Wyłącznik automatyczny

Można dokonać wielu klasyfikacji wyłączników w oparciu o ich cechy, takie jak klasa napięcia, typ konstrukcji, typ przerywania oraz cechy konstrukcyjne.

Edycja niskonapięciowa

Typy niskonapięciowe (poniżej 1000 VAC) są powszechne w zastosowaniach domowych, komercyjnych i przemysłowych i obejmują:

• Wyłącznik nadprądowy (MCB) – prąd znamionowy do 125 A. Charakterystyka wyzwalania normalnie nie jest regulowana. Działanie termiczne lub termomagnetyczne. W tej kategorii znajdują się wyłączniki przedstawione powyżej.
• Wyłącznik kompaktowy (MCCB) – prąd znamionowy do 1600 A. Działanie termiczne lub termomagnetyczne. Prąd wyzwalający może być regulowany przy większych wartościach znamionowych.
• Wyłączniki niskonapięciowe można montować wielopoziomowo w rozdzielnicach niskiego napięcia lub w szafach rozdzielczych.

Charakterystyki wyłączników niskonapięciowych są podane w normach międzynarodowych, takich jak IEC 947. Wyłączniki te są często instalowane w obudowach wysuwnych, które umożliwiają demontaż i wymianę bez demontażu rozdzielnicy.

Duże odlewane niskonapięciowe obudowy i wyłączniki mocy mogą mieć operatory silników elektrycznych, dzięki czemu mogą otwierać i zamykać zdalnie. Mogą one stanowić część automatycznego systemu przełączania zasilania rezerwowego.

Wyłączniki niskiego napięcia są również produkowane do zastosowań prądu stałego (DC), takich jak DC dla linii metra. Prąd stały wymaga specjalnych wyłączników, ponieważ łuk jest ciągły – w przeciwieństwie do łuku prądu przemiennego, który ma tendencję do wygaszania w każdym pół cyklu, wyłącznik prądu stałego ma cewki wydmuchowe, które generują pole magnetyczne, które szybko rozciąga łuk. Małe wyłączniki instaluje się bezpośrednio w sprzęcie lub w panelu wyłączników.

Termomagnetyczny wyłącznik nadprądowy montowany na szynie DIN jest najpopularniejszym stylem w nowoczesnych domowych jednostkach konsumenckich i komercyjnych rozdzielnicach elektrycznych w całej Europie. Konstrukcja obejmuje następujące elementy:

1. Dźwignia siłownika – służy do ręcznego wyzwalania i resetowania wyłącznika. Wskazuje również stan wyłącznika automatycznego (włączony lub wyłączony / wyzwolony). Większość wyłączników jest tak zaprojektowana, aby nadal mogły się wyzwolić, nawet jeśli dźwignia jest przytrzymana lub zablokowana w pozycji „włączony”. Jest to czasami nazywane operacją „swobodnego wyłączenia” lub „pozytywnego wyzwolenia”.
2. Mechanizm uruchamiający – wymusza połączenie lub rozłączenie styków.
3. Kontakty – pozwalają na prąd podczas dotykania i przerywają prąd po rozstawieniu.
4. Zaciski
5. Listwa bimetaliczna – rozdziela styki w odpowiedzi na mniejsze, długotrwałe przetężenia
6. Śruba kalibracyjna – umożliwia producentowi precyzyjną regulację prąd wyzwalający urządzenia po montażu.
7. Solenoid – szybko rozdziela styki w odpowiedzi na wysokie przetężenia
8. Dzielnik / gaśnica łuku

Półprzewodnik

Półprzewodnikowe wyłączniki automatyczne, zwane także cyfrowymi wyłącznikami automatycznymi, to innowacja technologiczna, która obiecuje przełożenie technologii wyłączników z poziomu mechanicznego na elektryczność. Zapewnia to kilka korzyści, takich jak cięcie obwodu w ułamkach mikrosekund, lepsze monitorowanie obciążeń obwodu i dłuższa żywotność.

MagneticEdit

Wyłączniki magnetyczne wykorzystują solenoid (elektromagnes), którego ciągnięcie siła rośnie wraz z prądem. Niektóre projekty wykorzystują siły elektromagnetyczne oprócz sił elektromagnesu. Styki wyłącznika są utrzymywane w stanie zamkniętym za pomocą zatrzasku. Gdy prąd w solenoidzie wzrasta powyżej wartości znamionowej wyłącznika automatycznego, pociągnięcie elektromagnesu zwalnia zatrzask, który umożliwia otwarcie styków na skutek działania sprężyny. Są to najczęściej używane wyłączniki automatyczne w USA.

