întrerupătoare de circuit DC

Întreruptoarele de circuit DC sunt utilizate pentru a deconecta un circuit sub sarcină. La substațiile de tracțiune, întrerupătoarele sunt folosite pentru a deconecta liniile de alimentare de 600 V în timpul curenților de suprasarcină și scurtcircuit și pentru a deconecta curentul invers al redresoarelor în timpul reaprinderii sau defectării supapelor (adică scurtcircuite interne în timpul funcționării blocului în paralel).

Stingerea arcului prin întrerupătoare automate are loc în aer pe cornurile arcului. Extinderea arcului se poate face folosind o suflare magnetică sau în camere înguste.

În toate cazurile de deconectare a circuitului și de formare a unui arc electric, are loc o mișcare naturală ascendentă a arcului împreună cu mișcarea aerului încălzit de acesta, adică.

Pe substații de tracțiune aplicat în principal întrerupătoarelor de circuit de mare viteză.

Orez. 1. Oscilograme de curent și tensiune atunci când curentul de scurtcircuit este oprit: a-comutator rapid, b-comutator de mare viteză

Timpul total T de întrerupere a curentului de scurtcircuit sau suprasarcină de către întrerupător este format din trei părți principale (Fig. 1):

T = tO + t1 + t2

unde t0 este timpul de creștere a curentului în circuitul care trebuie întrerupt la valoarea curentului de reglare, adică la valoarea la care este acționat dispozitivul de deconectare al întreruptorului automat; t1 este timpul de deschidere al întreruptorului propriu, adică. timpul de la momentul în care este atins curentul de reglare până la momentul în care contactele întreruptorului încep să diverge; t2 — timpul de ardere a arcului.

Timpul de creștere a curentului în circuitul t0 depinde de parametrii circuitului și de setarea comutatorului.

Timpul de declanșare intern t1 depinde de tipul comutatorului: pentru comutatoarele fără viteză mare, timpul de declanșare intern este în intervalul 0,1-0,2 s, pentru comutatoarele de mare viteză - 0,0015-0,005 sec.

Timpul de arc t2 depinde de valoarea curentului de întrerupt și de caracteristicile întreruptoarelor.

Timpul total de declanșare al întreruptorului de mare viteză este în intervalul 0,15-0,3s, pentru viteza mare-0,01-0,03s.

Datorită timpului de declanșare inerent scurt, întrerupătorul de circuit de mare viteză limitează valoarea maximă a curentului de scurtcircuit în circuitul protejat.

La substațiile de tracțiune se folosesc întrerupătoare automate DC de mare viteză: VAB-2, AB-2/4, VAT-43, VAB-20, VAB-20M, VAB-28, VAB-36 și altele.

Comutatorul VAB-2 este polarizat, adică răspunde la curent într-o singură direcție - înainte sau înapoi, în funcție de setarea comutatorului.

În fig. 2 prezintă mecanismul electromagnetic al întreruptorului DC.

Orez. 2.Mecanismul electromagnetic al întreruptorului VAB -2: a — deconectarea întreruptorului, b — limitele de uzură limită a contactelor întreruptorului VAB -2, (A — grosimea minimă a contactului fix este de 6 mm, B — grosimea minimă a contactului mobil este de 16 mm); 1 — bobină de susținere, 2 — circuit magnetic, 3 — bobină de comutare, 4 — armătură magnetică, 5 — șină de oțel superioară, 6 — ancora, 7 — bobină principală, 8 — bobină de calibrare, 9 — circuit magnetic în formă de U, 10 — curent de ieșire curent, 11 — șurub de reglare, 12 — placă de manevră, 13 — conexiune flexibilă, 14 — opritor, 15 — pârghie de ancorare, 16 — axa pârghiei de ancorare, 17 — contact fix, 18 — contact mobil, 19 — pârghie de contact, 20 — pârghie de contact axială, 21 — axă cu rolă, 22 — pârghie de blocare, 23 — arcuri de închidere, 24 — bară de tracțiune, 25 — șuruburi de reglare, 26 — clemă, 27 — miezul bobinei de susținere

Pârghia de ancorare 15 (Fig. 2, a) se rotește în jurul axei 16 care trece prin tija de oțel superioară 5. În partea inferioară a pârghiei 15, formată din doi obraji de silimin, este strânsă o ancoră de oțel 6, iar în partea superioară. parte este un distanțier un manșon cu o axă 20 în jurul căreia se rotește pârghia de contact 19, realizat dintr-un set de plăci din duraluminiu.

