Електричні апарати

Це - фактично повторення з певними уточненнями того, що було сказано в лекції 8, та на початку даної лекції, і є основним правилом для різних типів апаратів та кіл.

10. Дугогасіння. Дугогасильні решітки та камери

10.1 Загальні принципи гасіння дуги

На рис. 10.1 показано ВАХ дуги, в послідовно з'єднаному R, L колі, та характер розподілу потенціалу вздовж дуги від аноду до катоду. Відомо, що умова - умова гасіння дуги.

Тобто, для гасіння дуги необхідно створювати такі умови, щоб спад напруги на дузі був більшим за напругу сітки. Гасити дугу можна кількома шляхами; використовуючи особливості розподілу напруги в областях між анодом і катодом. Для цього можна:

1) збільшити довжину дуги, розтягувати її;

2) діяти на повздовжній градієнт напруги на дуговому проміжку;

3) використовувати приелектродний спад напруги.

Головним іонізуючим фактором, що підтримує горіння дуги є термічна іонізація. Звідси випливає ідея гасіння дуги за рахунок її охолодження, бо при охолодженні знижується іонізація, а значить, дуговий стовп руйнується, бо існування стовпа зв'язане з термоелектронною емісією, іонізацією, рекомбінацією та дифузією частинок в стовпі дуги.

Дугу можна обдувати газом або рідиною. Можна переміщати через нерухомий газ чи рідину. Ефект охолодження буде тим самим. Переміщують дугу за допомогою магнітного поля. Гасити дугу можна також шляхом підвищення тиску в об'ємі, де розвивається (існує) дуга. Тоді енергія дуги витрачається на розігрів цього газу і відповідно до цього вона гасне.

Гасіння дуги високим тиском, що створюється дугою в щільно закритих камерах, застосовується в плавких запобіжниках.

>

Для використання приелектродного спаду напруги потрібно створити дугогасящі пристрої із багатьма електродами. Це - дугогасящі решітки.

10.2 Гасіння відкритої дуги в магнітному полі. Швидкість руху дуги на різних ділянках

На дугу діють електродинамічні сили, і дуга рухається (рис. 10.2).

Сила Ампера, коли магнітне поле є перпендикулярним до осі дуги, визначається формулою:

.

Сила тертя, що діє при русі дуги, пропорційна квадрату швидкості:

,

де - коефіцієнт пропорційності.

Звідси - швидкість руху дуги. (10.1)

В радіальному магнітному полі (рис. 10.3) дуга буде рухатись по спіралі, дуга не стабільна.

Чим швидше рухається дуга, тим більший градієнт напруги в стволі дуги.

Для забезпечення переміщення дуги магнітне поле повинне бути перпендикулярним до осі дуги. Рівняння (10.1) дає якісну картину швидкості руху дуги, як функцію сили струму і магнітного поля. Як видно із 10.1, швидкість руху дуги прямопропорційна кореню квадратному із добутку сили струму на магнітну індукцію.

Розглянемо залежність швидкості руху від довжини дуги. Вона поділяється на три ділянки (рис. 10.4):

I ділянка: прикатодна (її довжина від 0.5 до 2 мм.) тут існує не дуга, а перешийок із розплавленого металу; l_I ? 0.5 мм. Залежить від типу електродів. Для мідних ~ 1 мм, для стальних - 2 мм;

II ділянка: перехідна. На ній існує крапельно-рідкий стан і плюс дуга. Якщо на першій ділянці швидкість дуже мала, то на другій швидкість різко зростає, що сприяє умовам гасіння дуги і зменшує руйнування контактів;

III ділянка: „власне дуга”. Під дією власного магнітного поля дуга намагається звернутись в спіраль, а зустрічний потік повітря намагається її розщепити. Гальмуюча дія цих факторів впливає на швидкість руху дуги.

10.3 Повздовжня щілина. Щілина з декількома перегородками

Дугу потрібно не просто гасити, а гасити в малому об'ємі, за короткий час, при малому зношуванні апарату.

На рис. 10.5 представлена схематично повздовжня щілина, яка широко застосовується в сучасних апаратах.

І - зона охолодження дуги.

ІІ - зона розширення.

Вісь щілини співпадає по напряму із віссю дуги.

Щілина являє собою камеру між двома теплоізоляційними стінками. У вузькій верхній частині камери на ділянці І дуга віддає свою енергію ізоляційним стінкам і охолоджується.

ІІ ділянка більш широка - служить для втягування дуги в щілину. Якщо зробити декілька щілин, то отримаємо гребінку. Щілина з декількома перегородками більш ефективна при великих струмах.

Форма щілин може бути різною (рис.10.6. а,б).

Для гасіння найбільш ефективною є щілина лабіринт (хвилястої форми) (рис. 10.6.б). Лабіринтні камери, наприклад, застосовують в дугових пристроях контакторів постійного струму.

10.4 Системи магнітного дуття

Магнітне дуття, тобто переміщення електричної дуги, може бути отримане декількома шляхами:

1) за допомогою котушки, що вмикається послідовно з контактами, між якими виникає дуга (рис. 10.7);

2) за допомогою котушки, що вмикається паралельно до напруги (рис. 10.8);

3) за допомогою постійних магнітів (рис. 10.9).

1 - стальний магнітопровід;

2,3 - рухомий і нерухомий контакт.

10.5 Дугогасильна решітка

Дугогасильна решітка - це одна із найбільш поширених дугогасильних камер.

Складається із ряду металічних пластин, закріплених в ізоляційних стінках. Дуга, що виникає на контактах, видувається на пластини решітки і внаслідок хорошої теплопровідності підвищується інтенсивність охолодження дуги.

Під дією електромагнітних сил дуга „вганяється” в решітку і розбивається на ряд коротких дуг. Біля кожної пластини виникає спад напруги. Гасіння дуги відбувається за рахунок сумування приелектродних напруг анодів. Ефективність дії в 7 - 8 раз більша для змінного струму в порівнянні із постійним.

10.6 Гасіння дуги в маслі

На рис. 10.11 представлена схема гасіння дуги в маслі

1 - електроди;

2 - бак;

А - стовбур дуги (серцевина);

Б - зона водневої оболонки;

В - зона розпаду;

Г - зона газу та пари.

Оскільки дуга має високу температуру (5000 - 6000), то вона випаровує оточуюче масло із утвореної навколо дуги газової оболонки, що складається на 70 - 80 % із водню. При чому водень має найвищі дугогасильні властивості серед всіх газів і найбільш тісно контактує із стовбуром дуги.

