מהם הסוגים והסוגים של מפסקים ברשתות חשמל

ההבדל העיקרי בין התקני מיתוג אלה מכל המכשירים הדומים האחרים הוא השילוב המורכב של יכולות:

1. לשמור על העומס הנומינלי במערכת במשך זמן רב בשל העברה אמינה של זרמי חשמל חזקים דרך המגעים שלה;

2. להגן על ציוד תפעולי מפני נזק מקרי במעגל החשמלי על ידי ניתוק מהיר של אספקת החשמל ממנו.

בתנאי תפעול רגילים של ציוד, המפעיל יכול להחליף את העומס באופן ידני עם מפסקי החשמל, לספק:

• תוכניות כוח שונות;

• לשנות את תצורת הרשת;

• הוצאת הציוד מפעילות.

מצבי חירום במערכות חשמל מתרחשים באופן מיידי וספונטני. אדם אינו מסוגל להגיב במהירות למראהו ולנקוט באמצעים כדי לחסל אותם. פונקציה זו מוקצית להתקנים אוטומטיים המובנים במפסק החשמל.

בחשמל מקובלת החלוקה של מערכות חשמל לפי סוג זרם:

• קבוע;

• סינוסואיד לסירוגין.

בנוסף, קיים סיווג של ציוד לפי גודל המתח עבור:

• מתח נמוך - פחות מאלף וולט;

• מתח גבוה - כל השאר.

עבור כל סוגי המערכות הללו, נוצרו מפסקים משלהם המיועדים לפעולה חוזרת.

מעגלי AC

לקטגוריה זו של מפתחות יש מבחר עצום של דגמים המיוצרים על ידי יצרנים מודרניים. זה מסווג לפי מתח רשת ועומס זרם.

ציוד חשמלי עד 1000 וולט

על פי כוחו של החשמל המועבר, מתגים אוטומטיים במעגלי זרם חילופין מחולקים באופן קונבנציונלי ל:

1. מודולרי;

2. במארז יצוק;

3. כוח אוויר.

עיצובים מודולריים

העיצוב הספציפי בצורת מודולים סטנדרטיים קטנים עם מכפיל רוחב של 17.5 מ"מ קובע את שמם ועיצובם עם אפשרות להרכבה על מסילת דין.

המבנה הפנימי של אחד ממפסקי החשמל הללו מוצג בתמונה. הגוף שלו עשוי כולו מחומר דיאלקטרי עמיד המבטל התחשמלות לאדם.

חוטי האספקה ​​והיציאה מחוברים לבלוק המסוף העליון והתחתון בהתאמה. לשליטה ידנית על מצב המתג, מותקן מנוף עם שני מצבים קבועים:

• העליון נועד לספק זרם דרך מגע אספקת חשמל סגור;

• להלן - מספק הפסקה במעגל החשמל.

כל אחת מהמכונות הללו מיועדת לפעולה רציפה במחיר מסוים זרם מדורג (יין). אם העומס גדל, מגע החשמל נשבר. לשם כך, שני סוגי הגנה ממוקמים בתוך הקופסה:

1. שחרור תרמי;

2. הפסקת זרם.

עקרון פעולתם מאפשר להסביר את מאפיין זרם הזמן, המבטא את התלות של זמן פעולת ההגנה בעומס או בזרם התקלה העובר דרכו.

הגרף המוצג בתמונה ניתן עבור מפסק זרם ספציפי אחד כאשר אזור ההפעלה של הגבול נבחר ב-5 ÷ פי 10 מהזרם הנקוב.

במקרה של עומס יתר ראשוני, שחרור תרמי מ צלחת דו מתכתית, אשר עם זרם מוגבר מתחמם בהדרגה, מתכופף ופועל על מנגנון הכיבוי לא מיד, אלא עם עיכוב זמן מסוים.

לפיכך, הוא מאפשר לעומסים קטנים הקשורים לחיבור קצר טווח של משתמשים להסיר את עצמם ולבטל כיבויים מיותרים. אם העומס מספק חימום קריטי של החיווט והבידוד, מגע הכוח נשבר.