Thermal-magneticEdit

Termiczne wyłączniki magnetyczne, które można znaleźć w większości tablic rozdzielczych w Europie i krajach o podobnym układzie okablowania, wykorzystują obie techniki, w których elektromagnes reaguje natychmiastowo na duże przepięcia prądu (zwarcia), a bimetaliczny pasek reaguje do mniej ekstremalnych, ale długoterminowych warunków przetężenia. Część termiczna wyłącznika zapewnia funkcję odpowiedzi czasowej, która wyzwala wyłącznik szybciej w przypadku większych przepięć, ale pozwala na utrzymanie mniejszych przeciążeń przez dłuższy czas. Pozwala to na krótki prąd skoki, takie jak powstające, gdy silnik o r inne obciążenie nierezystancyjne jest włączone.W przypadku bardzo dużych przetężeń podczas zwarcia element magnetyczny wyzwala wyłącznik bez zamierzonego dodatkowego opóźnienia.

Edycja magnetyczno-hydrauliczna

Wyłącznik magnetyczno-hydrauliczny wykorzystuje elektromagnes cewka zapewniająca siłę roboczą do otwarcia styków. Młoty magnetyczno-hydrauliczne zawierają funkcję hydraulicznego opóźnienia czasowego wykorzystującą lepki płyn. Sprężyna ogranicza rdzeń, dopóki prąd nie przekroczy wartości znamionowej wyłącznika. Podczas przeciążenia prędkość ruchu elektromagnesu jest ograniczona przez płyn. Opóźnienie umożliwia krótkotrwałe skoki prądu przekraczające normalny prąd pracy przy rozruchu silnika, zasilaniu urządzeń itp. Prądy zwarciowe zapewniają wystarczającą siłę elektromagnesu, aby zwolnić zatrzask niezależnie od położenia rdzenia, omijając w ten sposób funkcję opóźnienia. Temperatura otoczenia wpływa na opóźnienie czasowe, ale nie wpływa na prąd znamionowy wyłącznika magnetycznego.

Duże wyłączniki mocy, stosowane w obwodach o napięciu powyżej 1000 V, mogą zawierać elementy hydrauliczne w mechanizmie sterującym styków. Energia hydrauliczna może być dostarczana przez pompę lub przechowywana w akumulatorach. Stanowią one inny typ niż wyłączniki olejowe, w których medium gaszącym łuk jest olej.

Typowe wyłączniki wyzwalające (sprzężone) >

Trójbiegunowy wspólny wyłącznik wyzwalający do zasilania urządzenia trójfazowego. Ten wyłącznik ma wartość znamionową 2 A.

Aby zapewnić jednoczesne wyłączanie wielu obwodów z powodu zwarcia w którymkolwiek, wyłączniki mogą być wykonane jako zespół sprzężony. Jest to bardzo powszechny wymóg w przypadku systemów 3-fazowych, w których wyłączanie może być 3- lub 4-biegunowe (stałe lub przełączane neutralne). Niektórzy producenci tworzą zestawy do łączenia, aby umożliwić łączenie grup wyłączników jednofazowych zgodnie z wymaganiami.

W Stanach Zjednoczonych, gdzie powszechne są dostawy z rozdzieloną fazą, w obwodach odgałęzionych z więcej niż jednym przewodem pod napięciem każdy przewód pod napięciem musi być chronione przez wyłącznik. Aby zapewnić przerwanie wszystkich przewodów pod napięciem w przypadku wyzwolenia jakiegokolwiek bieguna, należy zastosować wyłącznik „wspólnego wyzwalania”. Mogą one zawierać dwa lub trzy mechanizmy wyzwalające w jednej obudowie lub, w przypadku małych wyłączników, mogą zewnętrznie związać bieguny ze sobą za pomocą uchwytów operacyjnych. Dwubiegunowe wspólne wyłączniki wyzwalające są powszechne w systemach 120/240 V, w których obciążenia 240 V (w tym główne urządzenia lub inne tablice rozdzielcze) obejmują dwa przewody pod napięciem. Trójbiegunowe wspólne wyłączniki wyzwalające są zwykle używane do dostarczania trójfazowej energii elektrycznej do dużych silników lub innych tablic rozdzielczych.