Гази, що виділяються із величезною швидкістю, забирають енергію дуги, викликають перемішування гарячого і холодного газу і, крім охолодження, викликають деіонізацію. Для підвищення процесу гасіння масло переміщують відносно дуги. В результаті цього збільшується градієнт напруги і прискорюється процес гасіння. Сам процес розкладання масла з утворенням газоподібної суміші відбирає від дуги до 35% енергії.

Середня температура парів та газоподібної суміші в камері ~ 2000 - 2500 К, а якщо без камери, то 800 - 1000 К, тобто в камері відведення енергії в 2.5 - 3 рази більше ніж у випадку, коли об'єм газової бульбашки не обмежений.

Сучасні масляні вимикачі використовують :

1) принцип дугогасіння із автодуттям (за рахунок енергії дуги);

2) дугогасіння з вимушеним дуттям, коли масло в зону гасіння подається за допомогою спеціальних гідравлічних механізмів, що працюють за рахунок стороннього джерела енергії.

10.7 Розрахункові формули дугогасильної системи

Нижче наведено найбільш вживані формули для розрахунку дугогасильних систем.

Формули розрахунку довжини дуги:

;

- напруга джерела;

- струм. що вимикається.

ВАХ дуги, що переміщається вільно в повітрі визначається за формулою:

;

?2.12?1.5 (при I<200 A);

?37 (при I>200 A).

Час розтягу дуги до критичного значення (до гасіння).

- швидкість розходження контактів.

11. Електричні апарати низьковольтних схем.

11.1 Загальні відомості про апарати автоматичного дистанційного управління

Серед найбільш важливих апаратів, призначених для керування виділяють:

1) рубильники, перемикачі;

2) реле безконтактні;

3) командоапарати (кнопки пуску і вимикання);

4) електромагнітні контактори;

5) магнітні пускачі;

6) реле контактні;

7) контролери;

8) кнопки „ пуск”, „стоп”.

Основні задачі дистанційного керування:

1. Керування електричними колами електродвигунів постійного і змінного струму;

2. Керування комутацією в колах енергосіток.

Типовий приклад застосування одночасно всіх цих апаратів - це керування вмиканням і вимиканням електродвигунів, захист асинхронних двигунів, схеми обмеження ходу верстатів і т.д.

КУ, ЛК - контактори;

П - кнопка пуск;

С - кнопка стоп;

РН - реле напруги;

Я - якір;

К - контакт (ключ);

БК - блок-контакти контактора ЛК

На рис. 11.1 приведено приклад схеми керування двигуном постійного струму із незалежним збудженням.

Порядок вмикання двигуна:

1) Натискання кнопки П (пускової) приводить до спрацювання контактора ЛК.

2) При цьому якір двигуна виявляється під струмом, величина якого обмежена опором R₁.

3) В необхідний момент часу замикаються контакти К задаючого органу.

4) Вмикається контактор КУ, контакти якого шунтують опір R₁.

Момент замикання контактів К можна задавати різними способами, наприклад, по принципу часу (за допомогою реле часу, що не показано на схемі), коли контактор КУ включається цим реле часу через певну витримку часу після спрацювання контактора ЛУ.

5) Таким чином, двигун запускається.

11.2 Рубильники і перемикачі. Пакетні вимикачі

Рис.11.2. Рубильник із дугогасильною камерою

1) ніж рубильника;

2) нерухомий контакт;

3) дугогасильна камера;

4) ізоляційна основа;

5) важіль ручного приводу.

Рубильники застосовують при напругах до 400 В, номінальних струмах до сотень Ампер. Якщо необхідно застосовувати рубильники на 10 кА, то ставлять 10 паралельних ножів на полюс.

Рубильник з дугогасильною камерою на постійну напругу 400 В розрахований на постійний струм 0.5, а для змінної напруги при 380 В рубильником вмикають. I = і при 500 B - 0.5 (при наявності дугогасильної камери).

При відсутності дугогасильної камери при 220 В, постійний струм І=0.2, тобто в 5 раз менший.

Розраховуються рубильники на основі формул, відомих із теорії розрахунку стаціонарного режиму нагрівання провідників:

(для постійного струму)

На рис.11.3. показано пакетний вимикач. Він дозволяє одночасно здійснювати комутацію декількох працюючих кіл.

„Пакетник” складається із наступних частин:

1) основа;

2) вивід;

3) загальний вал;

4) кріпильна деталь;

5) корпус;

6) штоки;

7) пружини;

8) контактні містки;

9) контакт;

10) важіль.

Це - компактні електричні прилади, що призначені для складних перемикань в декількох колах.

Набираються із пакетів, із ізоляційних матеріалів, всередині знаходиться комутуючий прилад із загальним валом.

Контакти комутуючого пристрою приводяться в дію рукою. Це - апарати закритого типу. Дуга в них гаситься у закритому об'ємі V за рахунок внутрішньої енергії часу, що знаходиться в даному об'ємі.

, , звідси тиск .

Для покращення гасіння дуги всередину вміщують газогенеруючий матеріал.

Кількість операцій пакетника (вмикань і вимикань) 6 - 10 тисяч, іноді до 100 тис.

11.3 Командоапарати

Командоапарати - це одно або багатоступінчасті перемикаючі апарати, призначені для комутації розгалужених кіл. До них відносяться:

i. контролери (барабанні, кулачкові);

ii. кнопки;

iii. ключі керування;

iv. шляхові і кільцеві вимикачі.

Контролери застосовують в схемах керування двигунами постійного і змінного струму. Можуть комутувати, як силові кола двигунів, так і кола котушок керування апаратів (котушок керування контакторів).

Розрізняють контролери таких типів:

1) барабанного;

2) кулачкового;

3) плоского.

Застосовуються барабанні контролери для комутування силових кіл двигунів постійного струму до 45 кВт і змінного струму до 75 кВт.

Барабанний контролер показано на рис. 11.4.

1- пружина;

2 - нерухомий контакт;

3,5,6 - рухомі контакти;

4 - вал.

Більш досконалим з точки зору зношення і комутації є кулачкові контролери, які дозволяють робити до 600 операцій за годину.

Шляхові і кінцеві вимикачі здійснюють комутацію кіл керування і автоматики на заданій ділянці шляху, по якій проходить керований механізм.

На рис. 11.5 показано кінцевий вимикач.

В його склад входять:

4,1 - рубильник;

2 - важіль;

3 - деталь (коромисло);

5 - фасонний кулачок;

6 - контактний місток;

7 - нерухомий контакт.

