Leistungsschalter

Ein Leistungsschalter ist ein Schaltgerät, das unter normalen Stromkreisbedingungen Strom schließen, führen und unterbrechen kann und unter anormalen Stromkreisbedingungen innerhalb einer bestimmten Zeit Strom schließen, führen und unterbrechen kann. Leistungsschalter werden je nach Anwendungsbereich in Hochspannungs- und Niederspannungs-Leistungsschalter unterteilt.

Leistungsschalter dienen zur Verteilung elektrischer Energie, zum unregelmäßigen Starten von Asynchronmotoren und zum Schutz von Stromversorgungsleitungen und Motoren. Bei schwerwiegenden Überlast-, Kurzschluss- und Unterspannungsfehlern können sie den Stromkreis automatisch unterbrechen. Ihre Funktion entspricht der eines Sicherungsschalters. Sie sind mit Überhitzungs- und Unterhitzungsrelais usw. kombinierbar. Darüber hinaus ist nach dem Abschalten des Fehlerstroms in der Regel kein Komponentenwechsel erforderlich. Sie sind weit verbreitet.

Die Stromverteilung ist ein äußerst wichtiges Bindeglied bei der Erzeugung, Übertragung und Nutzung von Elektrizität. Das Stromverteilungssystem umfasst Transformatoren sowie verschiedene elektrische Hoch- und Niederspannungsgeräte, und der Niederspannungsleistungsschalter ist ein weit verbreitetes Elektrogerät.

Funktionsprinzip:

Ein Leistungsschalter besteht im Allgemeinen aus einem Kontaktsystem, einem Lichtbogenlöschsystem, einem Antriebsmechanismus, einem Auslöser und einem Gehäuse.

Bei einem Kurzschluss überwindet das durch den hohen Strom (in der Regel 10- bis 12-mal) erzeugte Magnetfeld die Reaktionskraft der Feder, der Auslöser löst den Betätigungsmechanismus aus und der Schalter löst augenblicklich aus. Bei Überlastung steigt der Strom, die Wärmeentwicklung nimmt zu und das Bimetallblech verformt sich bis zu einem gewissen Grad, um die Wirkung des Mechanismus zu fördern (je höher der Strom, desto kürzer die Wirkungszeit).

Es gibt einen elektronischen Typ, der den Transformator verwendet, um den Strom jeder Phase zu erfassen und mit dem eingestellten Wert zu vergleichen. Wenn der Strom anormal ist, sendet der Mikroprozessor ein Signal, um den elektronischen Auslöser zum Auslösen des Betriebsmechanismus zu veranlassen.

Die Funktion des Leistungsschalters besteht darin, den Laststromkreis zu trennen und anzuschließen sowie den Fehlerstromkreis zu unterbrechen, eine Ausweitung des Unfalls zu verhindern und einen sicheren Betrieb zu gewährleisten. Der Hochspannungs-Leistungsschalter muss 1500-V-Lichtbögen mit einer Stromstärke von 1500–2000 A unterbrechen. Diese Lichtbögen können sich bis zu 2 m ausdehnen und brennen weiter, ohne zu erlöschen. Daher ist die Lichtbogenlöschung ein Problem, das Hochspannungs-Leistungsschalter lösen müssen.

Das Prinzip des Lichtbogenblasens und Lichtbogenlöschens besteht hauptsächlich darin, den Lichtbogen zu kühlen, um die thermische Dissoziation zu verringern. Andererseits wird der Lichtbogen durch Blasen verlängert, um die Rekombination und Diffusion geladener Teilchen zu verstärken. Gleichzeitig werden die geladenen Teilchen im Lichtbogenspalt weggeblasen und die Durchschlagfestigkeit des Mediums wird schnell wiederhergestellt.

Niederspannungs-Leistungsschalter, auch als automatische Luftschalter bekannt, dienen zum Ein- und Ausschalten von Laststromkreisen und können auch zur Steuerung selten anlaufender Motoren eingesetzt werden. Ihre Funktion entspricht der Summe einiger oder aller Funktionen von Elektrogeräten wie Messerschalter, Überstromrelais, Spannungsverlustrelais, Thermorelais und Leckageschutz. Sie sind ein wichtiges Schutzgerät im Niederspannungsnetz.

