Неавтоматические выключатели служат для ручного включения и отключения электрических цепей постоянного и переменного тока. Выключатели, предназначенные для поочередного подключения к двум и более цепям, называют переключателями. Среди выключателей наибольшее распространение получили две разновидности, отличающиеся конструкцией подвижных контактов: рубильники с рычажными врубными контактами и пакетные выключатели с поворотными подвижными контактами.
Одно-, двух- и трех полюсные рубильники на номинальное напряжение до 660 В и токи от десятков до нескольких тысяч ампер могут быть открытого и защищенного исполнения с центральной и боковой рукояткой, а также с рычажным приводом. Трехполюсный рубильник открытого исполнения с центральной рукояткой 3, плоскими неподвижными 1 и подвижными 2 контактами показан на рис. 10. Предельный ток, который можно отключать таким рубильником, меньше номинального. Для повышения предельного отключаемого тока рубильники снабжают специальными устройствами для гашения дуги (дугогасительными камерами).
Пакетные выключатели ПВ (рис. 11, а-в) набирают из отдельных секций (пакетов) по одному на каждый полюс. Подвижные контакты 9 всех секций находятся на общем контактном валике 5, кинематически связанном с осью 4, на свободном конце которой имеется ручка 5. Такие выключатели изготовляют на номинальные напряжения до 380 В и токи от 10 до 400 А.
Автоматические выключатели (автоматы) предназначены для автоматического отключения электрических цепей при перегрузках и коротких замыканиях, а также для нечастых коммутаций (включения и отключения) при нормальных режимах. Автомат (рис. 12) состоит из привода с рукояткой 2, удерживающей пружиной 1 и механизмом свободного расцепления 3, коммутирующего устройства с подвижным 7 и неподвижным 5 контактами, дугогасительной камеры 4 и расцепи-теля 8. Выводы б служат для подключения автомата к электрической цепи.
Привод предназначен для включения и отключения автомата с помощью рукоятки 2 и удержания его во включенном положении. Механизм свободного расцепления 3 имеет два рычага через которые рукоятка кинематически связана с подвижным контактом 7 и обеспечивает отключение автомата даже в процессе включения при срабатывании расцепителя. Дугогаси-тельная камера 4 имеет множество стальных пластин. Электрическая дуга, возникающая при отключении автомата, втягивается в камеру, дробится на короткие участки между пластинами и охлаждается, что способствует ее быстрому гашению.
Автоматы изготовляют не только с ручным, но и с электромагнитным приводом, имеющим включающий и отключающий электромагниты, что обеспечивает дистанционное управление.
Расцепитель называемый максимальным, состоит из катушки с находящимся в ней подвижным сердечником и включается в защищаемую автоматом электрическую цепь. При коротком замыкании сердечник втягивается в катушку и его выступающая часть (ударник) воздействует на рычаги механизма свободного расцепления, которые, ломаясь, перестают удерживать автомат во включенном положении, и он под действием отключающей пружины (на рис. 12 не показана) отключается.
Для защиты от перегрузки током автоматы снабжают тепловым расцепителем в виде биметаллической пластинки с нагревательным элементом, включенным в защищаемую цепь. При перегрузке под действием теплоты, излучаемой нагревательным элементом, биметаллическая пластинка изгибается и свободным концом воздействует на механизм свободного расцепления. Время срабатывания теплового расцепителя зависит от тока перегрузки: чем больше ток, тем он быстрее срабатывает. Находит также применение минимальный расцепитель, срабатывающий при недопустимом снижении напряжения в электрической сети.
Магнитный контактор — коммутационный аппарат, предназначенный для частых включений и отключений электрических цепей при нормальных режимах работы, состоит из коммутационного устройства с подвижным 2 и неподвижным 3 контактами, дугогасящего устройства 1 и электромагнитного привода, имеющего закрепленный на ярме 7 сердечник 6 с обмоткой 5 и якорь 9, несущий подвижный контакт 2. Выводы 4 и 8 служат соответственно для подключения контактора к силовой цепи и обмотки 5 к цепи управления. При замыкании цепи управления по обмотке 5 проходит ток, якорь 9 притягивается к сердечнику 6 и контакты 2 и 3 замыкаются, тем самым замыкая силовую цепь и обеспечивая прохождение тока по соответствующему приемнику электроэнергии.
Контакторы изготовляют на номинальные токи до 4000А и номинальные напряжения 220 — 750 В постоянного тока и 380 — 660 В переменного.