כאשר מתרחש זרם חירום במעגל המוגן, המסוגל לשרוף את הציוד עם האנרגיה שלו, אז סליל אלקטרומגנטי נכנס לפעולה. עם דחף, עקב העלייה בעומס שהתרחשה, הוא זורק את הליבה על מנגנון הנסיעה כדי להפסיק מיד את מצב היציאה מהתחום.

הגרף מראה שככל שזרמי הקצר גבוהים יותר, כך הם מוכשרים מהר יותר על ידי השחרור האלקטרומגנטי.

מגן הקיטור האוטומטי הביתי עובד על אותם עקרונות.

כאשר זרמים גדולים נקטעים, נוצרת קשת חשמלית, שהאנרגיה שלה יכולה לשרוף את המגעים. כדי לבטל את השפעתו, נעשה שימוש בתא לכיבוי קשת במפסקים, המחלק את פריקת הקשת לזרמים קטנים ומכבה אותם עקב קירור.

חיתוכים מרובים של מבנים מודולריים

נסיעות מגנטיות מכוונות ומותאמות לעבודה עם עומסים ספציפיים מכיוון שהן יוצרות זמני חולף שונים כשהן מתחילות. לדוגמה, בעת הפעלת גופי תאורה שונים, זרם הכניסה לטווח קצר עקב ההתנגדות המשתנה של החוט יכול להתקרב פי שלושה מהערך הנומינלי.

לכן, עבור קבוצת שקעי הדירות ומעגלי התאורה, נהוג לבחור מתגים אוטומטיים עם מאפיין זרם זרם מסוג «B». זה 3 ÷ 5 אינץ'.

מנועי אינדוקציה, כאשר מסובבים רוטור מונע, גורמים לזרמי עומס יתר גדולים יותר. עבורם, בחרו מכונות עם המאפיין "C" או - 5 ÷ 10 אינץ'. בשל הרזרבה שנוצרה בזמן ובזרם, הם מאפשרים למנוע להסתובב ומובטחים להיכנס למצב הפעלה ללא כיבויים מיותרים.

בייצור תעשייתי, במכונות ומנגנוני חיתוך מתכת, ישנם כוננים עמוסים המחוברים למנועים היוצרים עומס יתר מוגבר יותר. למטרות כאלה, נעשה שימוש במתגים אוטומטיים עם המאפיין «D» עם דירוג של 10 ÷ 20 In. הם הוכיחו את עצמם היטב כאשר עובדים במעגלים עם עומסים פעילים-אינדוקטיביים.

בנוסף, למכונות יש עוד שלושה סוגים של מאפייני זרם זמן סטנדרטיים המשמשים למטרות מיוחדות:

1. "A" - עבור חיווט ארוך עם עומס פעיל או הגנה על התקני מוליכים למחצה עם ערך של 2 ÷ 3 In;

2. "K" - לעומסים אינדוקטיביים מפורשים;

3. «Z» - עבור מכשירים אלקטרוניים.

בתיעוד הטכני של יצרנים שונים, ערך הגבול עבור שני הסוגים האחרונים עשוי להיות שונה במקצת.

מפסקי קופסה מעוצבים

סוג זה של מכשירים יכול להחליף זרמים גבוהים יותר מאשר עיצובים מודולריים. העומס שלהם יכול להגיע לערכים של עד 3.2 קילואמפר.

הם מיוצרים על פי אותם עקרונות כמו מבנים מודולריים, אך בהתחשב בדרישות המוגברות להעברת העומס המוגבר, הם מנסים לתת להם ממדים קטנים יחסית ואיכות טכנית גבוהה.

מכונות אלו מיועדות לפעולה בטוחה במתקנים תעשייתיים. על פי הערך של הזרם הנומינלי, הם מחולקים על תנאי לשלוש קבוצות עם היכולת להחליף עומסים עד 250, 1000 ו 3200 אמפר.

