DC effektbrytere

DC effektbrytere brukes til å koble fra en krets under belastning. Ved trekkstasjoner brukes brytere for å koble fra 600 V kraftledninger under overbelastning og kortslutningsstrømmer og for å koble fra omvendt strøm til likerettere under tilbaketenning eller ventilsvikt (dvs. interne kortslutninger under parallellblokkdrift).

Bueslukking med automatiske brytere skjer i luften på buehorn. Bueforlengelse kan gjøres ved hjelp av en magnetisk eksplosjon eller i trange sporkamre.

I alle tilfeller av frakobling av kretsen og dannelsen av en elektrisk lysbue, oppstår en naturlig oppadgående bevegelse av lysbuen sammen med bevegelsen av luften som varmes opp av den, dvs.

På trekkstasjoner hovedsakelig brukt på høyhastighets effektbrytere.

Ris. 1. Oscillogrammer av strøm og spenning når kortslutningsstrømmen er slått av: a-hurtigbryter, b-høyhastighetsbryter

Den totale tiden T for avbrudd av kortslutnings- eller overbelastningsstrømmen av effektbryteren består av tre hoveddeler (fig. 1):

T = tO + t1 + t2

hvor t0 er stigningstidspunktet for strømmen i kretsen som skal slås av til verdien av innstillingsstrømmen, dvs. til verdien ved hvilken utkoblingsanordningen til effektbryteren aktiveres; t1 er åpningstiden til egen effektbryter, dvs. tiden fra det øyeblikket innstillingsstrømmen nås til det øyeblikket bryterkontaktene begynner å divergere; t2 — lysbuebrenningstid.

Stigetiden til strømmen i kretsen t0 avhenger av parameterne til kretsen og innstillingen av bryteren.

Den interne utkoblingstiden t1 avhenger av brytertypen: for ikke-høyhastighetsbrytere er den interne turtiden i området 0,1-0,2 s, for høyhastighetsbrytere - 0,0015-0,005 sek.

Lysbuetiden t2 avhenger av verdien av strømmen som skal avbrytes og av egenskapene til effektbryterne.

Den totale utkoblingstiden for høyhastighetsbryteren er innenfor 0,15-0,3s, for høyhastighets-0,01-0,03s.

På grunn av den korte iboende utløsningstiden begrenser høyhastighetsbryteren maksimalverdien av kortslutningsstrømmen i den beskyttede kretsen.

Ved trekkstasjoner brukes høyhastighets DC-automatiske effektbrytere: VAB-2, AB-2/4, VAT-43, VAB-20, VAB-20M, VAB-28, VAB-36 og andre.

Bryter VAB-2 er polarisert, det vil si at den reagerer på strøm i bare én retning - forover eller bakover, avhengig av bryterens innstilling.

I fig. 2 viser den elektromagnetiske mekanismen til likestrømsbryteren.

Ris. 2.Elektromagnetisk mekanisme til kretsbryteren VAB -2: a — frakobling av kretsbryteren, b — grenser for grense for slitasje på kontaktene til kretsbryteren VAB -2, (A — minimumstykkelsen på den faste kontakten er 6 mm, B — minimumstykkelsen på den bevegelige kontakten er 16 mm; 1 — holdespole, 2 — magnetisk krets, 3 — koblingsspole, 4 — magnetisk armatur, 5 — øvre stålskinne, 6 — anker, 7 — hovedspole, 8 — kalibreringsspole, 9 — U-formet magnetisk krets, 10 — strømutgang, 11 — justeringsskrue, 12 — manøvreringsplate, 13 — fleksibel tilkobling, 14 — stopp, 15 — ankerspak, 16 — akse for ankerhendel, 17 — fast kontakt, 18 — bevegelig kontakt, 19 — kontaktspak, 20 — aksial kontaktspak, 21 — aksel med rulle, 22 — låsespak, 23 — lukkefjærer, 24 — trekkstang, 25 — justeringsskruer, 26 — klemme, 27 — holdespiralkjerne

Ankerarmen 15 (fig. 2, a) roterer rundt aksen 16 som går gjennom den øvre stålstangen 5. I den nedre delen av spaken 15, bestående av to silimin-kinn, er et stålanker 6 strammet, og i den øvre del er det et avstandsstykke en hylse med en akse 20 som kontaktspaken 19 roterer rundt, laget av et sett av duralumin-plater.

