Обычно контактная система воздушных автоматов состоит из двух параллельно включенных контактов: главных (рассчитанных на номинальный ток автомата) и вспомогательных (по размерам меньше главных и легко заменяемых).
Вспомогательные контакты замыкаются раньше, а размыкаются позже главных. Поэтому дуга, возникающая при разрыве электрической цепи, воздействует только на вспомогательные (разрывные) контакты, заменить которые значительно легче, чем главные.
В автоматах защиты генераторов и в автоматах защиты электродвигателей имеются одни и те же основные части:
а) контакты, размыкающиеся автоматически и замыкаемые по большей части вручную и в отдельных случаях при помощи специальных электромагнитов;
б) искрогасящая система, состоящая из искрогасительных камер (на каждый полюс отдельная камера) и других устройств для ускорения гашения электрической дуги, возникающей между контактами при их размыкании (например, дугогасительная решетка, разбивающая дугу на целый ряд отдельных коротких дуг, или искрогасительная катушка, «выдувающая» дугу);
Рис. 1 - 3. Устройство и принцип действия автоматов
в) включающее устройство, состоящее из рукоятки или рычажного (в некоторых случаях — электромагнитного) привода, действующее на вал автомата через так называемый механизм свободного расцепления;
г) реле, называемые расцепителями, которые действуют непосредственно на механизм свободного расцепления, разрывая контакты автоматов;
д) коммутатор, т. е. несколько находящихся под воздействием вала автомата контактов, служащих для подачи сигналов о том, включен или выключен автомат.
Автомат максимального тока
Устройство и принцип действия автомата максимального тока показаны схематически на рис.1. Основной частью автомата является электромагнит Э, обмотка которого включается в цепь последовательно с нагрузкой генератора.
Когда сила тока, отдаваемого генератором (и проходящего в обмотке электромагнита), достигает определенной величины, электромагнит преодолевает натяжение пружины П1, и вращающийся на оси О якорь Я притягивается левым концом к сердечнику электромагнита. При этом имеющаяся на правом конце якоря защелка 3 освобождает нож рубильника, который под действием пружины П2 размыкает цепь.
Регулируя натяжение пружины П1, можно изменять ток, вызывающий срабатывание автомата, т. е. варьировать величину так называемой уставки автомата.
Автоматический выключатель а3700 (а3726, а3792, а3796) обеспечивают токовую защиту во время перегрузки и коротких замыканий в цепях постоянного тока (напряжение до 440 В) или переменного тока (до 660 В) частотой 50-60 Гц.
Автомат максимального напряжения
Автомат максимального напряжения отличается от автомата максимального тока только тем, что обмотка его электромагнита включается в цепь параллельно генератору (рис. 2). Когда напряжение в цепи достигает определенной величины (не допустимой для нормальной работы), электромагнитом притянется левый конец якоря, в результате чего цепь разомкнётся.
Автомат минимального или нулевого тока
В автомате минимального или нулевого тока электромагнит Э, обмотка которого включена в цепь последовательно нагрузке (рис. 3), преодолевая натяжение пружины П1, держит левый конец якоря притянутым к сердечнику.
При уменьшении тока до определенной величины (или при полном прекращении тока, т. е. при «нулевом» токе) притяжение якоря электромагнитом ослабевает. Пружина П1 поворачивает тогда якорь Я на оси О, вследствие чего защелка 3 освобождает нож рубильника и цепь размыкается.
Автомат минимального напряжения
Автомат минимального напряжения отличается от автомата максимального тока лишь тем, что обмотка электромагнита его приключается параллельно генератору.
При понижении напряжения в сети до определенной величины притяжение якоря электромагнитом ослабевает и под действием пружины происходит размыкание цепи.
Автоматические выключатели серии а3700 (а3726, а3792, а3796) также осуществляют защиту электроустановок от недопустимого снижения напряжения.
Автомат обратного тока
Автомат обратного тока в отличие от рассмотренных выше автоматов имеет не одну, а две обмотки электромагнита, из которых одна присоединяется к цепи последовательно, а другая — параллельно генератору. При этом обмотки включаются так, что магнитные поля, создаваемые токами в каждой из них, имеют противоположные друг другу направления. Вследствие этого суммарное поле, создаваемое электромагнитом, незначительно и не оказывает никакого действия на якорь. Когда же ток в цепи изменит свое направление на обратное, оба магнитных поля окажутся направленными одинаково — сердечник электромагнита намагнитится и притянет к себе якорь, вследствие чего цепь будет разомкнута.
Обмотки электромагнитов в автоматах можно комбинировать таким образом, что один автомат будет служить и для защиты от перегрузок, и для защиты от обратного тока. Такие комбинированные автоматы устанавливаются на главных распределительных щитах судовых электростанций для защиты параллельно работающих генераторов.
