DC прекъсвачи

Прекъсвачите с постоянен ток се използват за изключване на верига под товар. На тяговите подстанции превключвателите се използват за изключване на захранващи линии 600 V по време на претоварване и токове на късо съединение и за изключване на обратния ток на токоизправителните устройства по време на обратно запалване или повреда на клапаните (т.е. вътрешни къси съединения по време на паралелна работа на блокове).

Гасенето на електрическа дъга чрез автоматични превключватели се случва във въздуха на дъгови клаксони. Удължаването на дъгата може да се извърши с помощта на магнитен взрив или в камери с тесни прорези.

Във всички случаи на изключване на веригата и образуване на електрическа дъга се случва естествено движение на дъгата нагоре заедно с движението на нагрятия от нея въздух, т.е.

На тягови подстанции се прилага главно високоскоростни прекъсвачи.

Ориз. 1. Осцилограми на тока и напрежението, когато токът на късо съединение е изключен: a-бърз превключвател, b-високоскоростен превключвател

Общото време T на прекъсване на тока на късо съединение или претоварване от прекъсвача се състои от три основни части (фиг. 1):

T = tО + t1 + t2

където t0 е времето на нарастване на тока във веригата, който трябва да бъде изключен до стойността на настройващия ток, тоест до стойността, при която се задейства разединителното устройство на прекъсвача; t1 е времето за отваряне на собствения прекъсвач, т.е. времето от момента на достигане на настройващия ток до момента, в който контактите на прекъсвача започват да се разминават; t2 — време на изгаряне на дъгата.

Времето на нарастване на тока във веригата t0 зависи от параметрите на веригата и настройката на превключвателя.

Вътрешното време на изключване t1 зависи от типа на превключвателя: за превключвателите с не висока скорост, времето за вътрешно изключване е в диапазона 0,1-0,2 s, за високоскоростните превключватели-0,0015-0,005 сек.

Времето на дъгообразуване t2 зависи от стойността на тока, който трябва да се изключи, и от характеристиките на прекъсвачите.

Общото време на изключване на прекъсвача с висока скорост е в рамките на 0,15-0,3 сек, за високоскоростния-0,01-0,03 сек.

Поради краткото присъщо време на изключване, високоскоростният прекъсвач ограничава максималната стойност на тока на късо съединение в защитената верига.

На тягови подстанции се използват високоскоростни автоматични прекъсвачи с постоянен ток: VAB-2, AB-2/4, VAT-43, VAB-20, VAB-20M, VAB-28, VAB-36 и други.

Превключвател VAB-2 е поляризиран, тоест реагира на ток само в една посока — напред или назад, в зависимост от настройката на превключвателя.

На фиг. 2 показва електромагнитния механизъм на DC прекъсвача.

Ориз. 2. Електромагнитен механизъм на прекъсвача VAB -2: a — прекъсване на прекъсвача, b — граници на граничното износване на контактите на прекъсвача VAB -2, (A — минималната дебелина на фиксирания контакт е 6 mm, B — минималната дебелина на подвижния контакт е 16 mm); 1 — задържаща бобина, 2 — магнитна верига, 3 — превключваща бобина, 4 — магнитна арматура, 5 — горна стоманена шина, 6 — котва, 7 — основна бобина, 8 — калибрираща бобина, 9 — U -образна магнитна верига, 10 — токов токуизход, 11 — регулиращ винт, 12 — маневрена плоча, 13 — гъвкава връзка, 14 — стоп, 15 — котва лост, 16 — ос на котва лост, 17 — неподвижен контакт, 18 — подвижен контакт, 19 — контактен лост, 20 — осев контактен лост, 21 — ос с ролка, 22 — заключващ лост, 23 — спирателни пружини, 24 — теглич, 25 — регулиращи винтове, 26 — скоба, 27 — задържаща сърцевина на бобината

Лостът на котвата 15 (фиг. 2, а) се върти около оста 16, преминаваща през горната стоманена пръчка 5.В долната част на лоста 15, състоящ се от две силиминови бузи, е затегната стоманена котва 6, а в горната част има дистанционна втулка с ос 20, около която се върти контактният лост 19, направен от набор от дюралуминиеви плочи.

В горната част на контактния лост е фиксиран подвижен контакт 18, а отдолу е фиксирана медна обувка с гъвкава връзка 13, с помощта на която подвижният контакт е свързан към основната токова бобина 7 и през нея към клема 10. Към долната част на контактния лост, ограничители 14 са прикрепени от двете страни, а от дясната страна има стоманена ос с ролка 21, към която от едната страна са прикрепени две спирателни пружини 23.

