Автоматические
выключатели постоянного тока служат для отключения цепи под нагрузкой.
На тяговых подстанциях выключатели применяются для отключения питающих
линий 600 в при перегрузках и токах короткого замыкания и для отключения
обратного тока у выпрямительных агрегатов при обратных зажиганиях или
пробое вентилей (т. е. внутренних коротких замыканий при параллельной
работе агрегатов). Гашение
электрической дуги автоматическими выключателями происходит в воздухе
на дугогасительных рогах. Удлинение дуги может быть произведено при
помощи …

Автоматические выключатели постоянного тока служат для отключения цепи под нагрузкой. На тяговых подстанциях выключатели применяются для отключения питающих линий 600 в при перегрузках и токах короткого замыкания и для отключения обратного тока у выпрямительных агрегатов при обратных зажиганиях или пробое вентилей (т. е. внутренних коротких замыканий при параллельной работе агрегатов).

Гашение электрической дуги автоматическими выключателями происходит в воздухе на дугогасительных рогах. Удлинение дуги может быть произведено при помощи магнитного дутья или в камерах с узкими щелями.

Во всех случаях отключения цепи и образования электрической дуги происходит естественное движение дуги вверх вместе с движением нагретого ею воздуха, т. е. тепловое дутье.

На тяговых подстанциях применяются главным образом быстродействующие автоматические выключатели.

Рис. 1. Осциллограммы тока и напряжения при отключении тока короткого замыкания: а — небыстродействующим выключателем, б — быстродействующим выключателем

Полное время Т отключения тока короткого замыкания или перегрузки выключателем слагается из трех основных частей (рис. 1):

где t0—время нарастания тока в отключаемой цепи до величины тока уставки, т. е. до величины, при которой срабатывает отключающее устройство выключателя; t1 — собственное время отключения выключателя, т. е. время от момента достижения тока уставки до момента начала расхождения контактов выключателя; t2 — время горения дуги.

Время нарастания тока в цепи t0 зависит от параметров цепи и уставки выключателя.

Собственное время отключения t1 зависит от типа выключателя: у небыстродействующих выключателей собственное время отключения находится в пределах 0,1—0,2 сек, у быстродействующих — 0,0015—0,005 сек.

Время горения дуги t2 зависит от величины отключаемого тока и характеристик дугогасительных устройств выключателя.

Полное время отключения небыстродействующего выключателя находится в пределах 0,15—0,3 сек, быстродействующего — 0,01 — 0,03 сек.

Благодаря малому собственному времени отключения быстродействующий выключатель ограничивает максимальное значение тока короткого замыкания в защищаемой цепи.

На тяговых подстанциях применяются быстродействующие автоматические выключатели постоянного тока: ВАБ-2, АБ-2/4, ВАТ-43, ВАБ-20, ВАБ-20М, ВАБ-28, ВАБ-36 и другие.

Выключатель ВАБ-2 является поляризованным, т. е. реагирующим на ток только одного направления — прямого или обратного, в зависимости от настройки выключателя.

На рис. 2 показан электромагнитный механизм выключателя постоянного тока.

Рис. 2. Электромагнитный механизм выключателя ВАБ-2: а — разрез выключателя, б — границы предельного износа контактов выключателя ВАБ-2, (A — минимальная толщина неподвижного контакта 6 мм, Б — минимальная толщина подвижного контакта 16 мм); 1 — удерживающая катушка, 2— магнитопровод, 3—включающая катушка, 4 — магнитный якорь, 5 — верхний стальной брус, 6 — якорь, 7 — катушка главного юка, 8 — калибровочная катушка, 9 — П-образный магнитопровод, 10 — токоведущий вывод, 11 —регулировочный винт, 12 — шунтирующая пластина, 13 — гибкая связь, 14 – упор, 15 — рычаг якоря, 16 — ось рычага якоря, 17 — неподвижный контакт, 18 — подвижный контакт, 19 — контактный рычаг, 20 — ось контактного рычага, 21 — ось с роликом, 22 — стопорный рычаг, 23 — отключающие пружины, 24 — тяга, 25 — регулирующие винты, 26 — скоба, 27 — сердечник удерживающей катушки

Рычаг якоря 15 (рис. 2, а) вращается вокруг оси 16, пропущенной через верхний стальной брус 5. В нижней части рычага 15, состоящего из двух силуминовых щек, зажат стальной якорь 6, а в верхней части — распорная втулка с осью 20, вокруг которой вращается контактный рычаг 19, выполненный из набора дюралюминиевых пластин.

В верхней части контактного рычага укреплен подвижный контакт 18, а снизу — медный башмак с гибкой связью 13, с помощью которой подвижный контакт соединяется с катушкой главного тока 7 и через нее с выводом 10. К нижней части контактного рычага с обеих сторон прикреплены упоры 14, а с правой стороны имеется стальная ось с роликом 21, к которой крепятся одной стороной две отключающие пружины 23. С другой стороны отключающие пружины с помощью регулирующих винтов 25 закреплены в скобе 26, неподвижно установленной на стальном брусе 5.

В отключенном положении система рычагов (рычаг якоря и контактный рычаг) повернута отключающими пружинами 23 вокруг оси 16 до упора якоря 6 в левый стержень П-образного магнитопровода.

Включающая 3 и удерживающая 1 катушки выключателя получают питание от собственных нужд постоянного тока.