Un contact mobil 18 este fixat în partea superioară a pârghiei de contact, iar dedesubt este fixat un sabot de cupru cu o conexiune flexibilă 13, cu ajutorul căruia contactul mobil este conectat la bobina principală de curent 7 și prin aceasta la borna 10. În partea inferioară a pârghiei de contact, opritoarele 14 sunt atașate pe ambele părți, iar pe partea dreaptă există o axă de oțel cu o rolă 21, la care sunt atașate două arcuri de închidere 23 pe o parte.

În poziția oprită, sistemul de pârghii (pârghie de armătură și pârghie de contact) este rotit de arcurile de oprire 23 în jurul axei 16 până când armătura 6 se oprește în tija stângă a circuitului magnetic în formă de U.

Bobinele de închidere 3 și de reținere 1 ale întreruptorului sunt alimentate de propriile cerințe DC.

Pentru a porni comutatorul, trebuie să închideți mai întâi circuitul bobinei de reținere 1, apoi circuitul bobinei de închidere 3. Direcția curentului în ambele bobine ar trebui să fie astfel încât fluxurile magnetice generate de acestea să se adauge la miezul potrivit. a circuitului magnetic 9, care servește ca miez al bobinei de închidere; atunci armătura 6 va fi atrasă de miezul bobinei de închidere, adică va fi în poziția «On». În acest caz, axa 20 împreună cu pârghia de contact 19 se vor roti spre stânga, arcurile de decuplare 23 se vor întinde și tinde să rotească pârghia de contact 19 în jurul axei 20.

Când întrerupătorul este oprit, armătura 4 se sprijină pe partea de capăt a bobinei de închidere și, când întrerupătorul este pornit, rămâne atrasă de capătul miezului de fluxul magnetic comun al bobinelor de închidere și de reținere. Armătura magnetică 4 prin intermediul unei tije 24 este conectată la pârghia de blocare 22, ceea ce nu permite pârghiei de contact să se rotească la limitatorul contactului mobil în cel fix. Prin urmare, între contactele principale rămâne un spațiu, care poate fi reglat prin modificarea lungimii tijei 24 și ar trebui să fie egal cu 1,5-4 mm.

Dacă tensiunea este îndepărtată din bobina de închidere, atunci forțele electromagnetice care țin armătura 4 în poziția atrasă se vor reduce, iar arcurile 23 cu ajutorul pârghiei de blocare 22 și tija 24 vor rupe armătura de la capătul miezului. a bobinei de închidere și rotiți pârghia de contact până când contactele principale se închid. Prin urmare, contactele principale se vor închide numai după deschiderea bobinei de închidere.

În acest fel, principiul declanșării libere este realizat pentru întrerupătoarele VAB-2. Distanța dintre armătura magnetică 4 (altfel numită armătură de declanșare liberă) și partea de capăt a miezului de închidere a bobinei în poziția de pornire a comutatorului ar trebui să fie între 1,5-4 mm.

Circuitul de comandă asigură alimentarea unui impuls de curent de scurtă durată către bobina de închidere, a cărui durată este suficientă doar pentru a avea timp pentru a muta armătura în poziția «On». Circuitul bobinei de închidere este apoi deschis automat.

Disponibilitatea călătoriei gratuite poate fi verificată după cum urmează. Între contactele principale este plasată o foaie de hârtie, iar contactul contactorului este închis. Întrerupătorul este pornit, dar în timp ce contactul contactorului este închis, contactele principale nu trebuie închise, iar hârtia poate fi îndepărtată liber din golul dintre contacte. De îndată ce contactorul contactorului se deschide, armătura magnetică se va rupe de capătul miez al bobinei de închidere și contactele principale se vor închide. În acest caz, bucata de hârtie va fi presată între contacte și nu va putea fi îndepărtată.