В изключено положение системата от лостове (лост на котвата и контактният лост) се завърта от спирателните пружини 23 около оста 16, докато котвата 6 спре в левия прът на U-образната магнитна верига.

Затварящите 3 и задържащите 1 бобини на прекъсвача се захранват от собствените им постоянни нужди.

За да включите превключвателя, първо трябва да затворите веригата на задържащата намотка 1, след това веригата на затварящата намотка 3. Посоката на тока в двете намотки трябва да бъде такава, че генерираните от тях магнитни потоци да се добавят вдясно сърцевина на магнитната верига 9, която служи като сърцевина на затварящата бобина; тогава котвата 6 ще бъде привлечена към сърцевината на затварящата намотка, тоест ще бъде в положение «Включено». В този случай оста 20 заедно с контактния лост 19 ще се завъртят наляво, разединяващите пружини 23 ще се разтегнат и ще имат тенденция да завъртат контактния лост 19 около оста 20.

Когато превключвателят е изключен, магнитната арматура 4 лежи върху крайната страна на затварящата бобина и, когато превключвателят е включен, остава привлечен към края на сърцевината от общия магнитен поток на затварящата и задържащата намотки. Магнитната арматура 4 посредством прът 24 е свързана към заключващия лост 22, който не позволява на контактния лост да се завърти до ограничителя на подвижния контакт в неподвижния. Следователно между основните контакти остава празнина, която може да се регулира чрез промяна на дължината на пръта 24 и трябва да бъде равна на 1,5-4 мм.

Ако напрежението бъде премахнато от затварящата намотка, тогава електромагнитните сили, задържащи котвата 4 в привлеченото положение, ще намалят и пружините 23 с помощта на заключващия лост 22 и пръта 24 ще откъснат котвата от края на сърцевината на затварящата намотка и завъртете контактния лост, докато основните контакти се затворят. Следователно основните контакти ще се затворят едва след отваряне на затварящата бобина.

По този начин принципът на свободно изключване се осъществява за прекъсвачи VAB-2. Разликата между магнитната арматура 4 (наричана иначе арматура за свободно изключване) и крайната страна на затварящата сърцевина на бобината във включено положение на превключвателя трябва да бъде в рамките на 1,5-4 мм.

Контролната верига осигурява подаване на краткосрочен импулс на ток към затварящата бобина, чиято продължителност е достатъчна само за да има време да премести котвата в положение «Включено». След това веригата на затварящата бобина се отваря автоматично.

Наличието на безплатно пътуване може да се провери по следния начин. Между основните контакти се поставя лист хартия и контактът на контактора се затваря. Прекъсвачът е включен, но докато контактът на контактора е затворен, основните контакти не трябва да се затварят и хартията може свободно да се отстранява от пролуката между контактите. Веднага щом контакторът на контактора се отвори, магнитната котва ще да се откъсне от края на сърцевината на затварящата бобина и основните контакти да се затворят. В този случай парчето хартия ще бъде притиснато между контактите и няма да е възможно да го извадите.

При включване на превключвателя се чува характерен двоен удар: първият е от сблъсъка на котвата и сърцевината на затварящата намотка, вторият е от сблъсъка на затворените главни контакти.

Поляризацията на превключвателя се състои в избора на посоката на тока в задържащата бобина, в зависимост от посоката на тока в основната токова бобина.

За да може превключвателят да изключи веригата, когато посоката на тока в нея се промени, посоката на тока в задържащата бобина се избира така, че магнитните потоци, създадени от задържащата намотка и основната токова бобина, да съвпадат в посоката в сърцевината на затварящата намотка. Следователно, когато токът тече в посока напред, токът на главната верига ще помогне да се запази прекъсвача в затворено положение.

В авариен режим, когато посоката на основния ток е обърната, посоката на магнитния поток, създаден от основната токова бобина в сърцевината на затварящата бобина, ще се промени, т.е. магнитният поток на основната токова бобина ще бъде насочен срещу магнитния поток на задържащата намотка и при определена стойност на основния ток сърцевината на затварящата намотка ще бъде размагнетирана и отварящите се пружини ще отворят прекъсвача. Скоростта на реакция се определя в по -голяма степен от факта, че докато в сърцевината на превключващата бобина магнитният поток намалява, в сърцевината на основната токова бобина магнитният поток се увеличава.

За да може превключвателят да изключи веригата, когато токът се увеличи над зададения ток в посока напред, посоката на тока в задържащата бобина се избира така, че магнитният поток на задържащата намотка в сърцевината на затварящата намотка е насочен срещу магнитния поток на основната токова бобина, когато през нея протича предният ток. В този случай с увеличаване на основния ток размагнитването на сърцевината на затварящата бобина се увеличава и при определена стойност на основния ток, равна или по -висока от тока на настройка, прекъсвачът се отваря.