עיצוב מבני של גופם: דגמי שלושה או ארבעה מוטים.

מתגי אוויר

הם עובדים במתקנים תעשייתיים ועמידים בפני זרמים כבדים מאוד עד 6.3 קילואמפר.

אלו הם המכשירים המורכבים ביותר למיתוג התקני מתח נמוך, הם משמשים לתפעול והגנה על מערכות חשמל כהתקני כניסה ופלט למערכות חלוקת הספק גבוה ולחיבור גנרטורים, שנאים, קבלים או מנועים חשמליים חזקים.

ייצוג סכמטי של המבנה הפנימי שלהם מוצג בתמונה.

כאן נעשה שימוש כעת בניתוק כפול של מגע האספקה ​​ומכל צד של הניתוק מותקנים תאי כיבוי קשת עם רשתות.

אלגוריתם הפעולה כולל את סליל הסגירה, קפיץ הסגירה, הנעת המנוע של מטען הקפיץ ומרכיבי האוטומציה. שנאי זרם עם סליל מגן ומדידה משולב לניטור עומסי הזרם.

ציוד חשמלי מעל 1000 וולט

מפסקי חשמל עבור ציוד מתח גבוה הם מכשירים טכניים מורכבים מאוד ומיוצרים באופן אינדיבידואלי עבור כל מעמד מתח. הם נמצאים בשימוש נפוץ של תחנות משנה שנאים.

מוטלות עליהם דרישות:

• אמינות גבוהה;

• בִּטָחוֹן;

• פִּריוֹן;

• קלות שימוש;

• שקט יחסי במהלך הפעולה;

• מחיר אופטימלי.

העומסים שנשברים מפסקי מתח גבוה במקרה של עצירת חירום המלווה בקשת חזקה מאוד. שיטות שונות משמשות לכיבויו, כולל שבירת המעגל בסביבה מיוחדת.

מתג זה כולל:

• מערכת מגע;

• מכשיר לכיבוי קשת;

• חלקים חיים;

• דיור מבודד;

• מנגנון הנעה.

אחד מהתקני המיתוג הללו מוצג בתמונה.

להפעלה באיכות גבוהה של המעגל במבנים כאלה, בנוסף למתח ההפעלה, שקול:

• הערך הנומינלי של זרם העומס עבור השידור המהימן שלו במצב מופעל;

• זרם קצר חשמלי מקסימלי ב-eff. ערך שמנגנון הכיבוי יכול לעמוד בו;

• רכיב קביל של הזרם הא-מחזורי בזמן כשל במעגל;

• יכולות סגירה אוטומטית ושני מחזורי AR.

על פי שיטות כיבוי הקשת במהלך מעידה, מתגים מסווגים ל:

• חמאה;

• לִשְׁאוֹב;

• אוויר;

• גז SF6;

• אוטוגז;

• אלקטרומגנטי;

• אוטופנאומטי.

להפעלה אמינה ונוחה, הם מצוידים במנגנון הנעה שיכול להשתמש בסוג אחד או במספר סוגים של אנרגיה או בשילובים שלהם:

• קפיץ מוגבה;

• עומס מורם;

• לחץ אוויר דחוס;

• דופק אלקטרומגנטי מהסולנואיד.

בהתאם לתנאי השימוש, ניתן ליצור אותם עם יכולת לעבוד במתחים מ-1 עד 750 קילו-וולט כולל. כמובן, יש להם עיצוב שונה. מידות, יכולות אוטומטיות ושלט רחוק, הגדרות הגנה לתפעול בטוח.

מערכות עזר של מפסקי זרם כאלה יכולות להיות בעלות מבנה מסועף מורכב מאוד ולהיות ממוקמות על לוחות נוספים במבנים טכניים מיוחדים.

מעגלי DC

לרשתות אלו יש גם מספר עצום של מתגים בעלי יכולות שונות.

ציוד חשמלי עד 1000 וולט

התקנים מודולריים מודרניים להרכבה על מסילת DIN מוצגים כאן באופן מסיבי.