Niederspannungs-Leistungsschalter bieten die Vorteile mehrerer Schutzfunktionen (Überlast-, Kurzschluss-, Unterspannungsschutz usw.), einstellbaren Auslösewert, hohes Abschaltvermögen, bequeme Bedienung und Sicherheit und werden daher häufig verwendet. Aufbau und Funktionsprinzip Der Niederspannungs-Leistungsschalter besteht aus einem Betätigungsmechanismus, Kontakten, Schutzeinrichtungen (verschiedene Auslöser) und einem Lichtbogenlöschsystem.

Die Hauptkontakte von Niederspannungs-Leistungsschaltern werden manuell betätigt oder elektrisch geschlossen. Nach dem Schließen des Hauptkontakts verriegelt der Freiauslöser den Hauptkontakt in der geschlossenen Stellung. Die Spule des Überstromauslösers und das Thermoelement des Thermoauslösers sind in Reihe mit dem Hauptstromkreis geschaltet, die Spule des Unterspannungsauslösers parallel zur Stromversorgung. Bei Kurzschluss oder starker Überlastung des Stromkreises wird der Anker des Überstromauslösers angezogen, wodurch der Freiauslöser aktiviert wird und der Hauptkontakt den Hauptstromkreis trennt. Bei Überlastung des Stromkreises erwärmt sich das Thermoelement des Thermoauslösers und verbiegt das Bimetall, wodurch der Freiauslöser aktiviert wird. Bei Unterspannung im Stromkreis wird der Anker des Unterspannungsauslösers ausgelöst. Der Freiauslöser wird ebenfalls aktiviert. Der Arbeitsstromauslöser dient der Fernsteuerung. Im Normalbetrieb ist seine Spule ausgeschaltet. Für eine Fernsteuerung wird die Spule durch Drücken der Starttaste aktiviert.

Haupteigenschaften:

Zu den Eigenschaften des Leistungsschalters gehören hauptsächlich: Nennspannung Ue, Nennstrom In, Einstellbereich des Auslösestroms für Überlastschutz (Ir oder Irth) und Kurzschlussschutz (Im), Nenn-Kurzschlussausschaltstrom (Industrie-Leistungsschalter Icu, Haushalts-Leistungsschalter Icn).

Nennbetriebsspannung (Ue): Dies ist die Spannung, bei der der Leistungsschalter unter normalen (unterbrechungsfreien) Bedingungen arbeitet.

Nennstrom (In): Dies ist der maximale Stromwert, dem ein mit einem speziellen Überstromauslöserelais ausgestatteter Leistungsschalter bei der vom Hersteller angegebenen Umgebungstemperatur unbegrenzt standhalten kann und der die durch die stromführende Komponente angegebene Temperaturgrenze nicht überschreitet.

Einstellwert des Auslösestroms des Kurzschlussrelais (Im): Das Kurzschlussauslöserelais (sofort oder mit kurzer Verzögerung) wird verwendet, um den Leistungsschalter schnell auszulösen, wenn ein hoher Fehlerstromwert auftritt, und seine Auslösegrenze beträgt Im.

Bemessungs-Kurzschlussausschaltvermögen (Icu oder Icn): Der Bemessungs-Kurzschlussausschaltstrom eines Leistungsschalters ist der höchste (erwartete) Stromwert, den der Leistungsschalter ohne Beschädigung ausschalten kann. Die in der Norm angegebenen Stromwerte sind der Effektivwert der Wechselstromkomponente des Fehlerstroms. Die transiente Gleichstromkomponente (die im schlimmsten Fall immer bei einem Kurzschluss auftritt) wird bei der Berechnung des Standardwerts als Null angenommen. Die Nennwerte von Industrie-Leistungsschaltern (Icu) und Haushalts-Leistungsschaltern (Icn) werden üblicherweise in kA eff angegeben.

Kurzschlussausschaltvermögen (Ics): Das Bemessungsausschaltvermögen des Leistungsschalters wird in zwei Typen unterteilt: Bemessungs-Grenzkurzschlussausschaltvermögen und Bemessungs-Betriebskurzschlussausschaltvermögen.