Настройващият ток и в двата случая се регулира чрез промяна на стойността на тока на задържащата намотка и чрез промяна на пролуката δ1.

Величината на тока на задържащата бобина се регулира чрез промяна на величината на допълнителното съпротивление, свързано последователно с бобината.

Промяната на пролуката δ1 променя съпротивлението на магнитния поток на основната токова бобина. С намаляване на пролуката δ1 магнитното съпротивление намалява и следователно величината на тока на прекъсване намалява. Пролуката δ1 се променя с помощта на регулиращия винт 11.

Разстоянието δ2 между ограничителите 14 и бузите на лоста на котвата 15 във включено положение на превключвателя характеризира качеството на затваряне на основните контакти и трябва да бъде в рамките на 2-5 мм. Заводът произвежда ключове с пролука δ2 равна на 4-5 мм. Размерът на пролуката δ2 определя ъгъла на завъртане на контактния лост 19 около оста 20.

Отсъствието на празнина δ2 (ограничителите 14 са в контакт с бузите на лоста на котвата 15) показва лош контакт или липса на контакт между основните контакти. Разстояние δ2 по -малко от 2 или повече от 5 mm показва, че основните контакти са в контакт само в долния или горния ръб. Разликата δ2 може да бъде малка поради голямото износване на контактите, които след това се заменят.

Ако размерите на контактите са достатъчни, тогава пролуката δ2 се регулира чрез преместване на целия превключващ механизъм по рамката на прекъсвача. За преместване на механизма се освобождават два болта, които фиксират механизма към рамката.

Разстоянието между основните контакти в отворено положение трябва да бъде равно на 18-22 мм. Натискането на основните контакти за превключватели за номинален ток до 2000 А включително, трябва да бъде в диапазона 20-26 кг, а за ключове за номинален ток 3000 А-в рамките на 26-30 кг.

На фиг. 2, б показва подвижната система на превключвателя с обозначението на границата на износване на контактите. Подвижният контакт се счита за износен, когато размерът B стане по -малък от 16 mm, а неподвижният контакт, когато размерът A е по -малък от 6 mm.

На фиг. 3 показва подробна схема за управление на прекъсвача VAB-2.Схемата осигурява подаване на краткосрочен импулс към затварящата бобина и не позволява многократно включване при продължително натискане на бутона за захранване, т.е. предпазва от «звънене». Задържащата намотка непрекъснато се зарежда с ток.

За да включите превключвателя, натиснете бутона «Включено», като по този начин затворите веригата на бобините на контактора K и блокиращия RB. В този случай се активира само контакторът, който затваря веригата на затварящата бобина VK.

Веднага след като котвата заеме положение «Включено», затварящите се спомагателни контакти на прекъсвача BA ще се затворят и отварящите контакти ще се отворят. Един от спомагателните контакти заобикаля намотката на контактор К, която ще прекъсне веригата на затварящата намотка. В този случай цялото мрежово напрежение ще бъде приложено към бобината на RB блокиращото реле, което след задействане отново манипулира намотката на контактора с контактите си.

За да затворите превключвателя отново, отворете бутона за захранване и го затворете отново.

Съпротивлението при разреждане CP, свързано паралелно с задържащата намотка на DC, служи за намаляване на пренапрежението при отворена верига на бобината. Регулируемото LED съпротивление осигурява възможност за промяна на тока на задържащата бобина.

Номиналният ток на задържащата бобина при 110 V е 0,5 A, а номиналният ток на затварящата намотка при същото напрежение и паралелно свързване на двете секции е 80 A.

Ориз. 3. Схема на свързване за управление на прекъсвача VAB-2: Изкл. — бутон за изключване, DC — задържаща бобина, LED — допълнително съпротивление, CP — съпротивление при разреждане, BA — спомагателни контакти на превключвателя, LK, LZ — червени и зелени сигнални лампи, Вкл. — бутон за включване, K — контактор и неговият контакт, RB — блокиращо реле и неговият контакт, VK — затваряща бобина, AP — автоматичен превключвател

Колебанията в напрежението на работните вериги са допустими от — 20% до + 10% от номиналното напрежение.

Общото време за изключване на веригата от прекъсвача VAB-2 е 0,02—0,04 сек.

Погасяването на дъгата, когато прекъсвачът прекъсне веригата при натоварване, се случва в дъговия улей с помощта на магнитен взрив.

Магнитната надуваща бобина обикновено е свързана последователно с главния фиксиран контакт на превключвателя и представлява завой на главната тоководеща шина, вътре в която има сърцевина, изработена от стоманена лента. За да се концентрира магнитното поле в зоната за образуване на дъга в контактите, ядрото на магнитната взривна бобина при превключвателите има полюсни части.