הם משלימים בהצלחה את המעמדות של מכונות ישנות מסוג זה AP-50, AE וכדומה, שהיו קבועים על קירות הלוחות עם חיבורי הברגה.

לעיצובים מודולריים DC יש את אותו מבנה ועקרון פעולה כמו עמיתיהם AC שלהם. הם יכולים להתבצע על ידי יחידה אחת או מספר יחידות ונבחרות בהתאם לעומס.

ציוד חשמלי מעל 1000 וולט

מפסקי זרם DC במתח גבוה משמשים במפעלי אלקטרוליזה, מתקנים תעשייתיים מתכתיים, תחבורה מחושמלת ברכבת ובתחנות כוח עירוניות.

הדרישות הטכניות העיקריות לתפעול של מכשירים כאלה תואמות לעמיתיהם הנוכחיים לסירוגין.

מפסק זרם היברידי

מדענים מחברת ABB השוודית-שוויצרית הצליחו לפתח מפסק DC במתח גבוה המשלב שני מבני כוח במכשיר שלו:

גז 1.SF6;

2. ואקום.

זה נקרא היברידי (HVDC) ומשתמש בטכנולוגיה של כיבוי קשת רצף בשני אמצעים בו-זמנית: גופרית הקספלואוריד ואקום. לשם כך, המכשיר הבא מורכב.

מתח מופעל על האפיק העליון של מפסק הוואקום ההיברידי ומוסר מהאוטובוס התחתון של מפסק ה-SF6.

ספקי הכוח של שני התקני המיתוג מחוברים בסדרה ונשלטים על ידי הכוננים הנפרדים שלהם. על מנת שיעבדו בו זמנית, נוצר מכשיר בקרת פעולת קואורדינטות מסונכרנת, המעביר פקודות למנגנון בקרה המופעל באופן עצמאי באמצעות ערוץ אופטי.

הודות לשימוש בטכנולוגיות דיוק גבוה, הצליחו המעצבים להשיג תיאום של פעולות הכוננים של שני הכוננים, המתאים למרווח זמן של פחות ממיקרו-שנייה אחת.

מפסק החשמל נשלט על ידי יחידת הגנה ממסר המובנית בקו החשמל באמצעות משחזר.

מפסק המעגל ההיברידי איפשר להגביר משמעותית את היעילות של מבני SF6 מרוכבים ומבני ואקום על ידי ניצול המאפיינים המשולבים שלהם. במקביל, ניתן היה להבין את היתרונות על פני אנלוגים אחרים:

1. היכולת לכבות באופן מהימן זרמי קצר במתח גבוה;

2. אפשרות למאמצים קטנים לביצוע מיתוג גופי הכוח, שאפשרו להפחית משמעותית את המידות ובהתאם גם את מחיר הציוד;

3. הזמינות של עמידה בתקנים שונים ליצירת מבנים הפועלים כחלק ממפסק נפרד או התקנים קומפקטיים של תחנת משנה אחת;

4.היכולת לחסל את ההשפעות של מתח הגובר במהירות במהלך ההתאוששות;

5. יכולת יצירת מודול בסיסי לעבודה עם מתחים עד 145 קילוולט ויותר.

תכונה ייחודית של העיצוב היא היכולת לשבור מעגל חשמלי תוך 5 מילישניות, דבר שכמעט בלתי אפשרי לעשות עם מכשירי חשמל בעיצוב אחר.

המפסק ההיברידי דורג בין עשרת הפיתוחים המובילים של השנה על ידי ה-MIT (המכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס) Technology Review.

יצרני ציוד חשמלי אחרים עוסקים במחקר דומה. הם גם השיגו תוצאות מסוימות. אבל ABB מקדימה אותם בעניין הזה. הנהלתה מאמינה שהעברת AC גורמת להפסדים הכבדים שלה. ניתן לצמצם אותם מאוד על ידי שימוש במעגלי מתח גבוה במתח ישר.