Він відноситься до типу командоапаратів, що застосовуються, наприклад, для зупинки верстату, або зміни напрямку руху його різця.

Контакти 6-7 розмикають коло в момент дотикання рубильника 1 до обмежувача М.

12.1. Контактори та їх вибір

Контактори - це електричні апарати, призначені для комутації силових кіл; замикання і розмикання контакторів здійснюється під дією електромагнітного привода. Вони призначені на струми від 1 А до 4000 А. Для комутації менших струмів використовують реле. Номінальні напруги контакторів: 220, 440, 750 В - при постійному струмі; 380, 660 В при змінному струмі.

При більших напругах використовують вимикачі високої напруги.

Контактори поділяються на контактори постійного і змінного струму.

Контактори марки:

1) ДС - (для постійного струму) і, як правило, приводять в дію електромагнітом постійного струму;

2) АС - (для змінного струму). Їх електромагніти можуть працювати як на постійному, так і змінному струмі.

Є 5 груп ДС: ДС-1, ДС-2, ДС-3...

4 групи АС: АС-1, АС-2...АС...

ДС-1, АС-1 - це контактори призначені для комутації кіл, в яких сам процес комутації обмежений (в основному активне навантаження).

Для найскладніших умов роботи (пуск електродвигунів із коротко замкненим ротором) використовують контактори АС-4.

ДС-4 використовують для пуску електродвигунів із послідовним збуджуванням і їх вимикання при повільному обертанні.

Основні частини контактора:

1 - головні контакти із контактною системою;

2 - дугогасящий пристрій;

3 - електромагніт;

4 - система допоміжних контактів.

Головні контакти включені в силову схему (коло) двигуна.

Втягуюча котушка вмикається в коло керуваня. Послідовно вона включена разом з кнопками „пуск” і „стоп.” Паралельно до „пуску” включається контактна кнопка (12). Основними технічними даними контакторів є:

- - номінальний струм головних контактів;

- - номінальна напруга кола, що комутується;

- - граничний струм, що вимикається;

- допустима кількість вимикань в годину;

- власний час вмикання і вимикання. На рис.12.1 показано умовну

схему дії контактора.

Контактор зображено в стані, коли він вимикає силове коло двигуна. В цьому випадку:

1) Напруга із котушки 16 і рухома частина осердя 15 під дією пружини 11, що створює силу F_в, знаходиться в нормальному стані.

2) Дуга Д між нормальними контактами гаситься в камері 5, що має ізоляційні перегородки 4. Ці перегородки розтягують дугу, збільшуючи її опір і довжину. Пластини 3 стоять на виході камери, що гасить полум'я. Вони зроблені із металу. Дугогасильна камера не дає іонізованим гарячим газам вийти за межі камери. Виходу дуги в камеру сприяє ввімкнена послідовно в коло головних контактів котушка 17 із осердям 1, яке підводить магнітне поле до зони горіння дуги. Взаємодія цього поля із струмом дуги приводить до появи сил, що втягують дугу в камеру. Матеріал камери 5 - асбоцемент, кераміка, асбодін і т. п.

3) При подачі напруги на зажими 13 відбувається вмикання контактора.

4) При вимиканні контактора пускова кнопка шунтується блок-контактами 12 контактора. Тому при відпусканні кнопки коло котушки 16 не буде розірвано, і контактор лишиться ввімкнутим. Пружина 8 створює „попередній” контакт (провалювання). Накладки 6 можуть бути виготовлені для покращення проходження струму із срібла.

Кількість вмикань в деяких контакторах досягає 800 - 1000 операцій за 5 хв., тобто 1 вмикання в секунду.

Власний час спрацювання коливається від 0.14 до 0.37 с.

_{контактора} - це струм, який можна пропускати по замкнутих, головних контактах на протязі 8 год.

Контактори вибирають наступним чином:

1) переріз струмоведучої частини апарату при ; при цьому задається для даного типу ізоляції:

;

2) знаходять . Допустима температура визначається вибором температури оточуючого середовища і матеріалом провідника;

3) розраховується також термічна стійкість струмоведучих частин, для знайденого поперечного перерізу. Термічна стійкість визначається як

(див. тема контакти).

Для даного типу матеріалів контактів можна знайти силу натискання при заданому струмі.

(див. тема контакти).

В ряді випадків заводи - виготовлювачі вказують допустимі струми комутації при різних режимах роботи.

12.2 Реле. Геркони

Реле - електричний апарат, в якому при плавній зміні керуючого (вхідного) параметра до певної наперед заданої величини відбувається скачком зміна вихідного параметра, при чому хоча б один із цих параметрів має бути електричним.

Графічно характер релейного керування зображено на рис. 12.2.

Реле поділяються в залежності від вхідного параметра на реле:

1) струму;

2) напруги;

3) частоти;

4) фази;

5) часу;

6) потужності і т.д.

Найбільш розповсюджені - електромагнітні реле. В залежності від призначення сприймаючий елемент може бути різним.

Так, в струмовому реле, - це - електромагніт, в реле тиску - мембрана, в реле рівня - поплавок.

В електричних реле сприймаючий елемент може бути побудований на електромагнітному, індукційному, електродинамічному, магнітоелектричному, тепловому, електронно-іонному, резонансному та інших принципах.

Основними вимогами до реле є:

1) надійність у роботі;

2) точність і чутливість при роботі в умовах можливих коливань вхідних сигналів і змін параметрів оточуючого середовища;

3) можливість регулювання параметрів;

4) необхідна комутаційна і механічна зносостійкість;

5) мала маса і габарити;

6) просте виробництво і експлуатація.

Перерахуємо деякі основні типи реле:

I. Електромагнітні реле (реле постійного і змінного струму). При відносно малих габаритах вони мають відносно великі тягові зусилля. Це - реле захисту і керування. Реле використовується на потужності від одиниць до тисяч Вт. Потужність в колі керування коливається від долей до десятків Вт, або сотень вольт-ампер. Час спрацювання 1,2-20 мс. Витримка часу 1,2ч20 мс. Частота вмикання 1500-4000 на годину (тобто > 1-го вмикання/секунду при механічній зносостійкості до 20 млн. і комутаційній ~ декількох млн. Індукційні реле. Вони працюють на принципі взаємодії між індукованим струмом і змінним магнітним потоком. Застосовуються тільки на змінному струмі як реле захисту енергосистем.