Oddzielne wyłączniki automatyczne nie mogą być nigdy używane do zasilania i neutralnego, ponieważ jeśli przewód neutralny jest odłączony podczas przewód pod napięciem pozostaje podłączony, powstaje bardzo niebezpieczny stan: obwód wydaje się pozbawiony napięcia (urządzenia nie działają), ale przewody pozostają pod napięciem, a niektóre urządzenia różnicowoprądowe (RCD) mogą nie zadziałać, jeśli ktoś dotknie przewodu pod napięciem (ponieważ niektóre wyłączniki różnicowoprądowe wymagają zasilania do wyzwolenia). Dlatego w przypadku konieczności przełączania przewodu neutralnego należy stosować tylko zwykłe wyłączniki wyzwalające.

Wyzwalacze wzrostoweEdytuj

Wyzwalacz wzrostowy wygląda podobnie do normalnego wyłącznika, a poruszające się siłowniki są „sprzężone” z normalnym mechanizmem wyłącznika, aby działać razem w podobny sposób, ale wyzwalacz wzrostowy jest solenoidem przeznaczonym do obsługi przez zewnętrzny sygnał stałego napięcia, a nie prąd, zwykle lokalne napięcie sieciowe lub DC. To często my ed, aby odciąć zasilanie w przypadku wystąpienia zdarzenia wysokiego ryzyka, takiego jak alarm pożarowy lub powodzi, lub inny stan elektryczny, taki jak wykrycie przepięcia. Wyzwalacze wzrostowe mogą być akcesoriami montowanymi przez użytkownika do standardowego wyłącznika lub dostarczanymi jako integralna część wyłącznika.

Edycja średniego napięcia

Wyłączniki średniego napięcia o wartości od 1 do 72 kV mogą być montowane w liniach rozdzielnic z obudową metalową do użytku wewnętrznego lub mogą być pojedynczymi komponentami instalowanymi na zewnątrz w podstacji. Wyłączniki powietrzne zastąpiły jednostki wypełnione olejem do zastosowań wewnętrznych, ale teraz same są zastępowane wyłącznikami próżniowymi (do około 40,5 kV). Podobnie jak opisane poniżej wyłączniki wysokiego napięcia, są one również sterowane przez przekaźniki zabezpieczające wykrywające prąd, obsługiwane przez przekładniki prądowe. Charakterystyki wyłączników SN są podane w normach międzynarodowych, takich jak IEC 62271. Wyłączniki średniego napięcia prawie zawsze wykorzystują oddzielne czujniki prądowe i przekaźniki ochronne, zamiast polegać na wbudowanych termicznych lub magnetycznych czujnikach nadprądowych.

Wyłączniki średniego napięcia można sklasyfikować według medium używanego do gaszenia łuku:

• Wyłączniki próżniowe – o prądzie znamionowym do 6300 A i wyższym do stosowania z wyłącznikami generatora (do 16 000 & 140 kA).Te przerywacze przerywają prąd, tworząc i wygaszając łuk w pojemniku próżniowym – zwanym też „butelką”. Mieszki o długiej żywotności są zaprojektowane do przemieszczania się w zakresie 6–10 mm, które styki muszą rozdzielić. Są one generalnie stosowane dla napięć do około 40 500 V, co w przybliżeniu odpowiada zakresowi średniego napięcia systemów elektroenergetycznych. Wyłączniki próżniowe mają dłuższą żywotność między remontami niż inne wyłączniki. Ponadto ich potencjał tworzenia efektu cieplarnianego jest znacznie niższy niż w przypadku wyłączników SF6.
• Wyłączniki powietrzne – prąd znamionowy do 6300 A i wyższy dla wyłączników generatora. Charakterystyki podróży są często w pełni regulowane, w tym konfigurowalne progi wyzwalania i opóźnienia. Zwykle sterowane elektronicznie, chociaż niektóre modele są sterowane mikroprocesorowo za pośrednictwem zintegrowanego elektronicznego wyzwalacza. Często używany do głównej dystrybucji mocy w dużych zakładach przemysłowych, gdzie wyłączniki są rozmieszczone w wysuwnych obudowach dla ułatwienia konserwacji.
• Wyłączniki SF6 gaszą łuk w komorze wypełnionej sześciofluorkiem siarki.

Wyłączniki średniego napięcia można podłączać do obwodu za pomocą połączeń śrubowych do szyn zbiorczych lub przewodów, zwłaszcza w rozdzielnicach zewnętrznych. Wyłączniki średniego napięcia w rozdzielnicach są często budowane z konstrukcją wysuwną, umożliwiającą demontaż wyłącznika bez zakłócania połączeń obwodów mocy, przy użyciu mechanizmu napędzanego silnikiem lub korbą ręczną w celu oddzielenia wyłącznika od obudowy.

