Jaké jsou typy a typy jističů v elektrických sítích

Hlavním rozdílem mezi těmito spínacími zařízeními od všech ostatních podobných zařízení je komplexní kombinace schopností:

1. udržovat jmenovité zatížení v systému po dlouhou dobu díky spolehlivému přenosu silných proudů elektřiny přes jeho kontakty;

2. chránit provozní zařízení před náhodným poškozením v elektrickém obvodu rychlým odpojením zdroje od něj.

Za normálních provozních podmínek zařízení může operátor ručně spínat zátěž pomocí jističů, přičemž:

• různá schémata napájení;

• změnit konfiguraci sítě;

• vyřazení zařízení z provozu.

Nouzové situace v elektrických systémech nastávají okamžitě a spontánně. Člověk není schopen rychle reagovat na svůj vzhled a přijmout opatření k jejich odstranění. Tato funkce je přiřazena automatickým zařízením zabudovaným v jističi.

V elektřině je akceptováno rozdělení elektrických systémů podle typu proudu:

• trvalý;

• střídavý sinusový.

Kromě toho existuje klasifikace zařízení podle velikosti napětí pro:

• nízké napětí – méně než tisíc voltů;

• vysoké napětí — vše ostatní.

Pro všechny typy těchto systémů jsou vytvořeny vlastní jističe určené pro opakovaný provoz.

AC obvody

Tato kategorie klíčů má obrovský sortiment modelů vyráběných moderními výrobci. Je klasifikován podle síťového napětí a proudového zatížení.

Elektrická zařízení do 1000 voltů

Podle výkonu přenášené elektřiny se automatické spínače v obvodech střídavého proudu běžně dělí na:

1. modulární;

2. v lisovaném pouzdře;

3. síla vzduchu.

Modulární návrhy

Specifické provedení v podobě malých standardních modulů s násobkem šířky 17,5 mm určuje jejich název a provedení s možností montáže na Din-lištu.

Vnitřní struktura jednoho z těchto jističů je zobrazena na fotografii. Jeho tělo je vyrobeno výhradně z odolného dielektrického materiálu, který eliminuje elektrický šok osobě.

Napájecí a výstupní vodiče jsou připojeny k horní a spodní svorkovnici. Pro ruční ovládání stavu spínače je instalována páka se dvěma pevnými polohami:

• horní je určen k napájení proudu přes uzavřený napájecí kontakt;

• níže — zajišťuje přerušení napájecího obvodu.

Každý z těchto strojů je navržen pro nepřetržitý provoz při určité hodnotě jmenovitý proud (Jin). Pokud se zátěž zvětší, dojde k přerušení napájecího kontaktu. Za tímto účelem jsou uvnitř krabice umístěny dva typy ochrany:

1. tepelné uvolnění;

2. přerušení proudu.

Princip jejich činnosti umožňuje vysvětlit časovou proudovou charakteristiku, která vyjadřuje závislost doby činnosti ochrany na procházejícím zatížení nebo poruchovém proudu.

Graf zobrazený na fotografii je uveden pro jeden konkrétní jistič, když je limitní pracovní zóna zvolena na 5 ÷ 10 násobek jmenovitého proudu.

V případě počátečního přetížení tepelné uvolnění z bimetalová deska, který se zvýšeným proudem postupně zahřívá, ohýbá a působí na vypínací mechanismus ne okamžitě, ale s určitým časovým zpožděním.

Umožňuje tedy malá přetížení spojená s krátkodobým připojením uživatelů k samoodstranění a eliminaci zbytečných odstávek. Pokud zátěž zajišťuje kritické zahřívání kabeláže a izolace, dojde k přerušení napájecího kontaktu.

Když se v chráněném obvodu vyskytne nouzový proud, který je schopen spálit zařízení svou energií, vstoupí do činnosti elektromagnetická cívka. S impulsem v důsledku zvýšeného zatížení, ke kterému došlo, vrhne jádro na vypínací mechanismus, aby okamžitě zastavil režim mimo hranice.

Z grafu je patrné, že čím vyšší jsou zkratové proudy, tím rychleji jsou aktivovány elektromagnetickou spouští.

Na stejných principech funguje i domácí automatický parní chránič.

Při přerušení velkých proudů vzniká elektrický oblouk, jehož energie může spálit kontakty. Pro eliminaci jeho účinku se u jističů používá zhášecí komora oblouku, která rozděluje obloukový výboj na malé proudy a ty vlivem chlazení zháší.

