Лабораторная работа: Малообъёмные масляные и вакуумные выключатели
малые габариты и вес;
лёгкость и простота адаптации в любые типы КРУ, КСО;
возможность использования в широком диапазоне питающего оперативного напряжения вторичных цепей;
необслуживаемость на протяжении всего срока эксплуатации.
низкая трудоемкость производства и, как следствие, умеренная цена.
Вакуумные выключатели BB/TEL имеют сертификаты соответствия стандарту международной электротехнической комиссии МЭК 56, сертификат соответствия ГОСТ 687-78.
Для управления выключателями отделение устройств управления промышленной группы «Таврида Электрик» выпускает блоки управления серий BU/TEL, БУ/TЕl.
Структура условного обозначения выключателей
Пример записи обозначения выключателя напряжением 10 кВ с номинальным током отключения 12,5 кА, номинальным током 630 А , климатического исполнения У2, конструктивного исполнения 45 по каталогу: Выключатель вакуумный ВВДЕ1.-10-12,5/630-У2-45 ИТЕА674152.003ТУ.
Основные части и узлы в отличие от большинства существующих выключателей, в основу устройства BB/TEL заложен принцип раздельного управления контактами вакуумных дугогасительных камер фаз аппарата. Данный принцип позволил существенно уменьшить количество движущихся частей привода.
Вакуумные дуга гасительные камеры установлены внутри полых опорных изоляторов, закрепленных на общем основании. Подвижные контакты дугогасительных камер жестко соединены со своими Приводами посредством изоляционных тяг, которые также располагаются внутри опорных изоляторов. Таким образом, все элементы конструкции полюса имеют общую ось симметрии, вдоль которой совершают 1 возвратно-поступательное движение детали механизма. Это позволяет существенно упростить кинематическую схему BB/TEL, отказаться от применения нагруженных шарнирных и рычажных звеньев, что, в свою очередь, делает возможным создание коммутационного аппарата с высоким механическим ресурсом, не требующего обслуживания и регулировки в течение всего срока службы. Приводы фаз располагаются внутри основания выключателя. Они механически соединены между собой посредством общего вала, который выполняет три функции: Обеспечивает синхронизацию фаз, предохраняя от неполнофазных режимов работы Приводит в действие вспомогательные контакты выключателя
Обеспечивает механическую блокировку работы РУ, в котором установлен BB/TEL. управляет визуальными индикаторами положения BBAEL
На иллюстрации представлен пример конструкции выключателя с номинальным током 1000 А. Конструкция выключателя с номинальным током 1600 А аналогична, но имеет отличия в части устройства элементов главной токоведущей цепи с целью обеспечения большей пропускной способности.
Электромагнитный привод с магнитной защелкой
Электромагнитный привод может находиться в двух устойчивых положениях - ОТКЛЮЧЕНО и ВКЛЮЧЕНО.
Фиксация якоря в этих положениях производится без применения механических защелок, и обеспечивается:
силой упругости отключающей пружины в положении ОТКЛЮЧЕНО;
силой, создаваемой остаточным магнитным потоком кольцевого постоянного магнита, в положении ВКЛЮЧЕНО.
Операция включения и отключения производится путем подачи управляющих импульсов напряжения разной полярности на однообмоточную катушку электромагнитного привода.
Вакуумные дугогасительные камеры
В момент размыкания контактов в вакуумном промежутке коммутируемый ток инициирует возникновение электрического разряда, называемого «вакуумная дуга». Существование вакуумной дуги поддерживается за счет металла, испаряющегося с поверхности контактов в вакуумный промежуток. Плазма, образованная ионизированными парами металла, является проводником тока и поддерживает его протекание между контактами до момента перехода тока через ноль. В этот момент дуга гаснет, а оставшиеся пары металла мгновенно (за 7-10 микросекунд) конденсируютсУна поверхности контактов и других деталей дугогасительной камеры, восстанавливая электропрочность вакуумного промежутка. В это же время на разведенных контактах восстанавливается приложенное к ним напряжение. Если при восстановлении напряжения на поверхности контакта (как правило, анода) остаются перегретые участки, они могут служить источником эмиссии заряженных частиц, вызывающих пробой вакуумного промежуткам последующим протеканием тока через него. Для избежания подобных отказов необходимо управлять вакуумной дугой, равномерно распределяя тепловой поток по всей поверхности контактов. Наиболее эффективным способом управления дугой является наложение на нее продольного (сона-правленного с направлением тока) магнитного поля, которое индуцируется самим током. Данный способ применен в вакуумных дугогаси-тельных камерах, которые разработаны и производятся предприятием «Таврида Электрик». Эта конструкция имеет явные преимущества: Высокая отключающая способность Минимальные габариты и вес Малая величина тока среза (4-5 ампер), ограничивающая коммутационные перенапряжения до безопасных величин Продольное магнитное поле минимизирует коммутационный износ контактов (эрозию) и обеспечивает значительный коммутационный ресурс.