II. Теплові реле можуть бути побудовані: а) на перетворенні теплових впливів в механічні переміщення. Переміщення і використовують в цьому випадку для приведення в дію виконавчих елементів; б) на безпосередньому перетворенні теплових дій в зміну електричних або магнітних характеристик. Це, наприклад, - позистори. При досягненні певної температури , опір позистора скачком збільшується на декілька порядків. Теплові реле часто вбудовують в магнітні пускачі.

III. Герконові реле. Це - реле із герметичними магнітокерованими контактами. Найменш надійним вузлом електромагнітних реле є контактна система. Електрична дуга, або іскра при розмиканні і замиканні контактів руйнує їх. Крім того, у звичайних реле контакти знаходяться в середовищі атмосферного повітря. Вони забруднюються, окислюються, руйнуються водяними парами і т.д. Це все понижує зносостійкість і надійність реле.

Вплив вказаних факторів на контакти послаблюється в герконах.

На рис. 12.3 представлена схема геркона.

1,6 - нерухомі контакти;

2 - рухомий контакт;

3 - капсула;

4 - магнітопровід;

5 - котушка;

7 - постійний магніт.

Скляна капсула 3 охоплена магнітопроводом 4. Якщо на котушку 5 подати постійну напругу, то магнітний потік замкнеться через рухомий контакт 2, виготовлений із сплаву Fe-Ni. Біля лівого кінця потік Ф_у розділиться на два: один замикається через верхню частину магнітопровода, а другий через нижню. Між нерухомими контактами 1 і 6, виготовленими із магнітного матеріалу, розміщений постійний магніт; магнітний потік Ф₀ (від нього) проходить через зазори і правих кінців контактів 1 і 6. При вказаному напрямку потоків Ф₀ і Ф_у їх сума через верхній зазор буде меншою (бо вони направлені один проти другого), чим через .

В результаті правий кінець контактa 2 переміститься вниз. Контакти 2 і 6 замкнуться і коло струму " буде включено.

При знятті напруги з котушки 5 Ф_у зникне, рухомий контакт повернеться в нейтральне положення.

При зміні напрямку струму котушки 5 (значить, і напрямку Ф_у) рухомий контакт перейде у верхнє положення - замкнеться коло струму .

Таким чином, можемо комутувати два оперативних кола.

Силові геркони здатні комутувати струми багатьох кіл і при номінальному струмі 6.3 А вмикати струм до 180 А і вимикати до 63 А (марка КМГ-12).

Зносостійкість при І=1 А і U=220 В - 3•10⁶ циклів! Досліди показують, що струм можна довести до 100 А при U=380 В. Такі геркони називаються герсикони.

Геркони - дуже чутливі та прості в керуванні, перспективні для застосування в енергетиці.

12.3 Вибір реле

До всіх реле без винятку пред'являється вимога - бути надійними. До реле захисту пред'являються вимоги по термічній і динамічній стійкості.

Коефіцієнт запасу по спрацюванню - найважливіша характеристика реле.

Він визначається за формулою:

- усталене значення величини x, під дією якої сприймаючий елемент без перегрівання може знаходитись тривалий час.

- значення діючої на реле величини, при якому реле спрацьовує. Наприклад, установка реле по струму (тобто значення струму, при якому реле спрацьовує) повинно бути І_уст?(1.3-1.5)І_пуск. Де І_пуск - пусковий струм двигуна.

Для захисту двигунів із фазним ротором І_спр вибирається із умови І_уст?(2.25-2.5)І_ном двигуна.

Теплові реле доцільно застосовувати при тривалості вмикання двигуна більше 30 хв. Номінальним значенням напруги при цьому U можна вважати, те max U сітки при якому реле можна застосовувати. Номінальним струмом реле і нагрівача є найбільший струм, тривале протікання якого не викликає спрацювання реле.

До реле керування і автоматики пред'являється підвищена вимога відносно комутаційної і механічної стійкості. Як правило, в таких реле комутаційна стійкість нижча механічної.

Крім того, конструкція реле повинна:

- забезпечувати достатній коефіцієнт запасу по спрацюванню;

- мати мінімальне значення X спрацювання при максимальній потужності керування;

- мати мінімально-можливу масу і габарити;

- бути простим у виробництві та в експлуатації.

Спостерігається тенденція заміни контактних реле на безконтактні, на основі тиристорів, мікроелектронних пристроїв. Там, де контакти неможливо усунути, створюють реле із штепсельним приєднанням, для швидкої заміни апаратів.

Марки розповсюджених в даний час реле:

РТ - реле струму;

РН - реле напруги;

РП - проміжні реле (для керування струмами 1...4А)

РТП - теплові реле;

РВ - реле часу.

13.Запобіжники

13.1 Призначення та основні елементи запобіжника

Запобіжники - це електричні апарати, призначені для захисту електричних кіл від струмових перевантажень і короткого замикання. Це - найпростіші і найпоширеніші електричні апарати, що захищають систему від перевантажень.

Запобіжники спрацьовують, як правило, від струмів, що мають величину від мА до 1000 А. В історії електротехніки це - перші електричні апарати для захисту від короткого замикання.

Вони поділяються на:

1) запобіжники низької напруги (до 660 В при I= до 1000 A);

2) запобіжники високої напруги(до 35 кВ при I= до 15кА).

Основними елементами запобіжника є:

- плавка вставка, що включається послідовно із колом, яке захищається;

- дугогасильний пристрій;

Запобіжники при спрацюванні проходять через декілька стадій:

1) нагрівання вставки до температури плавлення;

2) плавлення і випаровування вставки;

3) поява і гасіння дуги.

На рис. 13.1 показано різновиди запобіжників низької напруги:

а) 1 - цинкова пластина (вставка); б) 1 - вставка;

2 - фібротрубка; 2 - фарфорова трубка;

3 - електроди. 3 - електрод;

4 - захисний ковпачок.

Найбільш розповсюджені матеріали вставок: Cu, Zn, Al, Pl, Ag.

Срібні вставки найбільш стабільні , але дорогі.

Zn і Pb мають високу чутливість, але і великий опір.

Якщо треба забезпечити тривалу витримку часу, наприклад, при перевантаженнях, то застосовують плавкі вставки із Zn і Pb. Вони є стабільні і мають великий потенціал іонізації, що сприяє гасінню дуги. Їх негативна сторона - значний питомий електричний опір, а значить, великі затрати матеріалу, щоб отримати потрібне невелике значення опору вставки.