Vícenásobné výřezy modulárních struktur

Magnetické spouště jsou vyladěny a přizpůsobeny tak, aby fungovaly se specifickými zátěžemi, protože při svém spuštění vytvářejí různé přechodové jevy. Například při zapínání různých svítidel se krátkodobý zapínací proud vlivem měnícího se odporu vlákna může přiblížit trojnásobku jmenovité hodnoty.

Proto je pro skupinu zásuvek bytů a osvětlovacích okruhů zvykem volit automatické spínače s proudově-časovou charakteristikou typu «B». To je 3 ÷ 5 palců.

Indukční motory při otáčení poháněného rotoru způsobují větší přetěžovací proudy. Pro ně zvolte stroje s charakteristikou «C» nebo — 5 ÷ 10 In. Vzhledem k vytvořené rezervě času a proudu umožňují otáčení motoru a zaručený přechod do provozního režimu bez zbytečných odstávek.

V průmyslové výrobě, na obráběcích strojích a mechanismech, jsou zatížené pohony připojené k motorům, které vytvářejí větší přetížení. Pro tyto účely se používají automatické spínače s charakteristikou «D» s hodnocením 10 ÷ 20 In. Dobře se osvědčily při práci v obvodech s aktivní indukční zátěží.

Kromě toho mají stroje další tři typy standardních charakteristik časového proudu, které se používají pro speciální účely:

1. "A" — pro dlouhé vedení s aktivní zátěží nebo ochranou polovodičových součástek s hodnotou 2 ÷ 3 In;

2. "K" – pro vyjádřené indukční zátěže;

3. «Z» — pro elektronická zařízení.

V technické dokumentaci různých výrobců se limitní hodnota pro poslední dva typy může mírně lišit.

Lisované jističe

Tato třída zařízení může spínat vyšší proudy než modulární konstrukce. Jejich zatížení může dosahovat hodnot až 3,2 kiloampérů.

Vyrábějí se podle stejných principů jako modulové konstrukce, ale s ohledem na zvýšené požadavky na přenášení zvýšené zátěže se jim snaží dát relativně malé rozměry a vysokou technickou kvalitu.

Tyto stroje jsou určeny pro bezpečný provoz v průmyslových zařízeních. Podle hodnoty jmenovitého proudu jsou podmíněně rozděleny do tří skupin se schopností spínat zátěže do 250, 1000 a 3200 ampér.

Konstrukční řešení jejich těla: tří- nebo čtyřpólové modely.

Výkonové vzduchové spínače

Pracují v průmyslových instalacích a odolávají velmi silným proudům až do 6,3 kiloampérů.

Jedná se o nejsložitější zařízení pro spínání nízkonapěťových zařízení.Slouží k provozu a ochraně elektrických systémů jako vstupní a výstupní zařízení pro rozvody velkých výkonů a pro připojení generátorů, transformátorů, kondenzátorů nebo výkonných elektromotorů.

Schematické znázornění jejich vnitřní struktury je na fotografii.

Zde se nyní používá dvojité rozpojení napájecího kontaktu a na každé straně rozpojení jsou instalovány zhášecí komory s mřížkami.

Algoritmus činnosti zahrnuje zavírací cívku, zavírací pružinu, motorový pohon náplně pružiny a automatizační prvky. Pro monitorování proudového zatížení je integrován proudový transformátor s ochrannou a měřicí cívkou.

Elektrická zařízení nad 1000 voltů

Jističe pro vysokonapěťová zařízení jsou velmi složitá technická zařízení a jsou vyráběna přísně individuálně pro každou napěťovou třídu. Běžně se používají transformátorových rozvoden.

Jsou na ně kladeny požadavky:

• vysoká spolehlivost;

• bezpečnostní;

• produktivita;

• snadnost použití;

• relativní ticho během provozu;

• optimální cena.

Náklad, který se rozbije vysokonapěťové jističe v případě nouzového zastavení doprovázeného velmi silným obloukem. K jeho hašení se používají různé metody, včetně přerušení obvodu ve speciálním prostředí.

Tento přepínač obsahuje:

• kontaktní systém;

• zařízení pro zhášení oblouku;

• živé části;

• izolované pouzdro;

• hnací mechanismus.

Jedno z těchto spínacích zařízení je zobrazeno na fotografii.

Pro vysoce kvalitní provoz obvodu v takových strukturách kromě provozního napětí zvažte:

• jmenovitá hodnota zatěžovacího proudu pro jeho spolehlivý přenos v zapnutém stavu;

• maximální zkratový proud při ef. hodnota, kterou vypínací mechanismus vydrží;

• přípustná složka aperiodického proudu v době poruchy obvodu;

• funkce automatického opětovného zapnutí a dva cykly AR.