En bevegelig kontakt 18 er festet i den øvre delen av kontaktspaken, og en kobbersko med fleksibel tilkobling 13 er festet under, ved hjelp av hvilken den bevegelige kontakten kobles til hovedstrømspolen 7 og gjennom denne til terminalen 10. Til den nedre delen av kontaktspaken er det festet stoppere 14 på begge sider, og på høyre side er det en stålaksel med en rulle 21, til hvilken to lukkefjærer 23 er festet på den ene siden.

I av-posisjonen roteres systemet av spaker (armaturspak og kontaktspak) av stoppfjærene 23 om aksen 16 inntil ankeret 6 stopper i den venstre stangen til den U-formede magnetkretsen.

De lukkende 3 og holde 1 spolene til effektbryteren drives av sine egne DC-krav.

For å slå på bryteren må du først lukke kretsen til holdespolen 1, deretter kretsen til lukkespolen 3. Strømretningen i begge spolene skal være slik at de magnetiske fluksene som genereres av dem, legger seg til høyre kjerne av magnetkretsen 9, som tjener som kjernen til lukkespolen; da vil ankeret 6 bli tiltrukket av kjernen av lukkespolen, det vil si at den vil være i «På»-posisjonen. I dette tilfellet vil aksen 20 sammen med kontaktspaken 19 rotere til venstre, frakoblingsfjærene 23 vil strekke seg og ha en tendens til å rotere kontaktspaken 19 rundt aksen 20.

Når bryteren er av, hviler ankeret 4 på endesiden av lukkespolen og, når bryteren er på, forblir tiltrukket av kjerneenden av den vanlige magnetiske fluksen til lukke- og holdespolene. Det magnetiske ankeret 4 er ved hjelp av en stang 24 forbundet med låsespaken 22, som ikke tillater kontaktspaken å rotere til begrenseren for den bevegelige kontakten i den faste. Derfor gjenstår det et gap mellom hovedkontaktene, som kan justeres ved å endre lengden på stangen 24 og bør være lik 1,5-4 mm.

Hvis spenningen fjernes fra lukkespolen, vil de elektromagnetiske kreftene som holder ankeret 4 i tiltrukket posisjon reduseres og fjærene 23 ved hjelp av låsespaken 22 og stangen 24 vil rive ankeret fra enden av kjernen av lukkespolen og drei kontaktspaken til hovedkontaktene lukkes. Derfor lukkes hovedkontaktene først etter at lukkespolen åpnes.

På denne måten realiseres prinsippet om fri utløsning for VAB-2 effektbrytere. Avstanden mellom det magnetiske ankeret 4 (ellers kalt fri-utløser-armaturen) og endesiden av den lukkende kjernen til spolen i på-posisjonen til bryteren bør være innenfor 1,5-4 mm.

Styrekretsen sikrer tilførsel av en kortvarig strømpuls til lukkespolen, hvis varighet er tilstrekkelig bare til å ha tid til å flytte ankeret til «På»-posisjonen. Den lukkende spolekretsen åpnes da automatisk.

Tilgjengeligheten av gratis reiser kan sjekkes som følger. Et papirark legges mellom hovedkontaktene og kontaktorkontakten lukkes. Strømbryteren er slått på, men mens kontaktorkontakten er lukket, skal hovedkontaktene ikke lukkes, og papiret kan fritt fjernes fra gapet mellom kontaktene. Så snart kontaktoren til kontaktoren åpner, vil det magnetiske ankeret bryte bort fra kjerneenden av lukkespolen og hovedkontaktene lukkes. I dette tilfellet vil papiret presses mellom kontaktene og det vil ikke være mulig å fjerne det.