Al - вставки застосовують для економії дорогих матеріалів. Великий опір окисної плівки Al затрудняє реалізацію роз'ємних контактів на цьому матеріалі.

Cu - вставки покривають шаром олова, щоб зберегти стабільність їх перерізу, інакше він зменшиться за рахунок окислення, а значить, стабільність характеристики понизиться.

Конструкція плавкої вставки

Плавкі вставки роблять у вигляді набору окремих дротів або у вигляді пластин із фігурними вирізами, - які забезпечують необхідну конфігурацію температурного поля. Наприклад, на звужених ділянках вставки виділяється більше теплоти, чим на ширших.

Така форма сприяє дугогасінню; вона необхідна для того, щоб теплота виділялася в цих звужених областях, і при перевантаженнях запобіжник перегоряв або розплавлявся в зазначених місцях.

Можлива також така конструкція запобіжника, що при певних формах плавкої вставки електродинамічні сили розривають її раніше, ніж вона розплавиться.

13.2 Плавка вставка при тривалому часі навантаження. Часово-струмова характеристика запобіжника

Розрізняють два режими роботи запобіжника:

1) режим тривалого навантаження, коли струм I має величину (1 - 1.5)І_ном;

2) режим короткого замикання, коли I= 3ч4. Процес при цьому протікає адіабатично, і все тепло, що виділяється, іде на нагрівання плавкої вставки.

Основною характеристикою запобіжника є часострумова характеристика. Це - залежність часу плавлення вставки від струму, що протікає по запобіжнику. На рис. 13.3 показано часострумову характеристику запобіжника.

А - область, де запобіжник не захищає;

Б - область, де запобіжник захищає.

В області великих перевантажень - в області Б, запобіжник захищає об'єкт. В області А його характеристика іде вище характеристики об'єкту, що захищається.

Струм, при якому плавка вставка плавиться, або згоряє при досягненні усталеної і постійної в часі температури, називається пограничним струмом.

, тобто струму, при якому працює дана система. Ця умова позначається так:

Запобіжники, щоб вони не спрацьовували при , треба вибирати так, щоб не тільки виконувалась умова:

, але щоб в той же час характеристика запобіжника наближалась до характеристики об'єкту, що захищається (штрихова лінія на рис. 13.3).

При струмах, близьких до , температура плавкої вставки буде наближатися до температури плавлення.

Запобіжник при струмі , як мінімум, працює 1 годину.

13.3 Металургійний ефект

Вставки із легкоплавких металів, на жаль, не ефективні, внаслідок іонізації шарів металу і виникнення при плавленні вставки дуги. Тому часто ефективним є застосування вставок із міді з металургійним ефектом. Він полягає в тому, що на тугоплавкі метали наносять легкоплавкі, наприклад, на мідний дріт товщиною ?1 мм. наноситься кулька із олова. При нагріванні спочатку плавиться олово (=222). В місці контакту олова із дротом починається розчинення Cu і відповідно зміни його перерізу. Це викликає збільшення опору і підвищення теплових втрат в цій точці. Процес триває доти, поки мідний дріт не розплавиться або перегорить в місці розташування кульки.

Таким чином, застосування кульки зменшує температуру плавлення до 280, а це дозволяє понизити відношення до до величини 1,2.

Цей спосіб отримання необхідної часовострумової характеристики є ефективним для тонких вставок із діаметром . При збільшенні d вставки вплив металургійного ефекту зменшується.

13.4. Нагрівання плавкої вставки при короткому замиканні

Час нагрівання вставки t в режимі короткого замикання складається з трьох складових:

1) час плавлення (нагрівання до температури плавлення)(t₁);

2) час, протягом якого вставка розплавлюється (t₂);

3) час існування дуги (t₃).

(13.1)

Весь процес іде адіабатично, тобто все тепло, що виділяється при короткому замикані, іде тільки на її нагрівання.

Із умови енергетичного балансу можна розрахувати часи t₁, t₂, які враховують теплофізичні властивості матеріалу, його геометрію та силу струму.

При розрахунках зручно користуватись формулою:

- сила струму;

- площа поперечного перерізу;

- густина струму;

- константа, що для різних металів є різною. Це - відома таблична величина, що не залежить від розмірів вставки.

Так, ,

Значить, при однакових густинах струму і розмірах час нагрівання до температури плавлення вставки із міді буде в 65 раз більше, чим цинку.

Аналогічно

- теж таблична константа.

, .

Повний час вимикання кола запобіжника можна визначити за формулою:

(13.2)

- коефіцієнт, що враховує тривалість горіння дуги.

залежить від конструкції запобіжника, від того, чи він засипний чи не засипний. Для гасіння дуги часто вводиться наповнювач, що засипається, він забирає тепло від дуги, дуга гаситься (наповнювачем може бути пісок, вапно). Якщо вставка запобіжника знаходиться в повітрі, то =1,2-1,3. Якщо запобіжник з наповнювачем, то час вимикання - більший, =1,7ч2.

Якщо говорити про ефективність запобіжників, то одна із позитивних їх сторін, - це обмеження струму короткого замикання. Струмообмеження при короткому замиканні має ту позитивну сторону, що обмежує величину електродинамічної сили, яка приводить до руйнування системи. Обмежуюча дія вставок з використанням металургійного ефекту (МЕ) нижча, ніж при інших формах струму обмеження.

Марки низьковольтних запобіжників - ПН-2, ПР-2, ПРС. В широко розповсюджуваному запобіжнику ПН-2 використовують пісок із зернами ~0,2·10^-3м і вологістю ?3%. Вставка із Си стрічки 0,1-0,2 мм товщини.

14. Вибір та конструкція запобіжників

14.1 Вибір запобіжників

Вибір запобіжників доцільно проводити, виходячи із умов тривалої експлуатації і умов пуску, або виходячи із умов селективності, тобто таких умов, при яких вимикається із декількох встановлених між джерелом і споживачем запобіжників, той, що знаходиться біля місця пошкодження кола.

При селективному вимиканні всі запобіжники, що розміщені ближче до джерела, повинні залишатися робото здатними (рис 14.1).

14.2 Селективний метод захисту кіл

Умова: для забезпечення селективності найменший фактичний час спрацювання запобіжника FU₁ (FU₁ розраховано - на більший номінальний струм) повинен бути більшим найбільшого часу спрацювання запобіжника FU₂ (він розрахований на менший номінальний струм) (рис 14.1).