Магнитный пускатель - коммутационный аппарат, предназначенный для управления электродвигателями трехфазного тока, состоит из одного или двух (для реверсивного управления двигателем) контакторов, электротеплового реле для защиты электродвигателя от перегрузок и вспомогательных контактов, используемых в цепях управления и сигнализации. Пускатели выпускают как открытого (без защитного кожуха), так и защищенного (с защитным кожухом) исполнения. В наиболее распространенном пускателе ПА (рис. 14) открытого исполнения для нереверсированного управления электродвигателем на металлическом основании 1 размещены электромагнитный привод, имеющий сердечник 8 с катушкой 3 и якорь 4, контактное устройство, состоящее из закрытых камерой 5 главных контактов (неподвижных 11 и подпружиненных пружиной 13 подвижных 12) и расположенных вне камеры 5 вспомогательных контактов 6. Сердечник 8 установлен на пружинные амортизаторы 10 для смягчения ударов при срабатывании пускателя. Короткозамкнутые витки 9 в полюсах сердечника служат для предотвращения вибрации якоря при включенном положении пускателя из-за пульсаций магнитного потока. Якорь и подвижные контакты закреплены на подвижной части 15, установленной на оси 7. При отключении пускателя переход подвижной части в исходное положение обеспечивается пружиной 14. При этом якорь удерживается упором 2. Для защиты электродвигателя от перегрузок в пускатели встраивают электротепловые реле.
Однополюсное электротепловое реле ТРП (рис. 15) состоит из заключенных в пластмассовый корпус теплового элемента (биметаллической пластины 1 и сменного нагревательного элемента 5) и кинематически связанного с ним через пружину 9 и изоляционную колодку 8 размыкающего контакта. При перегрузке биметаллическая пластина, изгибаясь, перемещает пружину 9 против часовой стрелки. Когда ось пружины пройдет вертикальное положение, пружина, разжимаясь, поворачивает пластмассовую колодку 8 с подвижным элементом контакта 7, отводя его от неподвижного элемента б. В исходное положение реле может быть приведено с помощью кнопки 3 (при ручном возврате) или пружиной 2 (при самовозврате). Ток уставки реле регулируют, воздействуя на поводок 4.
Схема управления электродвигателем с помощью магнитного пускателя показана на рис. 16. Для пуска электродвигателя М нажимают на кнопку SBC, при этом по катушке пускателя КМ проходит ток и он срабатывает, замыкая свои контакты (главные и вспомогательные). Пускатель остается включенным и после отпускания кнопки SBC, поскольку питание катушки обеспечивается по ее цепи через вспомогательный контакт КМ, замкнувшийся при включении пускателя.
Для отключения электродвигателя нажимают кнопку SBT, при этом цепь катушки пускателя КМ размыкается, он отключается и электродвигатель останавливается. Отключение электродвигателя при перегрузке производится электротепловыми реле (КК1, КК2), контакты которых размыкают цепь катушки пускателя КМ.
Контакторы и пускатели не рассчитаны на отключение тока короткого замыкания, поэтому необходимо дополнительно устанавливать предохранители F или автоматы.
Плавкие предохранители служат простейшими аппаратами защиты электроустановок от перегрузок и коротких замыканий. В каждом предохранителе имеется плавкая вставка, которая является ослабленным участком электрической цепи и выбирается так, чтобы при увеличении тока больше допустимого она расплавлялась и тем самым разрывала цепь защищаемой электроустановки.
Плавкие предохранители имеют зависимую токовременную характеристику, т. е. время расплавления их плавкой вставки зависит от протекающего тока: чем больше ток, тем быстрее расплавляется плавкая вставка. Из характеристики видно, что пока ток не превышает, плавкая вставка не плавится, и только после превышения этого значения она будет расплавляться тем быстрее, чем больше ток.
Выпускаются трубчатые предохранители ПР-2 (рис. 17, б, в), ПН, ПП, НПН (кроме НПН они все разборные). Предохранители ПН-2, ПП-17 и ПП-18 могут поставляться с указателем срабатывания и замыкающим контактом вспомогательной цепи, с указателем срабатывания и размыкающим контактом вспомогательной цепи, без указателя срабатывания и контактов вспомогательной цепи. Все предохранители, кроме ПР-2, заполнены кварцевым песком и устанавливаются в вертикальном или горизонтальном положении.
Предохранители выпускают на следующие номинальные напряжения и токи: ПР-2 - до 500 В и от 10 до 1000 А (плавкие вставки - на токи от 6 до 1000 А); НПН-60-до 500 В и 60 А (плавкие вставки - от 6 до 60 А); ПН-2-до 380 В и от 100 до 600 А (плавкие вставки - от 30 до 600 А); ПП-17 —до 380 В и 1000 А (плавкие вставки - от 500 до 1000 А); ПП-18 — до 660 В и от 160 до 1000 А (плавкие вставки — от 50 до 1000 А).
Номинальный ток плавкой вставки должен быть не меньше расчетного тока защищаемой цепи. Для отстройки от пусковых токов электродвигателей ток плавкой вставки должен быть в 2,5 раза меньше пускового тока двигателя, если частота пусков небольшая и их длительность не более 2 с; при большей частоте пусков или их длительности более 2 с ток = (1,6-2,0).
Для обеспечения селективности действия плавкие вставки выбирают, пользуясь токовременными характеристиками предохранителей с учетом возможного их разброса по данным завода-изготовителя. Плавкие вставки предохранителей калибруют так, чтобы при нижнем значении испытательного тока они не плавились, а при верхнем плавились в течение 1 ч.