Når bryteren er slått på, høres et karakteristisk dobbeltsmell: den første er fra kollisjonen av ankeret og kjernen til lukkespolen, den andre er fra kollisjonen av de lukkede hovedkontaktene.

Polariseringen av bryteren består i å velge retningen på strømmen i holdespolen, avhengig av retningen på strømmen i hovedstrømspolen.

For at bryteren skal slå av kretsen når strømmens retning i den endres, velges strømretningen i holdespolen slik at de magnetiske fluksene som skapes av holdespolen og hovedstrømspolen faller sammen i retning i kjernen til lukkespolen. Derfor, når strømmen flyter i retning fremover, vil hovedkretsstrømmen bidra til å holde strømbryteren i lukket posisjon.

I nødmodus, når retningen til hovedstrømmen er reversert, vil retningen til den magnetiske fluksen som skapes av hovedstrømspolen i kjernen av lukkespolen endres, d.v.s. den magnetiske fluksen til primærstrømspolen vil bli rettet mot den magnetiske fluksen til holdespolen og ved en viss verdi av primærstrøm vil kjernen til lukkespolen avmagnetiseres og åpningsfjærene vil åpne bryteren. Responshastigheten bestemmes i større grad av det faktum at mens i kjernen av svitsjespolen den magnetiske fluksen avtar, i kjernen av hovedstrømspolen øker den magnetiske fluksen.

For at bryteren skal slå av kretsen når strømmen øker over den innstilte fremstrømmen, velges retningen på strømmen i holdespolen slik at den magnetiske fluksen til holdespolen i kjernen av lukkespolen rettes mot den magnetiske fluksen til hovedstrømspolen, når foroverstrømmen flyter gjennom den.I dette tilfellet, når basisstrømmen øker, øker avmagnetiseringen av den lukkende spolekjernen, og ved en viss verdi av basisstrømmen, lik eller høyere enn innstillingsstrømmen, åpnes bryteren.

Avstemmingsstrømmen i begge tilfeller justeres ved å endre strømverdien til holdespolen og ved å endre gapet δ1.

Størrelsen på holdespolens strøm justeres ved å variere størrelsen på den ekstra motstanden koblet i serie med spolen.

Endring av gapet δ1 endrer den magnetiske fluksmotstanden til primærstrømspolen. Når gapet δ1 avtar, avtar den magnetiske motstanden og derfor avtar størrelsen på brytestrømmen. Spalten δ1 endres ved hjelp av justeringsskruen 11.

Avstanden δ2 mellom stopperne 14 og kinnene til armaturspaken 15 i på-posisjon av bryteren karakteriserer kvaliteten ved lukking av hovedkontaktene og bør være innenfor 2-5 mm. Anlegget produserer nøkler med et gap δ2 lik 4-5 mm. Størrelsen på gapet δ2 bestemmer rotasjonsvinkelen til kontaktspaken 19 om aksen 20.

Fraværet av et gap 82 (stoppene 14 er i kontakt med kinnene til armaturspaken 15) indikerer dårlig kontakt eller mangel på kontakt mellom hovedkontaktene. En avstand δ2 mindre enn 2 eller mer enn 5 mm indikerer at hovedkontaktene kun er i kontakt i nedre eller øvre kant. Forskjellen δ2 kan være liten på grunn av den høye slitasjen på kontaktene, som deretter erstattes.

Hvis dimensjonene til kontaktene er tilstrekkelige, justeres gapet δ2 ved å flytte hele brytermekanismen langs strømbryterrammen.For å flytte mekanismen frigjøres to bolter som fester mekanismen til rammen.

Avstanden mellom hovedkontaktene i åpen stilling skal være lik 18-22 mm. Trykkingen av hovedkontaktene for brytere med merkestrøm til og med 2000 A bør være i området 20-26 kg, og for brytere med merkestrøm på 3000 A - innenfor 26-30 kg.

