Швидкодіючі вимикачі: пристрій і принцип дії

26 0 Новини високих технологій

На сьогоднішній день люди активно використовують різні електричні пристрої. Деякі з них працюють при досить великих напругах, а тому можуть бути небезпечні. Швидкодіючі вимикачі призначені якраз для включення і відключення електричних ланцюгів, а також для автоматичного завершення цього ланцюга при виникненні короткого замикання.

Загальний опис

Зараз можна сміливо стверджувати, що вимикачі такого роду є одночасно і комутаційної і захисної апаратури. Приміром, у тягових мережах постійного струму, де напруга досягає 3 кВ, при появі короткого замикання сила струму буде різко зростати до 30-40 кА. Природно, що такі колосальні показники сили струму становлять величезну загрозу для будь-якого обладнання, підключеного до цієї мережі. Найчастіше це термічні і динамічні дії, що призводять до виходу з ладу апаратури.


Швидкодіючі вимикачі: пристрій і принцип дії

Відмінність ланцюга постійного струму і необхідність БВ

Тут важливо відзначити, що між ланцюгами змінного і постійного струму є істотна відмінність, з-за якого і потрібне використання швидкодіючих вимикачів. У першому варіанті відбувається періодичне зниження струму до нуля і згасання дуги, у другому ж струм постійно наростає до досягнення певного значення. Причому, як показує практика, потрібно всього кілька сотих секунд, щоб струм досяг максимального значення. З-за цього робити його відключення набагато важче. Крім того, зазвичай відключення ланцюга постійного струму виробляється набагато раніше, ніж струм досягне максимальних значень.
Швидкодіючі вимикачі: пристрій і принцип дії
Швидкодіючі вимикачі зазвичай мають межі відключення від 15 до 27 кА. В залежності від певних параметрів самої ланцюга, такого пристрою буде цілком достатньо для забезпечення своєчасного відключення.


Різновиди

У швидкодіючих вимикачів є спеціальний механізм, що відключає мережу. ЗА принципом дії цього елемента їх можна розділити на дві категорії. Перша категорія - пристрої з пружинним варіантом відключення, де розрив ланцюга досягається за рахунок зусилля потужних вимикаючих пружин. Друга категорія - магнітно-пружинні пристосування. У них також використовується сила пружини, проте до них додається ще й електромагнітне вплив для відключення ланцюга. Крім цього, є ще один пункт, за яким швидкодіючі вимикачі діляться на категорії - здатність реагувати на напрям струму. В даному випадку виділяють поляризовані і неполяризованные апарати. Перший вид здатний провести розрив ланцюга за умови, що струм буде проходити в певному напрямку. Другий же вид буде розмикати ланцюг при досягненні певного значення струму, не звертаючи уваги на те, в якому напрямку він протікає безпосередньо через пристрій.
Швидкодіючі вимикачі: пристрій і принцип дії
Варто відзначити, що раніше випускалися вітчизняні швидкодіючі автоматичні вимикачі, які користувалися широкою популярністю на тягових підстанціях. Тут варто додати, що виробництво деяких моделей даного обладнання вже завершилося, однак вони все ще знаходяться в експлуатації.

Поширені моделі

Раніше досить активно випускалися і застосовувалися такі типи БВ, як АБ-2/4 ВАБ-28 і ВАБ-43. На сьогоднішній же день їм на зміну йдуть такі пристрої, як швидкодіючі вимикачі ВАБ-49 і ВАБ-50 а також їх різні модифікації. Проте тут варто відзначити одну важливу деталь. Швидкодіючий вимикач постійного струму АБ-2/4 не випускається вже пару десятків років, проте все ще знаходиться в активній експлуатації на різного роду електричних ділянках з постійним струмом. Він розрахований на номінальний робочий струм 2 кА і на напругу 4 кВ.
Швидкодіючі вимикачі: пристрій і принцип дії

Пристрій АБ-2/4

Для кріплення даного приладу нього є чотири ізолятора, які розташовуються на рамі спеціальної викочування вози. У конструкції є магнітопровід, які є основною електромагнітного вимикача. Пристрій швидкодіючого вимикача передбачає наявність спеціальної дугогасительной камери. В даному випадку вона представлена лабиринтно-цільовим типом і здатна розтягнути дугу до 45 метра. Для її функціонування необхідно магнітне дуття, яке в даному випадку розвивається за рахунок потужних полюсів, розташованих зовні по обидва боки камери. Дроти не знаходяться без захисту, а вбудовані в спеціальний магнітопровід. З двох сторін від такого проводу розташовується камера котушки магнітного дуття. Вгорі стінки даної камери дещо розходяться і тут же розташовуються кілька, що чергуються між собою клиновидних перегородок, утворюють необхідний лабіринт. Таким чином, вдається створити щілину зигзагоподібного типу, за допомогою якої вдається розтягувати дугу.
У самій верхній частині камери лабіринт переривається. Тут розташовуються спеціальні пламегасітельние решітки, які представлені у вигляді декількох пакетів тонких сталевих пластин. Вони призначені для охолодження, а також для деіонізації газів і полум'я, якими супроводжується поява дуги.
Швидкодіючі вимикачі: пристрій і принцип дії

Підключення до електричної мережі

Робота швидкодіючого вимикача полягає в рызмыкании ланцюга при КЗ і включення/відключення. Для цього в конструкції є два спеціальних контактних виводу. Вони призначені для підключення БВ до електричної мережі. Підключення здійснюється через електричні шини. В конструкції також є шунт індуктивного типу, який представлений у вигляді пакета з кількома сталевими пластинами, ізольованими один від одного і одягненими на мідну шину. БВ має блок контактів. Вони пов'язані з головними контактами, розташованими в нижній частині дугогасительной камери. Ця зв'язок здійснюється за рахунок системи тяг і важелів.
Швидкодіючі вимикачі: пристрій і принцип дії