Камерата за дъгогасене (фиг. 4) е плоска кутия, изработена от азбестоцимент, вътре в която са направени две надлъжни прегради 4. В камерата е монтиран рог 1, вътре в който преминава оста на въртене на камерата. Този клаксон е електрически свързан с подвижния контакт. Друг клаксон 7 е фиксиран върху неподвижен контакт. За да се осигури бърз преход на дъгата от подвижния контакт към клаксон 1, разстоянието на рога от контакта трябва да бъде не повече от 2-3 мм.

Електрическата дъга, която възниква при изключване между контакти 2 и 6 под действието на силно магнитно поле на магнитната надуваща бобина 5, бързо се издухва върху рога 1 и 7, удължава се, охлажда се от противотока на въздуха и стените на камерата в тесни прорези между преградите и бързо се гасят. Препоръчително е да поставите керамични плочки в стените на камерата в зоната за гасене на дъга.

Дъгогасителните камери за прекъсвачи за напрежения 1500 V и повече (фиг. 5) се различават от камерите за напрежения 600 V в големи размери и наличието на отвори във външните стени за изхода на газове и допълнително устройство за магнитно взривяване.

Ориз. 4. Камера за дъгогасене на прекъсвача VAB -2 за напрежение 600 V: 1 и 7 — клаксони, 2 — подвижен контакт, 3 — външни стени, 4 — надлъжни прегради, 5 — магнитна взривна бобина, 6 — неподвижен контакт

Ориз. 5. Камера за дъгогасене на прекъсвач VAB -2 за напрежение 1500 V: а — камера камера, б — дъгова гасителна верига с допълнителен магнитен взрив; 1 — подвижен контакт, 2 — фиксиран контакт, 3 — магнитна взривна бобина, 4 И 8 — клаксони, 5 и 6 — спомагателни клаксони, 7 — спомагателна магнитна взривна бобина, I, II, III, IV — позиция на дъгата по време на гасене

Устройството за допълнително магнитно издухване се състои от два спомагателни клаксона 5 и 6, между които е свързана намотката 7.Тъй като дъгата се удължава, тя започва да се затваря през спомагателните рога и намотката, което поради протичащия през нея ток създава допълнителен магнитен удар. Всички камери имат метални плочки от външната страна.

За бързо и стабилно изгасване на дъгата, разминаването на контактите трябва да бъде най-малко 4-5 mm.

Корпусът на превключвателя е направен от немагнитен материал — силимин — и е свързан с подвижен контакт, поради което по време на работа той е под пълно работно напрежение.

Автоматичен високоскоростен DC превключвател BAT-42

Работа на DC прекъсвачи

По време на работа е необходимо да се следи състоянието на основните контакти. Спадът на напрежението между тях при номинално натоварване трябва да бъде в рамките на 30 mV.

Оксидът се отстранява от контактите с телена четка (четкане). Когато се появи провисване, те се отстраняват с пила, но контактите не трябва да се подават, за да се възстанови първоначалната им плоска форма, тъй като това води до бързото им износване.

Необходимо е периодично да се почистват стените на дъгогасителната камера от медни и въглищни отлагания.

При преразглеждане на DC превключвател се проверява изолацията на задържащите и затварящите бобини по отношение на тялото, както и изолационното съпротивление на стените на камерата за дъгогасене. Изолацията на дъговата камера се проверява чрез прилагане на напрежение между основните подвижни и неподвижни контакти със затворена камера.

Преди да пуснете превключвателя в експлоатация след ремонт или дългосрочно съхранение, камерата трябва да се изсуши за 10-12 часа при температура 100-110 ° C.

След изсушаване камерата се монтира на превключвателя и изолационното съпротивление се измерва между двете точки на камерата, разположени срещу подвижните и неподвижните контакти, когато те са отворени. Това съпротивление трябва да бъде най -малко 20 ома.

Настройките на прекъсвача се калибрират в лаборатория с ток, получен от генератор с ниско напрежение с номинално напрежение 6-12 V.

На подстанцията прекъсвачите се калибрират с ток на натоварване или с помощта на реостат натоварване при номинално напрежение 600 V. Може да се препоръча метод за калибриране на DC превключватели, като се използва калибрираща бобина от 300 завъртания на PEL тел с диаметър 0,6 mm, монтирана върху сърцевината на основната токова бобина. Преминавайки постоянен ток през намотката, стойността на текущата настройка се задава според броя на амперните обороти в момента на изключване на превключвателя. Превключвателите на първата версия, които са произведени по -рано, се различават от превключвателите на втората версия с наличието на маслена клапа.