Автоматический выключатель (время срабатывания и отключения)

Основная функция автоматического выключателя заключается в открытии и закрытии контактов, через которые проходит ток. Хотя это кажется очень простым, следует помнить, что один автоматический выключатель большую часть своего срока службы находится в закрытом положении. Очень редко требуется оперировать автоматическим выключателем для открытия и закрытия его контактов.

Поэтому операция автоматического выключателя должна быть очень надежной, без каких-либо задержек или замедлений. Для достижения этой надежности механизм управления автоматическим выключателем становится более сложным, чем предполагалось изначально.

Расстояние между контактами при их открытии и закрытии, а также скорость движущихся контактов во время операции, являются наиболее важными параметрами, которые необходимо учитывать при проектировании автоматического выключателя.

Зазор между контактами, расстояние перемещения движущихся контактов и их скорость определяются типом среды гашения дуги, током и напряжением автоматического выключателя.
На графике ниже показана типичная характеристика работы автоматического выключателя.
В этом графике ось X представляет время в миллисекундах, а ось Y — расстояние в миллиметрах.

Пусть в момент времени T0 ток начинает протекать через катушку закрытия. После времени T1 движущийся контакт начинает двигаться к неподвижному контакту. В момент времени T2 движущийся контакт касается неподвижного контакта. В момент времени T3 движущийся контакт достигает своего закрытого положения. Промежуток времени (T3 – T2) является периодом перегрузки этих двух контактов (движущегося и неподвижного). После времени T3 движущийся контакт немного отскакивает, а затем снова возвращается в свое закрытое положение, после времени T4.

Теперь перейдем к операции отключения. Пусть в момент времени T5 ток начинает протекать через катушку отключения автоматического выключателя. В момент времени T6 движущийся контакт начинает двигаться назад для открытия контактов. После времени T7, движущийся контакт окончательно отсоединяется от неподвижного контакта. Промежуток времени (T7 – T6) является периодом перекрытия.

Теперь в момент времени T8 движущийся контакт возвращается в свое окончательное открытое положение, но здесь он не будет находиться в состоянии покоя, так как будет происходить некоторое механическое колебание движущегося контакта перед тем, как он займет свое окончательное положение. В момент времени T9 движущийся контакт окончательно занимает свое положение покоя. Это справедливо как для стандартных, так и для автоматических выключателей с дистанционным управлением.

Требования к операции открытия автоматического выключателя

Автоматический выключатель должен переходить в открытое положение как можно быстрее. Это связано с ограничением эрозии контактов и прерыванием аварийного тока как можно быстрее. Однако общая длина пути движения движущегося контакта определяется не только необходимостью прерывания аварийного тока, но и зазором между контактами, необходимым для выдерживания нормальных диэлектрических напряжений и импульсов молнии, возникающих между контактами, когда автоматический выключатель находится в открытом положении.

Необходимость проводить постоянный ток и выдерживать период дуги в автоматическом выключателе делает необходимым использование двух параллельных наборов контактов: основных контактов, всегда изготовленных из высокопроводящих материалов, таких как медь, и контактов для гашения дуги, изготовленных из материалов, устойчивых к дуге, таких как вольфрам или молибден, которые имеют значительно меньшую проводимость, чем основные контакты.

Во время операции открытия автоматического выключателя, основные контакты открываются раньше, чем контакты для гашения дуги. Однако, из-за различия в электрическом сопротивлении и индуктивности электрических путей основных и контактов для гашения дуги, требуется конечное время для полного переключения тока, то есть от основных или главных контактов к ветви контактов для гашения дуги.

Поэтому, когда движущийся контакт начинает перемещаться с закрытого положения в открытое, зазор между контактами постепенно увеличивается, и спустя некоторое время достигается критическое положение контактов, которое указывает на минимальный проводящий зазор, необходимый для предотвращения повторного возникновения дуги после следующего нулевого значения тока.
Оставшаяся часть пути необходима только для поддержания достаточной диэлектрической прочности между контактами и для замедления.

Требования к операции закрытия автоматического выключателя

Во время операции закрытия автоматического выключателя требуются следующие условия:

1. Движущийся контакт должен двигаться к неподвижному контакту с достаточной скоростью, чтобы предотвратить явление предварительного возникновения дуги. По мере уменьшения зазора между контактами, дуга может начаться до того, как контакты будут окончательно закрыты.

2. Во время закрытия контактов, среда между контактами заменяется, поэтому необходимо обеспечить достаточную механическую мощность для сжатия диэлектрической среды в камере гашения дуги во время этой операции автоматического выключателя.

3. После удара о неподвижный контакт, движущийся контакт может отскочить обратно из-за отталкивающей силы, что нежелательно. Поэтому необходимо обеспечить достаточную механическую энергию, чтобы преодолеть отталкивающую силу, возникающую при закрытии на аварийном режиме.

4. В пружинном механизме, обычно пружина отключения заряжается во время операции закрытия. Поэтому необходимо обеспечить достаточную механическую энергию для зарядки пружины отключения.

Заявление: Уважайте оригинал, хорошие статьи стоят того, чтобы ими делиться, если есть нарушение авторских прав, пожалуйста, свяжитесь для удаления.