Strömbrytare

Många klassificeringar av brytare kan göras baserat på deras funktioner som spänningsklass, konstruktionstyp, avbrottstyp och strukturella funktioner.

Lågspänningsredigering

Lågspänningstyper (mindre än 1000 VAC) är vanliga i hushåll, kommersiella och industriella applikationer och inkluderar:

• Miniatyrbrytare (MCB) – nominell ström upp till 125 A. Utlösningsegenskaper normalt inte justerbara. Termisk eller termomagnetisk drift. Brytare illustrerade ovan finns i denna kategori.
• Gjuten fallbrytare (MCCB) – klassad ström upp till 1600 A. Termisk eller termomagnetisk drift. Utlösningsströmmen kan justeras i större klassificeringar.
• Effektbrytare med låg spänning kan monteras i flera nivåer i lågspänningsväxlar eller ställverk.

egenskaper hos lågspänningsbrytare ges av internationella standarder som IEC 947. Dessa brytare installeras ofta i uttagshöljen som möjliggör borttagning och utbyte utan att demontera ställverket.

Stor lågspänningsgjuten brytare för brytare och effekt kan ha elmotoroperatörer så att de kan öppnas och stängas under fjärrkontroll. Dessa kan utgöra en del av ett automatiskt överföringsomkopplingssystem för standby-effekt.

Lågspänningsbrytare är också gjorda för likströmsapplikationer (likström), t.ex. DC för tunnelbanelinjer. Likström kräver speciella brytare eftersom ljusbågen är kontinuerlig – till skillnad från en växelströmsbåge, som tenderar att gå ut vid varje halvcykel, har likströmsbrytaren utblåsningsrullar som genererar ett magnetfält som snabbt sträcker bågen. Små brytare installeras antingen direkt i utrustningen eller är ordnade i en brytare.

DIN-skenmonterad termomagnetisk miniatyrbrytare är den vanligaste stilen i moderna inhemska konsumentenheter och kommersiella elektriska distributionskort i hela Europa. Konstruktionen innehåller följande komponenter:

1. Ställdonsspak – används för manuell utlösning och återställning av strömbrytaren. Indikerar också strömbrytarens status (På eller Av / utlöst). De flesta brytare är konstruerade så att de fortfarande kan lösa ut även om spaken hålls eller låses i ”på” -läget. Detta kallas ibland för ”fri utlösning” eller ”positiv utlösning”.
2. Ställdonmekanism – tvingar kontakterna tillsammans eller isär.
3. Kontakter – tillåt ström när du vidrör och bryter ström när den flyttas isär.
4. Terminaler
5. Bimetallremsa – separerar kontakter som svar på mindre långvariga överströmmar
6. Kalibreringsskruv – gör det möjligt för tillverkaren att justera exakt enhetens utlösningsström efter montering.
7. Magnetventil – separerar kontakter snabbt som svar på höga överströmmar
8. Bågavdelare / släckare

Solid stateEdit

Solid-state brytare, även känd som digitala brytare, är en teknisk innovation som lovar avancerad strömbrytare från den mekaniska nivån till det elektriska. Detta lovar flera fördelar, såsom att skära kretsen i bråkdelar av mikrosekunder, bättre övervakning av kretsbelastningar och längre livslängd.

MagneticEdit

Magnetiska brytare använder en solenoid (elektromagnet) vars dragning kraft ökar med strömmen. Vissa konstruktioner använder elektromagnetiska krafter utöver solenoidens. Brytarkontakterna hålls stängda med en spärr. Eftersom strömmen i solenoiden ökar utöver brytaren, släpper magnetventilen spärren, vilket låter kontakterna öppna genom fjäderåtgärder. De är de vanligaste brytarna i USA.

Termomagnetisk redigering

Termiska magnetiska brytare, som är den typ som finns i de flesta distributionskort i Europa och länder med liknande ledningsarrangemang, införlivar båda teknikerna där elektromagneten reagerar omedelbart på stora strömspänningar (kortslutningar) och bimetallremsan svarar till mindre extrema men långsiktiga överströmsförhållanden. Den termiska delen av strömbrytaren ger en tidsresponsfunktion som utlöser strömbrytaren tidigare för större överströmmar men tillåter mindre överbelastning att kvarstå under längre tid. Detta möjliggör kort ström spikar som produceras när en motor o r annan icke-resistiv belastning är påslagen.Med mycket stora överströmmar under en kortslutning utlöser magnetelementet brytaren utan avsiktlig extra fördröjning.