Пристрій вимикача електромагнітного типу

Механізм електромагнітного вимикача розташовується на спеціальній рамі литого типу з чавуну. Механізм має магнітопроводом, який представлений двома литими брусами з прямокутним перетином. Вони, в свою чергу, скріплені між собою стрижень круглого перетину, а на нього надівається ще одна деталь - тримає котушка. На одному з брусів також розташовується магнітопровід П-образного виду. Він представлений декількома сталевими пластинами, кожна з яких, ізольована від іншої. У магнітопровода є два стрижня. Стержень правий призначений для кріплення включає котушки. Лівий же несе размагничивающий виток головного струму, іншими словами, котушку автоматичного відключення ланцюга. Крім цього, тут є додаткова котушка для калібрування. Вона здатна імітувати головний виток під час проведення настройки приладу.

Інший брус, в свою чергу, знаходиться між двома щоками". Тут є спеціальна вісь, призначена для кріплення якоря, який також набраний з окремих сталевих пластин. Під час повороту якоря залишається зазор між ним і брусом. На даній осі між щоками також закріплений важіль, що впливає на рухомі контакти. Для впливу на важіль є спеціальна вимикаюча пружина, яка відтягує його вправо. Важіль, в свою чергу, з'єднаний з елементом витком за допомогою гнучкого провідника, виконаного з мідної фольги. Паралельно цьому ж витка включається і індуктивний шунт. У вимикача є і нерухомий контакт, який послідовним з'єднанням кріпиться до котушки магнітного дуття. Для підключення до зовнішнього ланцюга у БВ є два вивідних контакту.
Швидкодіючі вимикачі: пристрій і принцип дії

Включення приладу на прикладі СБ-11

Варто відзначити, що включення обладнання здійснюється в два кроки. Після включення пристрою натисненням кнопки ВУ здійснюється подача напруги по дроту 20 А на утримуючу котушку. ПІД час протікання струму через цей елемент, буде створюватися потік, який зазвичай позначається буквою Ф. Однак він є ослабленим. Це відбувається з-за того, що вона замикається через повітряний зазор, наявний між полюсами електромагніту, так як якір все ще не притиснутий до полюсів.

"Повернення захисту"

У автоматичних вимикачів є кнопка "повернення захисту", після натискання якої починається подача електричного живлення на вентиль. В цей же час стиснене повітря починає надходити в циліндри пневматичного привода. Поршень одного з циліндрів буде підніматися, повертаючи тягу по ходу годинникової стрілки. З-за цього буде відбуватися розтягнення відключає пружини. З-за того, що разом з тягою переміщуються вгору і стрижні, буде відбуватися обертання магнітопровода навколо осі, але вже проти годинникової стрілки. Разом з переміщенням поршня першого, в рух приходить і другий, переміщаючись вниз, під впливом стиснутого повітря. У поршня є штовхач, який при переміщенні вниз, буде впливати на контактний важіль і якір. Він буде здійснювати обертання якоря до тих пір, поки той не пригорнеться до полюсів електричного магніту. В цей же час між головними контактами все ще залишається зазор. Це відбувається з-за того, що подальший хід контактного важеля обмежується магнітопроводом, поверненим йому назустріч. Після цього утримує потік, раніше позначений як Ф, буде посилюватися, так як проходить через якір, тим самим міцно утримуючи його. Після цього кнопка "повернення захисту" відпускається, і практично вся система повертається у вихідне положення, крім якоря, який залишається щільно притиснутим до полюсів. Магнітопровід буде відпущений, і почне обертатися за годинниковою стрілкою до тих пір, поки не замкне головні контакти.

Швидкодіючий вимикач БВП-5

Як і інші типи даного пристрою, цей призначається для розриву ланцюга і її захисту від КЗ. Що стосується конструкції, то є кілька основних частин: корпус, привід пневматичного типу, КУ, утримуючий пристрій електромагнітного типу, система гасіння дуги, механізми блокування. Перш ніж перейти до ремонту швидкодіючого вимикача цього типу, необхідно повністю послабити натяг вимикаючих пружин. Після цього можна перейти до знімання пневматичних пружин. Після цього всі рухомі частини пристрою будуть звільнені від натягу і їх можна буде повернути в будь-яку сторону, зручну для ремонту. Що стосується поломок, то найчастіше це забруднення місць дотику якоря і магнітопровода, що вирішити досить просто звичайної очищенням. Іноді трапляється так, що відбувається зачіпання важеля за стінки камери гасіння дуги. Що стосується ремонту самої дугогасительной камери, то для цього зазвичай знімають деионные решітки, зовнішні стінки і її внутрішні перегородки. Решітка розбирається і ретельно очищається від нагару і окислів.

Швидкодіючий вимикач електровоза

БВ відмінно підходять для відключення тягових двигунів при різноманітних їх несправності. Вони часто використовуються на електровозах. Приміром, на ЧС2 встановлюється такий тип БВ, як 12НС. Він є пневматичний привід, а конструкція складається з таких основних вузлів, як несуча рама, отключающее реле автоматичного контактного типу, пристрій гасіння дуги, пневмопривід, і блокувальні або ж допоміжні контакти. Номінальна робоча напруга швидкодіючого вимикача для електровоза такого типу - 3 кВ, а номінальний струм - 2 кА.