Când comutatorul este pornit, se aude un zgomot dublu caracteristic: primul este de la ciocnirea armăturii și miezul bobinei de închidere, al doilea este de la ciocnirea contactelor principale închise.

Polarizarea comutatorului constă în alegerea direcției curentului în bobina de reținere, în funcție de direcția curentului din bobina de curent principal.

Pentru ca comutatorul să oprească circuitul atunci când direcția curentului din acesta se schimbă, direcția curentului în bobina de reținere este aleasă astfel încât fluxurile magnetice create de bobina de reținere și bobina de curent principal să coincidă în direcția în miezul bobinei de închidere. Prin urmare, atunci când curentul curge în direcția înainte, curentul circuitului principal va ajuta la menținerea întreruptorului în poziția închis.

În modul de urgență, când direcția curentului principal este inversată, direcția fluxului magnetic creat de bobina de curent principal în miezul bobinei de închidere se va schimba, adică. fluxul magnetic al bobinei de curent primar va fi îndreptat împotriva fluxului magnetic al bobinei de reținere și la o anumită valoare a curentului primar miezul bobinei de închidere va fi demagnetizat și arcurile de deschidere vor deschide întrerupătorul. Viteza de răspuns este determinată într-o măsură mai mare de faptul că în timp ce în miezul bobinei de comutare fluxul magnetic scade, în miezul bobinei de curent principal fluxul magnetic crește.

Pentru ca comutatorul să oprească circuitul atunci când curentul crește peste curentul direct setat, direcția curentului din bobina de reținere este aleasă astfel încât fluxul magnetic al bobinei de reținere din miezul bobinei de închidere să fie direcționat împotriva fluxul magnetic al bobinei de curent principal, atunci când curentul direct trece prin ea.În acest caz, pe măsură ce curentul de bază crește, demagnetizarea miezului bobinei de închidere crește, iar la o anumită valoare a curentului de bază, egală sau mai mare decât curentul de reglare, întrerupătorul se deschide.

Curentul de reglare în ambele cazuri este ajustat prin modificarea valorii curentului a bobinei de reținere și prin modificarea intervalului δ1.

Mărimea curentului bobinei de reținere este ajustată prin variarea mărimii rezistenței suplimentare conectate în serie cu bobina.

Modificarea intervalului δ1 modifică rezistența fluxului magnetic al bobinei de curent primar. Pe măsură ce intervalul δ1 scade, rezistența magnetică scade și, prin urmare, magnitudinea curentului de rupere scade. Interfața δ1 este modificată folosind șurubul de reglare 11.

Distanța δ2 dintre opritoarele 14 și obrajii pârghiei armăturii 15 în poziția de pornire a comutatorului caracterizează calitatea închiderii contactelor principale și ar trebui să fie între 2-5 mm. Instalația produce chei cu un spațiu δ2 egal cu 4-5 mm. Mărimea spațiului δ2 determină unghiul de rotație al pârghiei de contact 19 în jurul axei 20.

Absența unui spațiu δ2 (opritoarele 14 sunt în contact cu obrajii pârghiei armăturii 15) indică un contact slab sau lipsa contactului între contactele principale. O distanță δ2 mai mică de 2 sau mai mare de 5 mm indică faptul că contactele principale sunt în contact doar la marginea inferioară sau superioară. Diferența δ2 poate fi mică din cauza uzurii mari a contactelor, care sunt apoi înlocuite.

Dacă dimensiunile contactelor sunt suficiente, atunci intervalul δ2 este ajustat prin deplasarea întregului mecanism de comutare de-a lungul cadrului întreruptorului.Pentru a muta mecanismul, sunt eliberate două șuruburi care fixează mecanismul de cadru.

Distanța dintre contactele principale în poziția deschisă trebuie să fie egală cu 18-22 mm. Apăsarea contactelor principale pentru comutatoarele cu un curent nominal de până la 2000 A inclusiv ar trebui să fie în intervalul 20-26 kg, iar pentru comutatoarele cu un curent nominal de 3000 A - în intervalul 26-30 kg.

