DC-brytare

DC-brytare används för att koppla bort en krets under belastning. Vid traktionsstationer används strömbrytare för att koppla bort 600 V kraftledningar under överbelastnings- och kortslutningsströmmar och för att koppla bort likriktarnas omvända ström vid tillbakatändning eller ventilfel (dvs interna kortslutningar under drift av parallellblock).

Bågsläckning med automatiska strömbrytare sker i luften på bågshorn. Bågförlängning kan göras med hjälp av en magnetisk sprängning eller i smala slitskamrar.

I alla fall av frånkoppling av kretsen och bildandet av en elektrisk ljusbåge sker en naturlig uppåtgående rörelse av bågen tillsammans med rörelsen av luften som värms upp av den, d.v.s.

På traktionsstationer främst tillämpas på höghastighetsbrytare.

Ris. 1. Oscillogram av ström och spänning när kortslutningsströmmen är avstängd: a-snabbbrytare, b-höghastighetsomkopplare

Den totala tiden T för avbrott av kortslutnings- eller överbelastningsströmmen av effektbrytaren består av tre huvuddelar (fig. 1):

T = tO + tl + t2

där t0 är tiden för ökningen av strömmen i kretsen som ska stängas av till värdet av inställningsströmmen, dvs. till det värde vid vilket brytarens frånskiljningsanordning aktiveras; t1 är öppningstiden för den egna effektbrytaren, dvs. tiden från det att inställningsströmmen uppnås till det ögonblick då brytarkontakterna börjar divergera; t2 — ljusbågsbränntid.

Stigtiden för strömmen i kretsen t0 beror på kretsens parametrar och omkopplarens inställning.

Den interna utlösningstiden t1 beror på omkopplartypen: för icke-höghastighetsomkopplare är den interna utlösningstiden i intervallet 0,1-0,2 s, för höghastighetsomkopplare - 0,0015-0,005 sek.

Ljusbågstiden t2 beror på värdet på strömmen som ska avbrytas och på brytarnas egenskaper.

Den totala utlösningstiden för höghastighetsbrytaren är inom 0,15-0,3s, för höghastighetsbrytaren -0,01-0,03s.

På grund av den korta inneboende utlösningstiden begränsar höghastighetsbrytaren maxvärdet för kortslutningsströmmen i den skyddade kretsen.

Vid traktionsstationer används höghastighets DC-automatiska brytare: VAB-2, AB-2/4, VAT-43, VAB-20, VAB-20M, VAB-28, VAB-36 och andra.

Switch VAB-2 är polariserad, det vill säga den reagerar på ström i endast en riktning - framåt eller bakåt, beroende på omkopplarens inställning.

I fig. 2 visar den elektromagnetiska mekanismen för DC-strömbrytaren.

Ris. 2.Elektromagnetisk mekanism för strömbrytaren VAB -2: a — frånkoppling av strömbrytaren, b — gränser för slitage för kontakterna på strömbrytaren VAB -2, (A — den fasta kontaktens minsta tjocklek är 6 mm, B — Minsta tjocklek på den rörliga kontakten är 16 mm. 1 — hållspole, 2 — magnetisk krets, 3 — kopplingsspole, 4 — magnetisk armatur, 5 — övre stålskena, 6 — ankare, 7 — huvudspole, 8 — kalibreringsspole, 9 — U-formad magnetisk krets, 10 — strömutgång, 11 — justerskruv, 12 — manöverplatta, 13 — flexibel anslutning, 14 — stopp, 15 — ankarspak, 16 — ankarspaks axel, 17 — fast kontakt, 18 — rörlig kontakt, 19 — kontaktspak, 20 — axialkontaktspak, 21 — axel med rulle, 22 — låsspak, 23 — stängningsfjädrar, 24 — dragstång, 25 — justerskruvar, 26 — klämma, 27 — hållarspolkärna

Ankarspaken 15 (fig. 2, a) roterar runt axeln 16 som passerar genom den övre stålstången 5. I den nedre delen av hävarmen 15, bestående av två silimin-sidor, spänns ett stålankare 6 och i den övre del finns ett distansstycke en hylsa med en axel 20 runt vilken kontaktspaken 19 roterar, gjord av en uppsättning duraluminplattor.

En rörlig kontakt 18 är fixerad i den övre delen av kontaktspaken och en kopparsko med flexibel anslutning 13 är fixerad under, med vars hjälp den rörliga kontakten ansluts till huvudströmspolen 7 och genom den till terminalen 10. Till den nedre delen av kontakthävarmen är anslag 14 fästa på båda sidor och på höger sida finns en stålaxel med en rulle 21, till vilken två stängningsfjädrar 23 är fästa på ena sidan.

I avstängt läge vrids hävstångssystemet (ankarspak och kontaktspak) av stoppfjädrarna 23 kring axeln 16 tills ankaret 6 stannar i den U-formade magnetkretsens vänstra stav.

Strömbrytarens stängningsspolar 3 och 1 håller 1 drivs av sina egna DC-krav.

