
Автоматические расцепители срабатывают также при неисправности защищаемого оборудования – при появлении в нем утечек тока на корпус или на «землю».
В тепловом устройстве имеется биметаллическая пружина, отдельные части которой при протекании через них токов значительной величины нагреваются с различным коэффициентом расширения. При нагревании одного конца пружины он удлиняется чуть меньше другого, что приводит к изгибу элемента и освобождению спускового механизма.
Тепловой расцепитель устанавливается в разрыв контролируемой цепи. Он защищает ее от перегрузок по току и настраивается на заранее выставленные режимы срабатывания.
Конструкция устройства
Конструкция и общее устройство автоматически срабатывающего расцепителя в первую очередь зависят от его типа. Тепловой расцепляющий механизм представляет собой биметаллическую пластину, способную изгибаться при нагревании. Она изготавливается путем механического соединения (сваривания) двух металлических заготовок из материалов с различными коэффициентами температурного расширения. При механической деформации один ее конец воздействует на механизм свободного расцепления и вызывает его отключение.
В отличие от него магнитное устройство действует по принципу электромагнита, срабатывающего при определенных условиях. В его конструкции предусмотрена особая пружина, препятствующая мгновенному размыканию контакта. Как только сила тока достигает величины, достаточной для того чтобы преодолеть это сопротивление, происходит снятие блокировки с исполнительного механизма. Этот узел размыкает рабочую цепь автоматического выключателя, снимая напряжение с нагрузки (оставляя потребителя без тока). Чаще всего электромагнитные расцепляющие устройства служат для защиты питающих линий от коротких замыканий.
Разновидности расцепителей
Известные виды расцепителей, применяемых в автоматических выключателях, по своему функциональному назначению делятся на независимые устройства и приборы максимального тока. Первые позволяют управлять отключением защитной аппаратуры дистанционно и используются в сочетании с определенным типом автоматического выключателя с установленным в нем реле напряжения.
Расцепители максимального тока располагаются непосредственно в корпусе АВ, являясь их конструктивным элементом. Этот тип устройств, обеспечивающих расцепление исполнительных механизмов АВ, подразделяется в свою очередь на следующие виды:
- тепловой расцепитель (по перегрузке по току);
- его электромагнитный аналог (по КЗ);
- комбинация из этих двух устройств;
- полупроводниковый или электронный расцепитель.
Очень часто в одном АВ устанавливают сразу два или более расцепляющих приборов.
Автоматы с расцепителями первых двух типов, встроенных непосредственно в их корпус, обычно используются для защиты силовых линий 380 Вольт (их называют комбинированными). Этот тип расцепляющих устройств также устанавливается в питающие цепи асинхронных двигателей, где защита построена по двухступенчатой схеме. При их запуске в номинальных (допустимых) режимах срабатывает тепловой расцепитель, однако цепь при этом полностью не обесточивается. И лишь при достижении током предельной (аварийной) величины вслед за тепловой срабатывает э/м ступень, окончательно отключающая двигатель от трехфазной сети.
И тепловые, и электромагнитные расцепители устанавливаются в каждую из фаз питания асинхронного электродвигателя и могут срабатывать независимо один от другого.
Помимо чисто механических устройств расцепления в электротехнике все чаще применяются их электронные аналоги, принцип работы которых основан на ключевых свойствах входящих в них элементов. В качестве ключей обычно используются силовые транзисторы, полупроводниковый переход которых является управляемым аналогом спускового устройства. С помощью такой схемы запускается исполнительный узел (обычно – релейный или тоже электронный), отключающий аварийную цепь.
Порядок установки расцепителя
Расцепитель автоматического выключателя как единого целого интегрируется в обслуживаемую цепь вместе с защитным прибором. При этом его тепловые контакты или электромагнитный размыкатель вместе с отводом на катушку подключены к входным и выходным клеммам. Крепится комбинированное устройство на дин-рейке распределительного шкафа или на выделенном месте квартирного щитка. Его устанавливают сразу после электросчетчика, от которого в сторону автомата прокладывается отдельный фазный провод. От самого автоматического выключателя коммутируемая фаза «пробрасывается» до конечной нагрузки (розетки или выключателя света).
Нулевая жила прокладывается в обход автомата с расцепляющим элементом, так как для их нормальной работы в ней нет необходимости.
Другая картина наблюдается при монтаже автоматического выключателя с независимым расцепителем, который располагается отдельно от основного устройства. В этом случае приходится прокладывать дополнительную проводку и коммутировать прибор согласно прилагаемой к нему электрической схеме. По этим проводам в процессе эксплуатации и передаются управляющие сигналы на исполнительный модуль.
Включение в силовую цепь самого автомата производится по типовой схеме, согласно которой возможны следующие варианты:
- установка трех отдельных автоматических приборов (по одному на каждую фазу);
- монтаж 3-х полюсного трехфазного выключателя (без нулевой клеммы);
- использование 4-хполюсной модели (с нулевым контактом).
Независимо от выбранного способа установки автомат с независимым расцепителем подключается непосредственно в контролируемую цепь, реагируя на протекающие по ней токи.
Проверка работоспособности
Перед началом технической проверки расцепителей в первую очередь производится внешний осмотр АВ на предмет наличия на его корпусе сколов, трещин и других повреждений. После этого переходят к оценке состояния сопротивления изоляции токоведущих жил и соединительных проводов.
Требования по контрольному измерению этого параметра оговариваются п.1.8.37.3 ПУЭ.
Для этих целей подойдут следующие типы измерительных приборов, отличающиеся номиналами контролируемых напряжений:
- Мегаомметр под обозначением М4100/5 (измерительное напряжение – 2500 Вольт).
- Прибор ЭСО202/2 с напряжением от 500 до 2500 Вольт.
- Измеритель Ф4102/1-1М с теми же номиналами по вольтажу.
- Прибор марки MIC-2500 с рабочим напряжением от 50 до 2500 Вольт.
Для проверки расцепителей из этого списка оптимально подойдут либо M4100/5, либо MIC-2500. Перед началом измерений также следует предусмотреть надежную фиксацию отключенного от сети автомата на заземленном металлическом основании, а затем подготовить к обследованию его полюса. Измерению подлежит изоляция между каждым из полюсов АВ и «земляным» контактом. Согласно требованиям ПУЭ (п.1.8.37.3), ее сопротивление для этого участка не может быть менее 1 МОм, а в ПТЭЭП этот параметр требуется выдерживать на уровне не менее 0,5 МОм.
Даже поверхностное ознакомление с известными видами расцепителей автоматических выключателей показывает, насколько широка линейка этих приборов. Несмотря на большое разнообразие наименований коммутирующих устройств, отличающихся не только принципом действия, но и своей конструкцией, все они выполняют одну и туже функцию. Она состоит в своевременном снятии блокировки с исполнительного механизма автомата.