În fig. 2, b prezintă sistemul mobil al comutatorului cu desemnarea limitei de uzură a contactelor. Contactul mobil este considerat uzat când dimensiunea B devine mai mică de 16 mm, iar contactul fix când dimensiunea A devine mai mică de 6 mm.

În fig. 3 prezintă o schemă detaliată de control a întreruptorului VAB-2.Schema asigură furnizarea unui impuls de scurtă durată bobinei de închidere și nu permite pornirea repetată atunci când butonul de alimentare este apăsat timp îndelungat, de exemplu. previne „sunetul”. Bobina de reținere este încărcată continuu cu curent.

Pentru a porni comutatorul, apăsați butonul «On», închizând astfel circuitul bobinelor contactorului K și blocarea RB. În acest caz, este activat doar contactorul care închide circuitul bobinei de închidere VK.

De îndată ce armătura ia poziția «Pornit», contactele auxiliare de închidere ale întreruptorului BA se vor închide și contactele de deschidere se vor deschide. Unul dintre contactele auxiliare ocolește bobina contactorului K, care va întrerupe circuitul bobinei de închidere. În acest caz, întreaga tensiune de linie va fi aplicată bobinei releului de blocare RB, care, după acționare, manipulează din nou bobina contactorului cu contactele sale.

Pentru a închide din nou comutatorul, deschideți butonul de pornire și închideți-l din nou.

Rezistența de descărcare CP conectată în paralel cu bobina de reținere DC servește la reducerea supratensiunii în circuit deschis a bobinei. Rezistența reglabilă a LED-ului oferă posibilitatea de a varia curentul bobinei de reținere.

Curentul nominal al bobinei de reținere la 110 V este de 0,5 A, iar curentul nominal al bobinei de închidere la aceeași tensiune și conexiune paralelă a celor două secțiuni este de 80 A.

Orez. 3. Schema de conexiuni pentru controlul întreruptorului VAB-2: Oprit. — buton de oprire, DC — bobină de menținere, LED — rezistență suplimentară, CP — rezistență de descărcare, BA — comutator contacte auxiliare, LK, LZ — lămpi de semnalizare roșii și verzi, Incl. — buton de alimentare, K — contactor și contactul acestuia, RB — releu de blocare și contactul acestuia, VK — bobină de închidere, AP — comutator automat

Sunt admise fluctuații ale tensiunii circuitelor de lucru de la - 20% la + 10% din tensiunea nominală.

Timpul total de deconectare a circuitului de la întrerupătorul VAB-2 este de 0,02-0,04 sec.

Stingerea arcului, atunci când întrerupătorul întrerupe circuitul sub sarcină, are loc în jgheabul arcului prin intermediul unei explozii magnetice.

Bobina de umflare magnetică este de obicei conectată în serie cu contactul principal fix al comutatorului și este o rotire a barei colectoare principale, în interiorul căreia se află un miez din bandă de oțel. Pentru a concentra câmpul magnetic în zona de arc din contacte, miezul bobinei de explozie magnetică din întrerupătoare are părți poli.

Camera de stingere a arcului (Fig. 4) este o cutie plată din azbociment, în interiorul căreia sunt realizate două despărțitori longitudinale 4. În cameră este instalat un corn 1, în interiorul căruia trece axa de rotație a camerei.Acest claxon este conectat electric la contactul mobil. Un alt claxon 7 este fixat pe un contact staționar. Pentru a asigura o tranziție rapidă a arcului de la contactul mobil la cornul 1, distanța cornului de la contact nu trebuie să fie mai mare de 2-3 mm.

Arcul electric care apare la oprirea între contactele 2 și 6 sub acțiunea unui câmp magnetic puternic al bobinei magnetice de umflare 5 este suflat rapid peste coarnele 1 și 7, prelungit, răcit de contracurent de aer și de pereții camera în fante înguste între pereți despărțitori și se sting rapid. Se recomanda amplasarea placilor ceramice in peretii camerei in zona de stingere a arcului.