Час спрацювання внаслідок виробничих допусків може відхилятись від номінального на ±50%. Тому, врахувавши треба записати:

Значить, умова селективності - . (14.1)

При виборі запобіжника необхідно враховувати наступне:

1) патрон і плавка вставка вибираються на струм трохи більший або рівний номінальному струму установки, що захищається;

2) запобіжник не повинен вимикати установку при перенавантаженнях, коли вони є експлуатаційними;

3) пусковий струм зв'язаний із струмом вставки співвідношенням: .

Для важливих умов пуску вибирають ще більший запас: ч.

Важливими вважаються умови, коли здійснюється повторний короткочасний пуск або коли двигун повільно розкручується (центрифуга).

Для випадку, коли запобіжник стоїть в лінії, що живить декілька двигунів, плавка вставка розраховується за формулою:

(14.2)

Різниця = береться для того двигуна, де вона найбільша.

Розрізняють найменший і найбільший (верхнє значення) випробувальний струм.

Найменший випробувальний струм - це такий випробувальний струм, який протікаючи на протязі 1 год., не призводить до перегоряння запобіжника.

Найбільший випробувальний струм - це таке значення мінімального струму, протікаючи на протязі однієї години, який викликає плавлення запобіжника.

Практично (14.3)

14.3 Конструкція запобіжників (загальні відомості)

Найбільш широко застосовують такі конструкції запобіжників:

I. з відкритою плавкою вставкою;

II. закритий запобіжник;

III. засипний (запобіжник із наповнювачем);

IV. рідкометалічний;

V. інерційний.

Перший тип застосовується при малих струмах короткого замикання або невеликих напругах сітки.

Із ростом струму короткого замикання зростає ймовірність появи дуги, і тому застосовують засипку. В засипних запобіжниках в якості засипки використовують пісок SiO₂, або вапно CaCO₃, кварцовий пісок розміром 0.1 - 0.5 мм. Засипні запобіжники при напрузі сітки 380 В забезпечують надійне вимикання струмів до 50 кА.

На рис. 14.2 показано інерційний запобіжник.

Інерційні запобіжники призначені для захисту двигунів в режимі струмів короткого замикання і перевантаження, а також для здійснення пуску двигунів.

Вони мають 2 елементи, що забезпечують активність двох ділянок на часо-струмовій характеристиці.

1 - наповнювач

2 - нагрівач;

3 - пластина;

4 - сплав;

5 - ділянка захисної

характеристики

запобіжника (дріт);

6 - рухома деталь;

7 - пружина;

Нагрівач 2 передає тепло через пластину 3 легкоплавкому сплаву 4, який при розплавлені вивільняє деталь 6, яка під дією пружини 7 переміщається вліво. В результаті коло розривається. При к.з. спай 4 не встигає розплавитись, тому що раніше, ніж це станеться, перегоряє плавка вставка 5, що знаходиться в зернистому наповнювачі. Завдяки цьому ампер секундна характеристика запобіжника має дві ділянки. Як наслідок цього отримуємо, що І_ном і І_пуск є близькими і при пуску двигуна, і при перевантаженні.

Запобіжники швидкої дії захищають напівпровідникові пристрої (діоди, транзистори, тиристори), оскільки ці прилади мають малу теплову енергію і швидке нагрівання р-n переходу.

14.4 Захист напівпровідникових приладів (НП)

Особливо важливим є захист напівпровідникових апаратів,внаслідок їх чутливості до перевантажень. Захист здійснюється швидкодіючими запобіжниками, які вибирають із умови:

В розрахунках користуються величиною , ( - джоулів інтеграл - таблична величина);

- умова вибору запобіжника.

- беруть із каталогу або умови: , (14.2)

де - період змінного струму (величина, обернена до частоти).

Якщо система складається із декількох діодів, то виконується умова:

,

де - кількість діодів.

При захисті НП - приладів для селективності захисту кожен із цих приладів послідовно включають із запобіжником. (Див. детальніші роз'яснення по захисту НП в п.15.4 конспекту).

15. Високовольтні запобіжники (ВВЗ) Швидкодіючі запобіжники

15.1 Призначення (ВВЗ), вимоги до ВВЗ

При напрузі вище 3 кВ і частоті 50 Гц застосовують високовольтні запобіжники.

Процес нагрівання плавкої вставки у ВВЗ протікає так само, як і в запобіжниках низької напруги. Принцип роботи ВВЗ такий самий, як і низьковольтних запобіжників. Існують певні відмінності в конструкціях.

Основна складність при експлуатації ВВЗ - гасіння дуги.

По відношенню до часу плавлення у ВВЗ повинна виконуватись вимога, що є загальною: тривалість плавлення вставки повинна бути меншою 2 год. при струмі перевантаження 2 і більше 1 год. при струмі перевантаження 1.3 .

ВВЗ застосовують для захисту трансформаторів напруги від короткого замикання.

Струм, що тече через запобіжник в номінальному режимі, не перевищує долі ампера. В таких запобіжниках час плавлення вставки дорівнює ?1 хвилині при І=1,25ч2,5 А.

Поскільки відновлювальна напруга є великою, процес гасіння дуги ускладнюється. В зв'язку з цим і змінюються габарити та конструкція ВВЗ. (Наприклад довжина запобіжника ПСН-35 становить 1.044 м).

15.2 Конструкції запобіжників високої напруги.

15.2.1 Запобіжники із дрібнозернистим наповнювачем серії ПК і ПКТ

Розмір зерен і матеріал запобіжників серії ПК і ПКТ - такий самий, як і в низьковольтних серії ПД і ПДС.

Довжина плавкої вставки таких запобіжників визначається емпіричною формулою:

=0,16+0,07

де - довжина, м. - номінальна напруга запобіжника, кВ.

Патрон запобіжника типа ПК має такі ж складові, що і низьковольтні запобіжники. Плавка вставка виготовляється у вигляді мідних або срібних паралельних спіралей. Їх застосування дозволяє збільшити номінальний струм до 100 А при =3 кВ. При =10 кВ, =50 А (струм змінився в 2 рази, а - в 3 рази, тобто залежність нелінійна). Про перегоряння запобіжника сигналізує якір, який після перегоряння спеціальної вставки, що його утримує, виштовхується пружиною. Запобіжники серії ПКТН на напругу 35 кВ мають плавку вставку із константана і обмежують струм величиною <1 А, тому їх переріз - малий, а струмообмежуючий ефект є великим. Запобіжники цієї серії використовують для захисту високовольтних шин трансформаторів напруг.