Magnetisk-hydraulisk redigering

En magnethydraulisk brytare använder en solenoid spole för att ge driftskraft för att öppna kontakterna. Magnetisk-hydrauliska brytare har en hydraulisk tidsfördröjningsfunktion med en viskös vätska. En fjäder håller kvar kärnan tills strömmen överstiger brytaren. Under en överbelastning begränsas solenoidrörelsens hastighet av vätskan. Fördröjningen medger korta strömspänningar utöver normal körström för motorstart, spänningsutrustning etc. Kortslutningsströmmar ger tillräcklig solenoidkraft för att frigöra spärren oavsett kärnläge och därmed kringgå fördröjningsfunktionen. Omgivningstemperaturen påverkar tidsfördröjningen men påverkar inte den aktuella värdena för en magnetisk brytare.

Stora effektbrytare, applicerade i kretsar på mer än 1000 volt, kan innehålla hydrauliska element i kontaktdrivmekanismen. Hydraulisk energi kan tillföras av en pump eller lagras i ackumulatorer. Dessa bildar en distinkt typ från oljefyllda brytare där olja är bågsläckningsmediet.

Vanliga brytare (gängade) brytare Redigera

För att tillhandahålla samtidig brytning på flera kretsar från ett fel på någon, kan brytare göras som en gängad enhet. Detta är ett mycket vanligt krav för 3-fas-system, där brytningen kan vara antingen 3 eller 4-polig (fast eller omkopplad neutral). Vissa tillverkare gör gängpaket för att möjliggöra att grupper av enfasbrytare kopplas samman efter behov.

I USA, där delade fasförsörjningar är vanliga, i grenkretsar med mer än en levande ledare måste varje strömledare skyddas av en brytare. För att säkerställa att alla strömförande ledare avbryts vid någon polutlösning måste en ”gemensam utlösningsbrytare” användas. Dessa kan antingen innehålla två eller tre utlösningsmekanismer i ett fall, eller för små brytare kan de binda samman polerna externt via sina manöverhandtag. Tvåpoliga gemensamma trippbrytare är vanliga på 120/240-volts system där 240 volt belastningar (inklusive större apparater eller ytterligare fördelningskort) spänner över de två strömförande ledningarna. Trepoliga gemensamma brytare används vanligtvis för att leverera trefas elkraft till stora motorer eller ytterligare fördelningskort.

Separata strömbrytare får aldrig användas för spänning och neutral, för om neutralen är frånkopplad medan den levande ledaren förblir ansluten, ett mycket farligt tillstånd uppstår: kretsen verkar vara spänningsfri (apparater fungerar inte), men ledningar förblir spänningsförande och vissa jordfelsbrytare kanske inte löser ut om någon rör vid strömkabeln (för vissa jordfelsbrytare behöver ström för att utlösas. Detta är anledningen till att endast vanliga utlösare måste användas när neutralledning behövs.

Shunt-trip-enheter Redigera

En shunt-trip-enhet verkar likadant till en normal brytare och de rörliga ställdonen är ”gängade” till en normal brytarmekanism för att fungera tillsammans på ett liknande sätt, men shuntutlösningen är en solenoid avsedd att drivas av en extern konstant spänningssignal snarare än en ström, vanligtvis den lokal nätspänning eller likström. Dessa är ofta oss för att bryta strömmen när en hög riskhändelse inträffar, till exempel brand- eller översvämningslarm, eller annat elektriskt tillstånd, såsom överspänningsdetektering. Shunt-utlösningar kan vara ett användarmonterat tillbehör till en standardbrytare eller levereras som en integrerad del av strömbrytaren.

Medium-voltageEdit

Medelspänningsbrytare märkta mellan 1 och 72 kV kan monteras i metallslutna ställverk för inomhusbruk, eller kan vara enskilda komponenter installerade utomhus i en transformatorstation. Luftbrytare bryter ut oljefyllda enheter för inomhusapplikationer, men ersätts nu själva med vakuumbrytare (upp till cirka 40,5 kV). Liksom de högspänningsbrytare som beskrivs nedan drivs dessa också av strömavkänningsskyddsreläer som drivs genom strömtransformatorer. Egenskaperna hos MV-brytare ges av internationella standarder som IEC 62271. Medelspänningsbrytare använder nästan alltid separata strömgivare och skyddsreläer istället för att förlita sig på inbyggda termiska eller magnetiska överströmsgivare.