Camerele de stingere a arcului pentru întrerupătoare de circuit pentru tensiuni de 1500 V și mai mult (Fig. 5) diferă de camerele pentru tensiuni de 600 V în dimensiuni mari și prezența unor găuri în pereții exteriori pentru ieșirea gazelor și un dispozitiv suplimentar pentru detonație magnetică .

Orez. 4. Camera de stingere a arcului a întreruptorului VAB -2 pentru o tensiune de 600 V: 1 și 7 — claxone, 2 — contact mobil, 3 — pereți exteriori, 4 — despărțitori longitudinali, 5 — bobină de explozie magnetică, 6 — contact fix

Orez. 5. Camera de stingere a arcului întreruptorului VAB -2 pentru o tensiune de 1500 V: a — camera camerei, b — circuit de stingere a arcului cu o explozie magnetică suplimentară; 1 — contact mobil, 2 — contact fix, 3 — bobină detonantă magnetică, 4 ȘI 8 — claxoane, 5 și 6 — claxone auxiliare, 7 — bobină magnetică detonantă auxiliară, I, II, III, IV — poziția arcului în timpul stingerii

Dispozitivul pentru suflare magnetică suplimentară este format din două cornuri auxiliare 5 și 6, între care este conectată bobina 7. Pe măsură ce arcul este extins, acesta începe să se închidă prin cornurile auxiliare și bobina, care, datorită curentului care circulă prin el. , creează un șoc magnetic suplimentar. Toate camerele au plăci metalice la exterior.

Pentru stingerea rapidă și stabilă a arcului, distanța dintre contacte trebuie să fie de cel puțin 4-5 mm.

Corpul comutatorului este realizat dintr-un material nemagnetic - silimină - și este conectat la un contact mobil, astfel încât în ​​timpul funcționării acesta este sub tensiune de lucru maximă.

Comutator DC automat de mare viteză BAT-42

Funcționarea întrerupătoarelor de curent continuu

În timpul funcționării, este necesar să se monitorizeze starea contactelor principale. Căderea de tensiune între ele la sarcina nominală ar trebui să fie de 30 mV.

Oxidul este îndepărtat de pe contacte cu o perie de sârmă (periere). Când apare căderea, acestea sunt îndepărtate cu o pilă, dar contactele nu trebuie alimentate pentru a-și restabili forma plată inițială, deoarece acest lucru duce la uzura rapidă a acestora.

Este necesar să curățați periodic pereții camerei de stingere a arcului de depuneri de cupru și cărbune.

La revizuirea unui întrerupător de curent continuu se verifică izolarea bobinelor de reținere și de închidere față de corp, precum și rezistența de izolație a pereților camerei de arc. Izolarea camerei arcului se verifică prin aplicarea tensiunii între contactele principale mobile și fixe cu camera închisă.

Înainte de a pune comutatorul în funcțiune după reparații sau depozitare pe termen lung, camera trebuie uscată timp de 10-12 ore la o temperatură de 100-110 ° C.

După uscare, camera se montează pe întrerupător și se măsoară rezistența de izolație între cele două puncte ale camerei opuse contactelor mobile și fixe atunci când acestea sunt deschise. Această rezistență trebuie să fie de cel puțin 20 ohmi.

Setarile intrerupatorului sunt calibrate intr-un laborator cu curent obtinut de la un generator de joasa tensiune cu o tensiune nominala de 6-12 V.

La substație, întreruptoarele sunt calibrate cu curent de sarcină sau folosind un reostat de sarcină la o tensiune nominală de 600 V. Se poate recomanda o metodă de calibrare a întrerupătoarelor de curent continuu folosind o bobină de calibrare de 300 de spire de fir PEL cu un diametru de 0,6 mm, montat pe miezul bobinei de curent principal. Prin trecerea unui curent continuu prin bobină, valoarea setării curentului este setată în funcție de numărul de amperi-tururi în momentul în care comutatorul este oprit. Întrerupătoarele primei versiuni, care au fost produse mai devreme, diferă de comutatoarele din a doua versiune prin prezența unei supape de ulei.