15.2.2 Запобіжники, що стріляють (з автогазовим і рідким гасінням). Патрон типу ПСН - 35

Для роботи на відкритому повітрі при напрузі 10 кВ і 35 кВ і струмі, що відключається до 15 кА, застосовують запобіжники, що стріляють, - ПСН-10, ПСН-35 (див. додаток А).

Суть принципу їх роботи полягає в тому, що при розплавленні (перегорянні) вставки - (спочатку мідної, потім стальної частини) дуговий проміжок подовжується за допомогою пружин або тиску газів, що утворюються в трубці.

В трубці є гнучкий зв'язок (у вигляді гнучкого провідника). По мірі вибросу гнучкого провідника довжина дуги збільшується. Це обмежує швидкість росту опору дугового проміжку і зменшує перенапруги. Дуга гаситься. Процес супроводжується викидом газів, світловим і звуковим ефектом (запобіжник стріляє).

15.2.3 Вибір запобіжників високої напруги

При виборі запобіжників необхідно врахувати наступне:

Й) При визначенні номінального струму вставки треба виходити із умови максимального тривалого перевантаження.

Дуже часто обмотка високої напруги трансформатора приєднується через запобіжник. При вимиканні трансформатора з'являються високі струми підмагнічування, середнє значення амплітуди яких досягає 10, а тривалість проходження ?0,1 с.

Вибраний запобіжник повинен перевірятися на проходження на протязі 0,1 с початкового намагнічуючого струму.

ЙЙ) Необхідно перевірити селективність роботи запобіжника із вимикачами, що встановлені як із боку високої, так і низької напруги:

При короткому замиканні в самому трансформаторі запобіжника повинно бути менше витримки , що встановлений з боку високої напруги, і що є найближчим до запобіжника.

При короткому замиканні з боку низької напруги запобіжник повинен мати час захисту вимикача із боку низької напруги.

Тобто виконується правило:

ЙЙЙ) Необхідне також виконання умови:

15.3 Запобіжники із рідкометалічним контактом

Вони призначені для захисту при I ? 250000 А і при 450 В напруги змінного струму. Запобіжники працюють багаторазово, з великим струмообмеженням. Вони виключають коло при I<<. Головна частина такого запобіжника - електроізоляційна трубка з капіляром, заповнена рідким металом. При протіканні великих струмів метал в капілярі внаслідок нагрівання випаровується, утворюється парова пробка, електричне коло розривається. Через деякий час пари металів конденсуються, контакт відновлюється (див. 15.1). Використані запобіжники вибираються із умови:

Їх головна особливість проявляється в їх призначенні, тобто:

1) великий струм, що вимикається;

2) запобіжники працюють багаторазово і з великим струмообмеженням, тобто відключають коротке замикання при струмах, набагато менших, чим струми, небезпечні з точки зору нанесення великих пошкоджень в енергомережах.

1 - електроізоляційна трубка;

2,3 - електроди;

4 - рідкий метал;

5 - корпус;

6 - ущільнення.

15.4 Швидкодіючі запобіжники для захисту напівпровідникових приладів

Захист потужних напівпровідникових приладів - діодів, транзисторів, - тиристорів, затруднений тим, що ці прилади мають малу теплову інерцію та швидке прогрівання р-п переходів.

Звичайні типи запобіжників і автоматичних вимикачів у зв'язку з їх відносно великим часом спрацювання не забезпечують захист напівпровідникових приладів від короткого замикання.

Для виконання цієї задачі розроблені спеціальні швидкодіючі запобіжники.

Якщо с (час протікання струму), то процес нагрівання можна вважати адіабатичним. Для зручності узгодження характеристик приладів та запобіжників вводять поняття інтеграл Джоуля:

;

t - тривалість протікання струму через прилад.

Для ефективного захисту необхідно, щоб повний джоулів інтеграл запобіжника був меншим джоулевого інтеграла приладу, що захищається.

Джоулевий інтеграл нагрівання до температури плавлення вставки G_пл. і джоулевого інтеграла гасіння дуги - G_гас.

Для скорочення G_пл. запобіжник повинен працювати з великим струмообмеженням.

Для цього плавка вставка: 1) виготовляється із срібла; 2) має перешийок із мінімальним перерізом і охолоджується кварцовим наповнювачем.

Для кращого охолодження при великих номінальних струмах плавка вставка виконується із стрічки товщиною 0,05 - 0,2мм. Для цього також роблять заповлення кварцевим піском під великим тиском.

Для зменшення часу горіння дуги плавка має багато перешийків. Після плавлення вставки утворюється ряд послідовно включених дуг, завдяки цьому ВАХ запобіжника піднімається.

Кількість перешийків обмежується перенапругою, яка виникає при вимиканні кола.

При постійному струмі необхідно вибирати запобіжники на більш високі напруги, ніж при змінному струмі.

Час плавлення при сталому струмі.

;

Час плавлення при змінному струмі частотою :

;

де Б - константа, що залежить від питомої теплоти плавлення і випаровування матеріалу;

S - площа перерізу перешийка плавкої вставки запобіжника.

Б_Си=8•10⁴ А/мм²;

Б_Al=3.4•10⁴ А/мм²;

 (стала часу кола);

установлене значення струму короткого замикання кола.

Постійний максимальний струм, що пропускається запобіжником:

;

, як правило, 35 мс

Конструктивно швидкодіючі запобіжники складаються із форфорового корпуса, всередині якого знаходиться плавка вставка і кварцовий пісок.

В сучасних перетворювачах кожний напівпровідниковий прилад має свій запобіжник.

Марки найпоширеніших швидкодіючих запобіжників ПП-57 і ПП-59

Швидкодіючі запобіжники працюють тільки для захисту від короткого замикання. Захист від перевантажень здійснюється іншими типами апаратів.

15.5 Вибір швидкодіючих запобіжників для захисту напівпровідникових приладів

1) Повний джоулевий інтеграл при вимиканні запобіжника

2) - беруть із каталога, або із рівняння (14.4);

де, I_т - допустиме значення ударного струму в прямому напрямку

Т - період ~ струму.

2) Якщо є декілька діодів для захисту діодів, повинна виконуватсь умова:

с=0 при рівномірному розподілі і

с - коефіцієнт нерівномірності поділу струму по вітках;

п - кількість паралельних виток перетворювача.

При пробиванні діода D_к (рис. 15.2) струм короткого замикання замикається через D_к і закорочує фази. Запобіжник FU спрацьовує, діод вимикається, і схема продовжує роботу із деяким перевантаженням діодів.