Brytare med medelhög spänning kan klassificeras med det medium som används för att släcka ljusbågen:

• Vakuumbrytare — Med märkström upp till 6300 A och högre för generatorbrytare (upp till 16 000) A & 140 kA).Dessa brytare avbryter strömmen genom att skapa och släcka bågen i en vakuumbehållare – aka ”flaska”. Bälgar med lång livslängd är konstruerade för att föra de 6–10 mm som kontakterna måste dela. Dessa används vanligtvis för spänningar upp till cirka 40 500 V, vilket motsvarar ungefär medelspänningsområdet för kraftsystem. Vakuumbrytare har längre livslängd mellan översynen än andra brytare. Dessutom är deras globala uppvärmningspotential överlägset lägre än SF6-brytare.
• Luftströmbrytare – Märkström upp till 6300 A och högre för generatorbrytare. Tripegenskaper är ofta helt justerbara inklusive konfigurerbara tripptrösklar och förseningar. Vanligtvis elektroniskt styrd, även om vissa modeller är mikroprocessorstyrda via en integrerad elektronisk utlösningsenhet. Används ofta för huvudkraftsfördelning i stora industrianläggningar, där brytarna är ordnade i uttagshöljen för att underlätta underhållet.
• SF6-brytare slocknar bågen i en kammare fylld med svavelhexafluoridgas.

Medelspänningsbrytare kan anslutas till kretsen med skruvförbindelser till samlingsskenor eller ledningar, särskilt i utomhusväxlar. Brytare för mellanspänning i ställverk är ofta byggda med utdragbar konstruktion, vilket möjliggör borttagning av brytare utan att störa strömkretsanslutningar, med hjälp av en motorstyrd eller handsvävad mekanism för att separera brytaren från dess hölje.

Högspänningsredigering

Elektriska kraftöverföringsnät skyddas och styrs av högspänningsbrytare. Definitionen av högspänning varierar men i kraftöverföringsarbeten anses vanligtvis vara 72,5 kV eller högre, enligt en nyligen gjord definition av International Electrotechnical Commission (IEC). Högspänningsbrytare drivs nästan alltid med solenoid, med strömavkänningsskyddsreläer som drivs genom strömtransformatorer. I transformatorstationer kan skyddsreläschemat vara komplext och skydda utrustning och bussar från olika typer av överbelastning eller jord / jordfel.

Högspänningsbrytare klassificeras i stor utsträckning efter det medium som används för att släcka bågen:

• Bulkolja
• Minsta olja
• Luftblästring
• Vakuum
• SF6
• CO2

På grund av miljö- och kostnadsproblem över isolerande oljeutsläpp använder de flesta nya brytare SF6-gas för att släcka bågen.

Kretsbrytare kan klassificeras som levande tank , där höljet som innehåller brytningsmekanismen är vid ledningspotential, eller död tank med höljet vid jordpotential. Växelströmbrytare med hög spänning är rutinmässigt tillgängliga med värden upp till 765 kV. 1200 kV-brytare lanserades av Siemens i november 2011, följt av ABB i april året därpå.

Högspänningsbrytare som används i överföringssystem kan vara anordnade för att tillåta en enda pol i en trefasledning att resa, istället för att snubbla alla tre polerna; för vissa felklasser förbättrar detta systemstabiliteten och tillgängligheten.

Högspänningsströmbrytare är fortfarande ett forskningsområde från och med 2015. Sådana brytare skulle vara användbara för att sammankoppla HVDC-överföringssystem.

Svavelhexafluorid (SF6) högspänningsredigering

En svavelhexafluoridbrytare använder kontakter omgiven av svavelhexafluoridgas för att släcka bågen . De används oftast för spänningar på överföringsnivå och kan införlivas i kompakta gasisolerade ställverk. I kallt klimat kan extra värme eller nedbrytning av brytare krävas på grund av kondensering av SF6-gasen.

Koppla från brytaren (DCB) Redigera

Kopplingsbrytaren (DCB) introducerades 2000 och är en högspänningsbrytare modellerad efter SF6-brytaren. Den presenterar en teknisk lösning där frånkopplingsfunktionen är integrerad i brytkammaren, vilket eliminerar behovet av separata frånskiljare. Detta ökar tillgängligheten, eftersom friluftsbrytarens huvudkontakter behöver underhåll vart 2–6 år, medan moderna strömbrytare har underhållsintervall på 15 år. Implementering av en DCB-lösning minskar också utrymmesbehovet i transformatorstationen och ökar tillförlitligheten på grund av bristen på separata frånskiljare.

För att ytterligare minska det nödvändiga utrymmet för transformatorstationen, samt förenkla designen och konstruktion av transformatorstationen kan en fiberoptisk strömsensor (FOCS) integreras med DCB.En 420 kV DCB med integrerad FOCS kan minska en transformatorstations fotavtryck med över 50% jämfört med en konventionell lösning av strömbrytare med strömbrytare och strömtransformatorer på grund av reducerat material och inget extra isoleringsmedium.

Koldioxid (CO2) högspänningsredigera

2012 presenterade ABB en 75 kV högspänningsbrytare som använder koldioxid som medium för att släcka bågen. Koldioxidbrytaren arbetar på samma principer som en SF6-brytare och kan också produceras som en brytare. Genom att byta från SF6 till CO2 är det möjligt att minska koldioxidutsläppen med 10 ton under produktens livscykel.