Podle způsobů zhášení oblouku během vypínání se spínače dělí na:

• máslo;

• vakuum;

• vzduch;

• plyn SF6;

• autoplyn;

• elektromagnetické;

• autopneumatické.

Pro spolehlivý a pohodlný provoz jsou vybaveny pohonným mechanismem, který může využívat jeden nebo více druhů energie nebo jejich kombinace:

• zvýšená pružina;

• zvednuté břemeno;

• tlak stlačeného vzduchu;

• elektromagnetický impuls ze solenoidu.

V závislosti na podmínkách použití je lze vytvořit se schopností pracovat při napětí od jednoho do 750 kilovoltů včetně. Přirozeně mají jiný design. rozměry, možnosti automatického a dálkového ovládání, nastavení ochrany pro bezpečný provoz.

Pomocné systémy takových jističů mohou mít velmi složitou rozvětvenou strukturu a být umístěny na přídavných panelech ve speciálních technických budovách.

DC obvody

Tyto sítě mají také obrovské množství přepínačů s různými schopnostmi.

Elektrická zařízení do 1000 voltů

Masivně jsou zde prezentována moderní modulární zařízení montovatelná na DIN lištu.

Úspěšně doplňují třídy starých strojů tohoto typu AP-50, AE a podobně, které byly upevněny na stěnách panelů šroubovými spoji.

DC modulární konstrukce mají stejnou strukturu a princip fungování jako jejich AC protějšky. Mohou být prováděny jednou nebo více jednotkami a jsou vybírány podle zatížení.

Elektrická zařízení nad 1000 voltů

Vysokonapěťové stejnosměrné vypínače se používají v elektrolýzách, hutních průmyslových zařízeních, železniční a městské elektrifikované dopravě a elektrárnách.

Hlavní technické požadavky na provoz takových zařízení odpovídají jejich střídavým protějškům.

Hybridní jistič

Vědcům ze švédsko-švýcarské společnosti ABB se podařilo vyvinout vysokonapěťový stejnosměrný jistič, který ve svém zařízení kombinuje dvě výkonové struktury:

1.plyn SF6;

2. vakuum.

Jmenuje se hybridní (HVDC) a využívá technologii sekvenčního zhášení oblouku ve dvou médiích současně: fluorid sírový a vakuum. Za tímto účelem je sestaveno následující zařízení.

Napětí je přivedeno na horní sběrnici hybridního vakuového vypínače a odstraněno ze spodní sběrnice vypínače SF6.

Napájecí zdroje obou spínacích zařízení jsou zapojeny do série a řízeny jejich samostatnými pohony. Aby mohly pracovat současně, bylo vytvořeno synchronizované souřadnicové řídicí zařízení, které přenáší povely do nezávisle napájeného řídicího mechanismu optickým kanálem.

Díky použití vysoce přesných technologií se konstruktérům podařilo dosáhnout koordinace akcí pohonů obou pohonů, která se vejde do časového intervalu menšího než jedna mikrosekunda.

Jistič je ovládán reléovou ochranou zabudovanou v elektrickém vedení přes opakovač.

Hybridní jistič umožnil výrazně zvýšit účinnost kompozitních SF6 a vakuových struktur využitím jejich kombinovaných charakteristik. Současně bylo možné realizovat výhody oproti jiným analogům:

1. schopnost spolehlivě vypnout zkratové proudy při vysokém napětí;

2. možnost malého úsilí provést spínání výkonových prvků, což umožnilo výrazně snížit rozměry a v důsledku toho i cenu zařízení;

3. dostupnost splnění různých norem pro vytváření struktur fungujících jako součást samostatného jističe nebo kompaktních zařízení jedné rozvodny;

4.schopnost eliminovat účinky rychle rostoucího stresu během zotavování;

5. Schopnost vytvořit základní modul pro práci s napětím do 145 kilovoltů a více.

Charakteristickým rysem designu je schopnost přerušit elektrický obvod za 5 milisekund, což je téměř nemožné s napájecími zařízeními jiného designu.

Hybridní jistič byl zařazen mezi deset nejlepších inovací roku podle MIT (Massachusetts Institute of Technology) Technology Review.

Podobným výzkumem se zabývají i další výrobci elektrozařízení. Dosáhli také určitých výsledků. ABB je ale v této věci předbíhá. Její vedení se domnívá, že její těžké ztráty způsobuje střídavý přenos. Ty lze výrazně snížit použitím vysokonapěťových obvodů stejnosměrného napětí.