4) Найбільше значення струму, що проходить через запобіжник, повинно бути

5) при спрацюванні запобіжника в пошкодженій вітці характеристики запобіжників в непошкоджених вітках не повинні змінюватись. Звідси:

- джоулевів інтеграл G плавлення в непошкоджених вітках.

Найменше значення джоулевого інтеграла переддугового стану можна знайти за формулою:

;

6) джоулевий інтеграл запобіжника залежить від напруги:

7) Значення джоулевого інтегралу залежить для запобіжника від кола. Чим більше cos, тим менше джоулевий інтеграл G внаслідок полегшення гасіння дуги. Так, для cos=0.95, G=0.43G_{початкове}.

16. Автоматичні повітряні вимикачі (автомати)

16.1 Призначення автоматів. Аварійні режими

Автомати - це електричні апарати, призначені для захисту електричних сіток при перевантаженнях (короткочасних коротких замиканнях, зміні напрямку потужності, зміні напруги живлення) шляхом автоматичного вимикання електричних кіл.

В електричних установках можливі режими роботи, коли електричне устаткування піддається небезпеці руйнування. До таких режимів відносяться:

- режим короткого замикання - коли струм, що протікає по установці перевищує номінальний в сотні і тисячі раз;

- режим перевантаження при пониженні напруги в сітці.

При к.з. термічні, електродинамічні впливи струмів можуть вивести із ладу електричні схеми і устаткування, в тому числі і електричні апарати.

Пониження напруги в сітках із навантаженням у вигляді двигунів означає підвищення струму (перевантаження) оскільки межі навантаження на валу двигунів залишається незмінним. Це призводить до збільшення струмів у місці к.з. на 20 - 30%. Перевантаження зв'язані також із пусковими струмами, що досягають перевищення номінальних струмів в 5 - 10 раз.

Допустимий час проходження струмів перевантаження регламентується часом досягнення допустимої температури нагрівання струмоведучих частин. При струмі перевантаження 1.5 - 2 він складає десятки хвилин, а при великих струмах перевантаження порядку секунди.

Якщо контактор розраховано лише на струми , які досягають 1000 А, електричний апарат автомат вимикає струми в 10 і 100 кА.

Це - перша відмінність автоматів від контакторів.

Друга відмінність полягає в тому, що автомати рідко вимикають електричне коло, в той час як контактор призначений для частих оперативних комутацій. Автомати повинні негайно реагувати на аварійний режим в колі.

16.2 Основні види автоматів та їх основні параметри.

16.2.1 Різновидності автоматів та їх характеристики

В залежності від виду впливаючого параметру автомати поділяються на максимальні автомати по струму, мінімальні автомати по струму, мінімальні автомати по напрузі, автомати зворотнього струму, автомати, що спрацьовують по похідній струму. Поляризовані (спрацьовують тільки при певному напрямку струму).

Всі найбільш розповсюджені автомати, що широко застосовуються в різних областях енергетики, поділяються на:

1) установчі;

2) універсальні;

Установчі автомати відрізняються тільки тим від універсальних, що мають спеціальний корпус, тому вони застосовуються в житлових приміщеннях, морських суднах, підстанціях.

Універсальні автомати мають таку саму будову, але застосовуються лише там, де доступ сторонніх осіб, крім персоналу заборонено.

Автомати поділяються також на швидкодіючі і не швидкодіючі.

Перші застосовують там, де к.з. є особливо небезпечним і час його тривання не більше 5 мкс. Вони обмежують величину струму к.з., завдяки своїй високій швидкодії.

Установочні автомати, що можуть встановлюватись в жилих будинках, приміщеннях мають пластмасовий корпус.

Ще одна різновидність автоматів - автомати гасіння магнітного поля. Вони зводять до нуля дуже швидко магнітне поле, створене обмоткою генераторів, яке зумовлене коротким замиканням в головному колі. Якщо не зняти поле збудження такого генератора, і тим самим не припинити виробіток енергії генератором, то внаслідок короткого замикання великі струми генератора викличуть пожежу в середині генератора, а значить його руйнування. Ще одна група - автомати для захисту напівпровідникових приладів. Автомати повинні, якщо вони утворюють систему, яка захищає розгалужену електричну сітку, забезпечувати захист цієї сітки селективно, тобто автомат повинен відключати від справної пошкоджену ділянку. При цьому справна ділянка не відключається.

16.2.2 Основні вузли і параметри автоматів

Кожен автомат має обов'язково такі вузли і системи:

1) струмоведуча система;

2) дугогасильна система;

3) привід автомату (служить для вмикання автоматичного вимикача по якійсь команді. Це може бути команда оператора або команда від автоматичної системи керування);

4) механізм автомату;

5) механізм вільного розчеплення і елементи захисту розчеплювачів.

До основних параметрів автоматів відносяться:

1) повний час вимикання;

2) номінальний тривалий струм;

3) номінальна напруга;

4) граничний струм вимикання.

В залежності від заданих параметрів по-різному конструюються і виглядають основні вузли і системи автомату, відрізняються їх габарити, маса матеріали, із яких виготовляються окремі деталі.

16.3 Струмоведуча система автоматів

Найбільш важливою частиною струмоведучого кола автоматів є контакти.

При номінальних струмах ? 200 А застосовується одна пара контактів. Вони можуть бути облицьовані для збільшення дугостійкості металокерамікою.

При номінальних струмах > 200 A застосовують двохступінчасті контакти, що перекочуються, або пари головних і дугогасильних контактів.

Основні контакти покриваються Ag, або металокерамікою (Ag⁺, Ni⁺, графіт).

Робота контактів на великі номінальні струми забезпечується тим, що застосовується декілька паралельних пар головних контактів.

У швидкодіючих апаратах застосовують виключно торцеві контакти, що мають малий провал. Розробляються системи штучного рідкого охолодження контактів. Контакти покривають Ag. Таке штучне охолодження дозволяє зменшити (або зберегти малою) масу, а швидкодію апарату (завдяки зменшенню інерційності) зберегти, або збільшити, як і тривалий струм проходження із 2.5 до 10 кА.

При амплітуді струму, що виключається, більше 30 кА - 40 кА застосовують автомати моментної дії. В цих апаратах швидкість руху контактів і контактне натискання не залежать від швидкості переміщення вмикаючого механізму.

В універсальних апаратах, що працюють селективно, створюється витримка часу при протіканні струму короткого замикання, і розмикання контактів на протязі цієї витримки часу є недопустимим.