High-voltageEdit

Sieci przesyłowe energii elektrycznej są chronione i kontrolowane przez wyłączniki wysokiego napięcia. Definicja wysokiego napięcia jest różna, ale w przypadku przesyłu energii przyjmuje się zwykle 72,5 kV lub więcej, zgodnie z niedawną definicją Międzynarodowej Komisji Elektrotechnicznej (IEC). Wyłączniki wysokonapięciowe są prawie zawsze uruchamiane za pomocą elektromagnesu, a przekaźniki zabezpieczające wykrywające prąd są obsługiwane przez przekładniki prądowe. W podstacjach schemat przekaźników ochronnych może być złożony, chroniąc sprzęt i szyny przed różnymi typami przeciążeń lub zwarć doziemnych / doziemnych.

Wyłączniki wysokiego napięcia są szeroko klasyfikowane według medium używanego do gaszenia łuku:

• Olej luzem
• Minimalny olej
• Podmuch powietrza
• Próżnia
• SF6
• CO2

Ze względu na kwestie środowiskowe i koszty związane z izolacją wycieków oleju, większość nowych wyłączników wykorzystuje gaz SF6 do gaszenia łuku.

Wyłączniki można sklasyfikować jako zbiorniki czynne , gdzie obudowa zawierająca mechanizm wyłączający jest na potencjale linii lub zbiornik martwy z obudową na potencjale ziemi. Wyłączniki wysokiego napięcia AC są rutynowo dostępne z wartościami znamionowymi do 765 kV. Wyłączniki 1200 kV zostały wprowadzone na rynek przez Siemens w listopadzie 2011 r., A ABB w kwietniu następnego roku.

Wyłączniki wysokiego napięcia stosowane w systemach przesyłowych mogą być ustawione tak, aby umożliwić użycie jednego bieguna linii trójfazowej potknąć się, zamiast potknąć się o wszystkie trzy bieguny; w przypadku niektórych klas zwarć poprawia to stabilność i dostępność systemu.

Wyłączniki wysokiego napięcia prądu stałego są nadal przedmiotem badań od 2015 r. Takie wyłączniki byłyby przydatne do łączenia systemów przesyłowych HVDC.

Wysokonapięciowe sześciofluorek siarki (SF6) . Są one najczęściej używane do napięć na poziomie transmisji i mogą być wbudowane w kompaktowe rozdzielnice izolowane gazem. W zimnym klimacie może być wymagane dodatkowe ogrzewanie lub obniżenie wartości znamionowej wyłączników automatycznych z powodu skraplania gazu SF6.

Wyłącznik odłączający (DCB) Edytuj

Wyłącznik odłączający (DCB) został wprowadzony w 2000 roku i jest wyłącznikiem wysokiego napięcia wzorowanym na wyłączniku SF6. Przedstawia rozwiązanie techniczne, w którym funkcja odłączania jest zintegrowana w komorze wyłączającej, eliminując potrzebę stosowania oddzielnych odłączników. Zwiększa to dostępność, ponieważ styki główne rozłącznika na wolnym powietrzu wymagają konserwacji co 2–6 lat, podczas gdy w nowoczesnych wyłącznikach okres konserwacji wynosi 15 lat. Wdrożenie rozwiązania DCB zmniejsza również wymagania przestrzenne w podstacji i zwiększa niezawodność ze względu na brak oddzielnych odłączników.

W celu dalszego zmniejszenia wymaganej przestrzeni podstacji, a także uproszczenia projektu i inżynierii podstacji, światłowodowy czujnik prądu (FOCS) może być zintegrowany z DCB.DCB 420 kV ze zintegrowanym FOCS może zmniejszyć zajmowaną powierzchnię podstacji o ponad 50% w porównaniu z konwencjonalnym rozwiązaniem wyłączników zbiorników pod napięciem z odłącznikami i przekładnikami prądowymi, ze względu na zredukowany materiał i brak dodatkowego medium izolacyjnego.

Wysokonapięciowy dwutlenek węgla (CO2 )Edit

W 2012 roku ABB zaprezentowała wyłącznik wysokiego napięcia 75 kV, który wykorzystuje dwutlenek węgla jako środek do gaszenia łuku. Wyłącznik dwutlenku węgla działa na tych samych zasadach co Wyłącznik SF6 i może być również produkowany jako wyłącznik odłączający. Przełączając SF6 na CO2, można zmniejszyć emisję CO2 o 10 ton w trakcie cyklu życia produktu.