I fig. 2, b viser det bevegelige systemet til bryteren med betegnelsen på slitasjegrensen til kontaktene. Den bevegelige kontakten regnes som slitt når dimensjon B blir mindre enn 16 mm, og den faste kontakten når dimensjon A blir mindre enn 6 mm.

I fig. 3 viser et detaljert styringsskjema for VAB-2 effektbryter.Skjemaet sikrer tilførsel av en kortvarig puls til lukkespolen og tillater ikke gjentatt innkobling når strømknappen er trykket lenge, d.v.s. forhindrer "ringing". Holdespolen lades kontinuerlig med strøm.

For å slå på bryteren, trykk på «På»-knappen, og lukker derved kretsen til spolene til kontaktoren K og den blokkerende RB. I dette tilfellet er kun kontaktoren som lukker kretsen til lukkespolen VK aktivert.

Så snart ankeret inntar «På»-posisjonen, lukkes de lukkende hjelpekontaktene til BA-bryteren og åpningskontaktene åpnes. En av hjelpekontaktene omgår spolen til kontaktor K, som vil bryte kretsen til lukkespolen. I dette tilfellet vil hele linjespenningen påføres spolen til RB-blokkeringsreléet, som etter aktivering igjen manipulerer kontaktorspolen med kontaktene.

For å lukke bryteren igjen, åpne strømknappen og lukk den igjen.

Utladningsmotstanden CP koblet parallelt med DC-holdespolen tjener til å redusere den åpne kretsoverspenningen til spolen. Den justerbare LED-motstanden gir muligheten til å variere holdespolens strøm.

Merkestrømmen til holdespolen ved 110 V er 0,5 A, og merkestrømmen til lukkespolen ved samme spenning og parallellkobling av de to seksjonene er 80 A.

Ris. 3. Koblingsskjema for effektbryterstyring VAB-2: Av. — av-knapp, DC — holdespole, LED — ekstra motstand, CP — utladningsmotstand, BA — bryter hjelpekontakter, LK, LZ — røde og grønne signallamper, Inkl. — strømknapp, K — kontaktor og dens kontakt, RB — blokkeringsrelé og dens kontakt, VK — lukkespole, AP — automatisk bryter

Svingninger i spenningen til arbeidskretsene er tillatt fra - 20% til + 10% av den nominelle spenningen.

Den totale tiden for å koble kretsen fra VAB-2-kretsbryteren er 0,02-0,04 sek.

Slukkingen av lysbuen, når effektbryteren bryter kretsen under belastning, skjer i lysbuen ved hjelp av et magnetisk utbrudd.

Den magnetiske oppblåsningsspolen er vanligvis koblet i serie med den faste hovedkontakten til bryteren og er en omdreining av hovedsamlingsskinnen, innenfor hvilken det er en kjerne laget av stålbånd. For å konsentrere magnetfeltet i lysbuesonen i kontaktene, har kjernen til den magnetiske eksplosjonsspolen i bryterne poldeler.

Bueslukkekammeret (fig. 4) er en flat boks laget av asbestsement, i hvilken det er laget to langsgående skillevegger 4. Et horn 1 er installert i kammeret, innenfor hvilket kammerets rotasjonsakse passerer.Dette hornet er elektrisk koblet til den bevegelige kontakten. Et annet horn 7 er festet på en stasjonær kontakt. For å sikre en rask overgang av buen fra den bevegelige kontakten til horn 1, bør avstanden til hornet fra kontakten ikke være mer enn 2-3 mm.

Den elektriske lysbuen som oppstår når du slår av mellom kontaktene 2 og 6 under påvirkning av et sterkt magnetfelt fra den magnetiske oppblåsningsspolen 5, blåses raskt over hornene 1 og 7, forlenges, avkjøles av motstrømmen av luft og veggene til kammer i smale slisser mellom skillevegger og slukkes raskt. Det anbefales å legge keramiske fliser i kammerveggene i lysbueslukkingsområdet.