Для включения выключателя необходимо сначала замкнуть цепь удерживающей катушки 1, затем — цепь включающей катушки 3. Направление тока в обеих катушках должно быть таким, чтобы магнитные потоки, создаваемые ими, складывались в правом стержне сердечника магнитопровода 9, который служит сердечником включающей катушки; тогда якорь 6 притянется к сердечнику включающей катушки, т. е. окажется в положении «Включено». При этом ось 20 вместе с контактным рычагом 19 повернутся влево, отключающие пружины 23 растянутся и будут стремиться повернуть контактный рычаг 19 вокруг оси 20.

Когда выключатель отключен, магнитный якорь 4 лежит на торце сердечника включающей катушки и при включении выключателя остается притянутым к торцу сердечника суммарным магнитным потоком включающей и удерживающей катушек. Магнитный якорь 4 с помощью тяги 24 связан со стопорным рычагом 22, который не позволяет контактному рычагу повернуться до упора подвижного контакта в неподвижный. Поэтому между главными контактами остается зазор, который может регулироваться изменением длины тяги 24 и должен быть равен 1,5—4 мм.

Если снять напряжение с включающей катушки, то электромагнитные силы, удерживающие якорь 4 в притянутом положении, уменьшатся и пружины 23 с помощью стопорного рычага 22 и тяги 24 оторвут якорь от торца сердечника включающей катушки и повернут контактный рычаг до замыкания главных контактов. Следовательно, главные контакты замкнутся только после того, как будет разомкнута цепь включающей катушки.

Таким образом осуществляется принцип свободного расцепления у выключателей ВАБ-2. Зазор между магнитным якорем 4 (иначе называемым якорем свободного расцепления) и торцом сердечника включающей катушки во включенном положении выключателя должен быть в пределах 1,5—4 мм.

Схема управления предусматривает подачу на включающую катушку кратковременного импульса тока, длительность которого достаточна только для того, чтобы успеть перевести якорь в положение «Включено». После этого цепь включающей катушки автоматически размыкается.

Наличие свободного расцепления может быть проверено следующим способом. Между главными контактами помещают бумажку и замыкают контакт контактора. Происходит включение выключателя, но пока контакт контактора замкнут, главные контакты не должны замкнуться и бумажка может быть свободно вынута из промежутка между контактами., Как только контакт контактора будет разомкнут, магнитный якорь будет оторван от торца сердечника включающей катушки и замкнутся главные контакты. При этом бумажка будет зажата между контактами и ее нельзя будет вынуть.

При включении выключателя слышен характерный двойной удар: первый — от соударения якоря и сердечника включающей катушки, второй — от соударения замкнувшихся главных контактов.

Поляризация выключателя заключается в выборе направления тока в удерживающей катушке в зависимости от направления тока в катушке главного тока.

Для того чтобы выключатель отключил цепь при изменении направления тока в ней, направление тока в удерживающей катушке выбирается таким образом, чтобы магнитные потоки, создаваемые удерживающей катушкой и катушкой главного тока, совпадали по направлению в сердечнике включающей катушки. Следовательно, при протекании тока в прямом направлении ток главной цепи будет способствовать удержанию выключателя во включенном положении.

В аварийном режиме при изменении направления главного тока на обратное изменится направление магнитного потока, создаваемого катушкой главного тока в сердечнике включающей катушки, т. е. магнитный поток катушки главного тока будет направлен против магнитного потока удерживающей катушки и при определенной величине главного тока сердечник включающей катушки размагнитится и отключающие пружины отключат выключатель. Быстродействие определяется в большей степени тем, что в то время как в сердечнике включающей катушки магнитный поток уменьшается, в сердечнике катушки главного тока магнитный поток увеличивается.

Для того чтобы выключатель отключил цепь при увеличении тока выше тока уставки в прямом направлении, выбирают направление тока в удерживающей катушке таким образом, чтобы магнитный поток удерживающей катушки в сердечнике включающей катушки был направлен против магнитного потока катушки главного тока при протекании через нее тока прямого направления. В этом случае с увеличением главного тока увеличивается размагничивание сердечника включающей катушки и при определенной величине главного тока, равной или превышающей ток уставки, выключатель отключается.

Ток уставки в обоих случаях регулируется изменением величины тока удерживающей катушки и изменением зазора 1.

Величина тока удерживающей катушки регулируется изменением величины добавочного сопротивления, включаемого последовательно катушке.

Изменение зазора 1 изменяет сопротивление магнитному потоку катушки главного тока. С уменьшением зазора 1 уменьшается магнитное сопротивление и, следовательно, уменьшается величина отключающего тока. Изменение зазора 1 осуществляется при помощи, регулировочного винта 11.

Зазор 2 между упорами 14 и щеками рычага якоря 15 во включенном положении выключателя характеризует качество замыкания главных контактов и должен быть в пределах 2—5 мм. Завод выпускает выключатели с зазором 2 равным 4—5 мм. Величина зазора 2 определяет угол поворота контактного рычага 19 вокруг оси 20.

Отсутствие зазора 2 (упоры 14 соприкасаются со щеками рычага якоря 15) говорит о плохом контакте или отсутствии контакта между главными контактами. Зазор 2 меньше 2 или больше 5 мм свидетельствует о том, что главные контакты соприкасаются лишь нижним или верхним краем. Зазор 2 может быть мал вследствие большого износа контактов, которые в этом случ

10.12.2016 Без рубрики Нет комментариев