Елементи, призначені для замикання і розмикання силових електричних ланцюгів, називаються комутаційної апаратурою (switchgear) До складу комутаційних пристроїв входять як автоматичні вимикачі, використовувані в домашніх розподільних щитках, так і величезні повітряні перемикачі, комутуючі лінії електропередачі напругою до 750 кВ Комутаційні пристрої прийнято ділити на чотири групи: розєднувачі, вимикачі навантаження, автоматичні вимикачі та контактори

Рис 2i Символи, які використовуються для позначення елементів силової електроніки

Розєднувачі використовуються для замикання і розмикання ланцюгів в відсутність навантаження або при її незначною величиною Вони мають саму малу стійкість до виникнення дугового розряду і призначені в основному для комутації ненавантажених ліній електропередачі (з струмами холостого ходу трансформаторів і ємнісними струмами) Ці комутаційні пристрої є зазвичай найбільш дешевими в порівнянні з іншими типами При протіканні через контакти великих струмів (наприклад, при аварійному короткому замиканні ланцюга навантаження) виникають механічні сили, які можуть призвести до розмикання контактів Для виключення такої можливості механічна конструкція розєднувачів виконується так, щоб забезпечити достатній тиск на контактуючі поверхні У найпростіших ножових розєднувачах використовується кілька контактних пелюсток, а сили тертя забезпечують надійність контакту В інших типах розєднувачів застосовуються різні механічні засувки або замки, що спрацьовують в кінці циклу замикання Всі вони працюють на повітрі і мають видимі контакти, що є умовою забезпечення безпеки, хоча в розєднувачах иа низькі напруги стан контактів визначається за положенням ручки управління Всі ці розєднувачі мають можливість виключення

Розєднувачі на середні і високі напруги випускаються в металевих корпусах для застосування всередині приміщень, а поза приміщеннями вбудовуються в відповідне обладнання Більшість з цих

розєднувачів мають електричний привід, проте буває і можливість пневматичного приводу

Вимикачі навантаження в основному влаштовані так само, як і розєднувачі, однак вони забезпечені дугогасильними камерами, що дозволяє з їх допомогою переривати струми, на значення яких вони розраховані Однак ці вимикачі не призначені для розмикання ланцюга при короткому замиканні в цьому випадку вони повинні залишатися замкнутими Як і розглянуті вище розєднувачі, вимикачі навантаження в більшості забезпечені електроприводом Вимикачі навантаження з електроприводом можуть бути дешевою альтернативою автоматичних вимикачів тоді, коли потрібно дистанційне керування

Автоматичні вимикачі мають найбільш важкий режим роботи з усього сімейства комутаційних пристроїв Вони призначені не тільки для тривалої роботи при заданих токах навантаження, а й для розмикання ланцюга при аварійних випадках Хоча і бувають автоматичні вимикачі з повітряним зазором між контактами, проте в більшості типів як ізолятора використовується вакуум або мінеральне масло У високовольтних автоматичних вимикачах використовується газ гексафторид сірки (SF6) Більшість автоматичних вимикачів мають в своїй конструкції потужну пружину, яка стискається електроприводом і залишається в стислому стані, поки ланцюг навантаження замкнута Енергія, запасена в стислій пружині, вивільняється при виключенні, що сприяє швидкому розриву контактів і тим самим зменшує їх нагрівання електричною дугою і ерозію Автоматичні вимикачі, застосовувані всередині приміщень, зазвичай розміщуються в металевих корпусах спільно з іншими комутаційними пристроями, в той час як поза приміщень вони можуть бути самостійними одиницями обладнання

При використанні вакуумних автоматичних вимикачів необхідно дотримуватися деяких заходів Справа в тому, що при розмиканні контактів у цих вимикачах дугового розряд припиняється при токах 3 .. 5 А і швидкість зміни струму при цьому може виявитися дуже великий Якщо в системі після автоматичного вимикача коштує трансформатор, то на індуктивності його первинної обмотки в цих умовах створюється імпульс напруги великої амплітуди, який може проникнути і у вторинну ланцюг трансформатора Обмеження цього кидка напруги може бути досягнуто або шляхом використання відповідного обмежувача (розрядника) в первинному ланцюзі трансформатора, або шляхом включення у вторинну ланцюг трансформатора металооксидних варистора (MOV) При цьому параметри застосовуваного варистора повинні бути нормовані так, щоб він міг безпечно поглинути імпульс струму, трансформованого з первинної обмотки у вторинну при напрузі обмеження варистора Крім того, він повинен забезпечувати можливість багаторазової роботи при розсіюванні на ньому потужності, рівний Уг LI2, Де L – індуктивність первинної обмотки, а I – струм первинної обмотки

Автоматичні вимикачі в залитих пластиком корпусах зазвичай містять теплові та електромагнітні елементи захисту від перевантаження Ці елементи нормовані на максимальний струм навантаження і комутовану потужність Для підстроювання струму відключення навантаження при використанні теплових елементів захисту застосовують спеціальні нагрівачі Потужні автоматичні вимикачі працюють із зовнішніми захисними реле, які забезпечують захист як від перевантаження по струму, так і від короткого замикання шляхом використання токочувствітельних елементів з тимчасовою затримкою і елементів миттєвої дії Майже у всіх цих реле застосовуються струмові трансформатори, і в даний час, як правило, вони є твердотільними

Через важких умов експлуатації автоматичні вимикачі не призначені для частого спрацьовування Зазвичай після певного числа спрацьовувань автоматичні вимикачі повинні бути піддані перевірці, а при необхідності – ремонту Крім того, після спрацьовування автоматичного вимикача внаслідок аварії він повинен бути перевірений на відсутність пошкоджень

Контактори – справжня «робоча кінь» сімейства комутаційних пристроїв Вони управляються електромагнітним способом і використовуються як для запуску електродвигунів, так і в системах управління електричними ланцюгами загального призначення Розрахункове число їх спрацьовувань становить багато тисяч У контакторах може бути використаний повітря як ізолятора при малих комутованих напружених і вакуум – при середніх У більшості випадків замкнутий стан контакторів зберігається, поки через обмотку управління тече струм, а при його припиненні контактор розмикає ланцюг навантаження Пускачі електродвигунів здатні витримувати перевантаження, в 5 і більше разів перевищують номінальний струм Ток перевантаження також нормується і для контакторів, призначених для управління системами освітлення з використанням ламп розжарювання Магнітна ланцюг котушки управління часто конструюється так, щоб повітряний зазор в ній був великим при розімкнутому стані контактора і дуже маленьким – при замкнутому стані При включенні обмотки управління може мати місце великий кидок струму, так що схема управління повинна бути здатна забезпечити цей струм без надмірного падіння напруги Деякі типи контакторів мають допоміжну котушку, що живиться постійним струмом, причому контакти, керовані нею, використовуються для включення в ланцюг основний котушки резистора, що обмежує її струм включення

У всіх комутаційних пристроях з електромагнітним управлінням при виключенні струму в ланцюзі управління виникає сплеск напруги У правильно сконструйованих пристроях для придушення цього сплеску напруги при управлінні котушками реле або електродвигунами використовуються ЛС-ланцюга Металооксидних варистори також дозволяють обмежити сплески напруги, однак вони не дозволяють обмежити кидки струму, які можуть створити перешкоди роботі іншого обладнання Контактори зазвичай монтуються в розподільних шафах і стійках, але можуть бути використані як самостійні вироби

Джерело: Сукер К Силова електроніка Керівництво розробника – М: Видавничий дім «Додека-ХХI, 2008 – 252 c: Ил (Серія «Силова електроніка»)