В последнее время чаще всего применяются автоматы с максимальными расцепителями и выключающей катушкой, которые производят автоматическое выключение контактов независимо друг от друга. Указанная катушка может быть включена как реле нулевого напряжения (т. е. работать на отключение автомата при исчезновении напряжения в сети) или может действовать через какое-либо отдельно стоящее реле. В зависимости от назначения реле и способа включения катушки один и тот же тип автомата можно использовать для различных условий работы.
Рассмотренные выше автоматы срабатывают сразу, как только величина тока или напряжения выходит за допустимые пределы. Однако при работе вспомогательных механизмов судна могут быть такие перегрузки, которые длятся всего лишь несколько секунд. Если автомат действует мгновенно, то и при такой кратковременной неопасной перегрузке генератор будет отключен автоматом от сборных шин распределительного щита, вследствие чего все механизмы, питавшиеся этим генератором, остановятся. Выход же некоторых из них из строя может иметь вредные для судна последствия, а иногда и привести к аварии (выход из строя рулевого устройства во время маневрирования).
Рис. 4. Устройство трехполюсного максимально-нулевого автомата
Поэтому часто автоматы снабжают устройством, которое заставляло бы автомат действовать не мгновенно, а с замедлением, или, как говорят, с выдержкой времени.
В качестве такого устройства применяют реле времени, часовые механизмы и масляные демпферы (замедлители).
Если это устройство позволяет регулировать выдержку времени, то автоматы с таким устройством носят название селективных автоматов.
Рассмотрим устройство изображенного на рис. 4 трехполюсного максимально-нулевого автомата. На каркасе 1 укреплены изолированные неподвижные контакты. Подвижные контакты насажены на изолированный вал автомата и приходят в соприкосновение с неподвижными при включении автомата. Включение осуществляется поворотом вала с помощью рукоятки 2 или рычажного привода, не показанного на рисунке.
Механизм свободного расцепления поддерживает контакты в соприкосновении до тех пор, пока на него не подействует реле (расцепитель). При действии того или иного реле подвижные контакты отрываются от неподвижных и автомат выключается. Повторное включение автомата рукояткой 2 будет возможно только после устранения причин, вызвавших действие того или иного реле, т. е. лишь тогда, когда этот расцепитель возвратится в исходное положение.
Рис. 5. Схема включения двухполюсного максимально-нулевого автомата
До этого момента механизм свободного расцепления делает невозможным поворот вала. От подвижных контактов ток проходит к зажимам, находящимся внизу автомата, по катушкам двух максимальных реле 3. Нулевое реле 4 расположено справа от них (под рукояткой). Контакты автомата закрыты искрогасительными камерами 5.
На рис. 5 представлена схема включения двухполюсного максимально-нулевого автомата.
Цифрами 1 и 2 обозначены максимальные реле (расцепители), 3 — минимальный расцепитель с добавочным сопротивлением 4 (оно требуется не всегда, а в зависимости от напряжения сети), 5 — сигнальные лампы, питающиеся через коммутатор 6.
Максимальные расцепители снабжены масляными замедлителями.
Автоматы являются более совершенными аппаратами защиты, чем плавкие предохранители, так как они могут быть более точно отрегулированы на определенный ток срабатывания. Кроме того, после отключения, вызванного появлением ненормального режима работы, автоматы могут быть включены снова без замены каких-либо частей.
Установочные автоматы
Установочные автоматы, получившие за последнее время исключительно широкое применение на судах морского флота, так же как и воздушные автоматы, относятся к защитно-коммутационным аппаратам.
Обычно установочные автоматы монтируют на распределительных щитах для защиты отходящих магистральных линий от перегрузок и коротких замыканий.
Рис. 6. Эскиз (вид спереди) установочного трехполюсного автомата на номинальный ток 100 а
Эти автоматы выпускаются промышленностью в одно-, двух- и трехполюсном исполнении для цепей постоянного (до 220 в) и переменного (до 500 б) тока и рассчитаны на номинальные токи от 50 до 600а.
На рис. 6 дан эскиз (вид спереди) установочного трехполюсного автомата на номинальный ток 100 а. Автомат смонтирован на пластмассовом основании и закрыт пластмассовым кожухом. Механизм управления с выведенной через окно в центре кожуха рукояткой управления имеет свободное расцепление. Контакты автомата выполнены из специального материала, исключающего возможность приваривания контактов друг к другу.
Контакты заключены в дугогасительные камеры.
Установочные автоматы комплектуются следующими видами расцепителей:
а) электромагнитными, срабатывающими мгновенно при токах, превышающих ток уставки в 7— 10 раз (защита от токов короткого замыкания);
б) тепловыми, срабатывающими в течение 1 ч при токах, составляющих 1,3—1,45 от номинального тока расцепителя (защита от перегрузок);
в) комбинированными, состоящими из электромагнитных и тепловых элементов.
Расцепители установочных автоматов (выпускаемые на номинальные токи от 15 до 600 а) не имеют приспособлений для регулировки тока срабатывания в эксплуатации. Регулируют расцепители на заводе-изготовителе автоматов, после чего расцепители опечатывают с тем, чтобы их регулировка не могла быть нарушена эксплуатационным персоналом.