Bueslukkingskamre for effektbrytere for spenninger på 1500 V og mer (fig. 5) skiller seg fra kamre for spenninger på 600 V i store dimensjoner og tilstedeværelsen av hull i ytterveggene for utgang av gasser og en ekstra enhet for magnetisk detonasjon .

Ris. 4. Lysbueslukkingskammer til effektbryteren VAB -2 for en spenning på 600 V: 1 og 7 — horn, 2 — bevegelig kontakt, 3 — yttervegger, 4 — langsgående skillevegger, 5 — magnetisk eksplosjonsspole, 6 — fast kontakt

Ris. 5. Kammer for lysbueslukking av effektbryter VAB -2 for en spenning på 1500 V: a — kamerakammer, b — lysbueslukkingskrets med en ekstra magnetisk utbrudd; 1 — bevegelig kontakt, 2 — fast kontakt, 3 — magnetisk detonasjonsspole, 4 OG 8 — horn, 5 og 6 — hjelpehorn, 7 — magnetisk hjelpedetonasjonsspole, I, II, III, IV — lysbueposisjon under slokking

Anordningen for ekstra magnetisk blåsing består av to hjelpehorn 5 og 6, som spolen 7 er koblet mellom. Når lysbuen forlenges, begynner den å lukke seg gjennom hjelpehornene og spolen, som på grunn av strømmen som går gjennom den , skaper et ekstra magnetisk sjokk. Alle kameraer har metallfliser på utsiden.

For rask og stabil lysbueslukking bør avstanden mellom kontaktene være minst 4-5 mm.

Bryterens kropp er laget av et ikke-magnetisk materiale - silymin - og er koblet til en bevegelig kontakt, så under drift er den under full arbeidsspenning.

BAT-42 automatisk høyhastighets DC-bryter

Drift av DC effektbrytere

Under drift er det nødvendig å overvåke tilstanden til hovedkontaktene. Spenningsfallet mellom dem ved nominell belastning bør være innenfor 30 mV.

Oksydet fjernes fra kontaktene med en stålbørste (børsting). Når sagging oppstår, fjernes de med en fil, men kontaktene bør ikke mates for å gjenopprette sin opprinnelige flate form, da dette fører til rask slitasje.

Det er nødvendig å med jevne mellomrom rengjøre veggene i lysbueslukkekammeret fra kobber- og kullavsetninger.

Ved revisjon av en DC-bryter kontrolleres isolasjonen til holde- og lukkespolene i forhold til kroppen, samt isolasjonsmotstanden til veggene i lysbuekammeret. Isolasjonen til lysbuekammeret kontrolleres ved å påføre spenning mellom de bevegelige og faste hovedkontaktene med kammeret lukket.

Før bryteren tas i bruk etter reparasjon eller langtidslagring, må kammeret tørkes i 10-12 timer ved en temperatur på 100-110 ° C.

Etter tørking monteres kammeret på bryteren og isolasjonsmotstanden måles mellom de to punktene i kammeret overfor de bevegelige og faste kontaktene når de er åpne. Denne motstanden må være minst 20 ohm.

Strømbryterinnstillingene er kalibrert i et laboratorium med strøm hentet fra en lavspenningsgenerator med en nominell spenning på 6-12 V.

På transformatorstasjonen kalibreres effektbrytere med laststrøm eller ved hjelp av en lastreostat ved en nominell spenning på 600 V. En metode for kalibrering av likestrømsbrytere kan anbefales ved bruk av en kalibreringsspole på 300 omdreininger med PEL-tråd med en diameter på 0,6 mm, montert på kjernen av hovedstrømspolen. Ved å føre en likestrøm gjennom spolen, settes verdien på strøminnstillingen i henhold til antall ampereomdreininger på det tidspunktet bryteren slås av. Bryterne til den første versjonen, som ble produsert tidligere, skiller seg fra bryterne til den andre versjonen ved tilstedeværelsen av en oljeventil.