В отключенном положении выключателя контакты вакуумной камеры (ВДК) удерживаются в разомкнутом состоянии действием отключающей пружины, которое передается на подвижный контакт ВДК посредством тягового изолятора. Для включения модуля на обмотку электромагнитного привода разряжается предварительно заряженный включающий конденсатор блока управления. Импульс тока, протекающего по обмотке электромагнитного привода в результате разряда конденсатора, создает магнитное поле в зазоре между якорем и плоским магнитопроводом.
По мере роста тока в обмотке электромагнитного привода сила электромагнитного притяжения между якорем и плоским магнитопроводом возрастает до величины, превышающей силу удержания, создаваемую пружиной отключения. В этот момент якорь привода начинает двигаться по направлению к магнитопроводу, толкая тяговый изолятор и подвижный контакт ВДК (линия 1 на рисунке). В процессе движения якоря по направлению к магнитопроводу воздушный зазор уменьшается, благодаря чему сила притяжения якоря увеличивается. Быстро растущая электромагнит-чая сила стремительно ускоряет движущиеся части модуля до скорости примерно 1 м/с.
По мере роста тока в обмотке электромагнитного привода сила электромагнитного притяжения между якорем и плоским магнитопроводом возрастает до величины, превышающей силу удержания, создаваемую пружиной отключения. В этот момент якорь привода начинает двигаться по направлению к магнитопроводу, толкая тяговый изолятор и подвижный контакт ВДК (линия 1 на рисунке). В процессе движения якоря по направлению к магнитопроводу воздушный зазор уменьшается, благодаря чему сила притяжения якоря увеличивается. Быстро растущая электромагнит-чая сила стремительно ускоряет движущиеся части модуля до скорости примерно 1 м/с. Такая скорость является оптимальной для процесса включения и позволяет избежать дребез- га контактов при их соударении, существенно снижая при этом вероятность пробоя вакуумного промежутка до момента замыкания контактов (линия 2 на рисунке). Ускоряющийся якорь генерирует в витках обмотки электромагнитного привода противо-ЭДС, которая препятствует дальнейшему нарастанию тока в обмотке и даже несколько снижает его (участок 1-2 на рисунке). В момент замыкания контактов (линия 2 на рисунке) подвижный контакт останавливается, а якорь продолжает свое движение еще на 2 миллиметра, поджимая контакты через пружину дополнительного поджатия контактов. Достигнув плоского магнитопровода, якорь останавливается, примагнитившись к магнитопроводу привода (линия 2а на рисунке). В момент остановки якоря он перестает индуцировать противо-ЭДС, что приводит к росту тока, необходимого для насыщения кольцевого постоянного магнита до достижения им необходимых магнитных свойств (участок 2а-3 на рисунке). Намагниченный до насыщения кольцевой магнит создает мощный остаточный магнитный поток, достаточный для удержания якоря привода (и соответственно, контактов модуля) во включенном положении даже после отключения включающего тока вспомогательным контактом (линия 3 на рисунке).
Испытания на стойкость к механическим воздействиям показали, что усилие удержания, развиваемого постоянным магнитом, достаточно для того, чтобы удерживать модуль во включенном положении так долго, как это необходимо по условиям эксплуатации, даже при воздействии вибрационных и ударных нагрузок. Отключающая пружина привода также сжимается в процессе движения якоря, накапливая потенциальную энергию для выполнения операции отключения модуля. Перемещение якоря передается на синхронизирующий вал, поворачивая его в процессе перемещения на угол 44°, для обеспечения индикации состояния модуля, управления вспомогательными контактами и приведения в действие блокировочных механизмов распредустройства.
Для отключения выключателя на обмотку электромагнитного привода разряжается предварительно заряженный отключающий конденсатор блока управления, обеспечивающий протекание через обмотку в течение 15-20 миллисекунд тока в направлении, противоположном току включения (участок 4-5 на рисунке). Ток отключения частично размагничивает постоянный магнит, ослабляя силу магнитного притяжения якоря к плоскому магнитопроводу. Совместное воздействие отключающей пружины и пружины дополнительного поджатия контактов является достаточным для того, чтобы «оторвать» примагниченный якорь от магнито-провода (линия 4а). Возникающий воздушный зазор в приводе резко уменьшает силу притяжения, якорь под действием пружин интенсивно разгоняется и после 2 миллиметров свободного движения рывком увлекает за собой тяговый изолятор и подвижный контакт ВДК. Усилие стартового рывка на подвижном контакте может достигать величины 2000 Н, что позволяет эффективно разрывать точки микросварок на поверхности контактов, которые могут возникать из-за термического воздействия токов короткого замыкания.