För att slå på strömbrytaren måste du först stänga kretsen för hållspolen 1, sedan kretsen för stängningsspolen 3. Strömriktningen i båda spolarna bör vara sådan att de magnetiska flödena som genereras av dem adderas till den högra kärnan av den magnetiska kretsen 9, som tjänar som kärnan i stängningsspolen; då kommer ankaret 6 att attraheras till kärnan av stängningsspolen, det vill säga det kommer att vara i "På"-läget. I detta fall kommer axeln 20 tillsammans med kontaktspaken 19 att rotera åt vänster, frånkopplingsfjädrarna 23 kommer att sträcka sig och tenderar att vrida kontaktspaken 19 runt axeln 20.

När omkopplaren är avstängd vilar ankaret 4 på ändsidan av stängningsspolen och, när omkopplaren är på, förblir det attraherad till kärnänden av det gemensamma magnetiska flödet hos stängnings- och hållspolarna. Det magnetiska ankaret 4 är med hjälp av en stång 24 anslutet till låsspaken 22, som inte tillåter kontaktspaken att rotera till begränsningen av den rörliga kontakten i den fasta. Därför kvarstår ett gap mellan huvudkontakterna, vilket kan justeras genom att ändra längden på stången 24 och bör vara lika med 1,5-4 mm.

Om spänningen tas bort från stängningsspolen kommer de elektromagnetiska krafterna som håller ankaret 4 i det attraherade läget att minska och fjädrarna 23 med hjälp av låsspaken 22 och stången 24 kommer att slita ankaret från änden av kärnan av stängningsspolen och vrid kontaktspaken tills huvudkontakterna stängs. Därför kommer huvudkontakterna att stänga först efter att stängningsspolen öppnats.

På detta sätt realiseras principen om fri utlösning för VAB-2 brytare. Avståndet mellan magnetankaret 4 (även kallat friutlösningsankaret) och ändsidan av spolens stängningskärna i strömbrytarens på-läge bör vara inom 1,5-4 mm.

Styrkretsen säkerställer tillförseln av en kortvarig strömpuls till stängningsspolen, vars varaktighet är tillräcklig endast för att ha tid att flytta ankaret till läget «På». Den slutande spolkretsen öppnas då automatiskt.

Tillgången till gratisresor kan kontrolleras enligt följande. Ett pappersark placeras mellan huvudkontakterna och kontaktorkontakten stängs. Strömbrytaren är påslagen, men medan kontaktorkontakten är stängd bör huvudkontakterna inte vara stängda, och papperet kan fritt tas bort från gapet mellan kontakterna. Så snart kontaktorns kontaktor öppnar, kommer magnetankaret att bryta sig loss från kärnänden av stängningsspolen och huvudkontakterna kommer att stänga. I det här fallet kommer pappersbiten att pressas mellan kontakterna och det kommer inte att vara möjligt att ta bort det.

När strömbrytaren slås på hörs en karakteristisk dubbelsmell: den första är från kollisionen av ankaret och kärnan av stängningsspolen, den andra är från kollisionen av de stängda huvudkontakterna.

Omkopplarens polarisering består i att välja strömriktningen i hållspolen, beroende på strömriktningen i huvudströmspolen.

För att strömbrytaren ska stänga av kretsen när strömriktningen i den ändras, väljs strömriktningen i hållspolen så att de magnetiska flöden som skapas av hållspolen och huvudströmspolen sammanfaller i riktning i stängspolens kärna. Därför, när strömmen flyter i framåtriktningen, kommer huvudkretsens ström att hjälpa till att hålla strömbrytaren i stängt läge.

I nödläge, när huvudströmmens riktning är omvänd, kommer riktningen för det magnetiska flöde som skapas av huvudströmspolen i kärnan av stängningsspolen att ändras, d.v.s. det magnetiska flödet hos primärströmspolen kommer att riktas mot hållspolens magnetiska flöde och vid ett visst värde på primärström kommer kärnan i stängningsspolen att avmagnetiseras och öppningsfjädrarna öppnar brytaren. Svarshastigheten bestäms i större utsträckning av det faktum att medan det magnetiska flödet minskar i kärnan av kopplingsspolen, ökar det magnetiska flödet i kärnan av huvudströmspolen.

För att strömbrytaren ska stänga av kretsen när strömmen ökar över den inställda framåtströmmen, väljs strömriktningen i hållspolen så att hållspolens magnetiska flöde i slutningsspolens kärna riktas mot huvudströmspolens magnetiska flöde, när framåtströmmen flyter genom den.I detta fall, när basströmmen ökar, ökar avmagnetiseringen av stängspolens kärna, och vid ett visst värde på basströmmen, lika med eller högre än inställningsströmmen, öppnar brytaren.

Avstämningsströmmen justeras i båda fallen genom att ändra strömvärdet på hållarspolen och genom att ändra gapet δ1.

Storleken på hållspolens ström justeras genom att variera storleken på det extra motståndet som är kopplat i serie med spolen.

Ändring av gapet δ1 ändrar det magnetiska flödesresistansen för primärströmspolen. När gapet δ1 minskar, minskar det magnetiska motståndet och därför minskar storleken på brytströmmen. Spalten δ1 ändras med hjälp av justerskruven 11.

Avståndet 52 mellan anslagen 14 och armaturspakens 15 kinder i strömbrytarens påslagna läge kännetecknar kvaliteten på att stänga huvudkontakterna och bör vara inom 2-5 mm. Anläggningen producerar nycklar med ett gap δ2 lika med 4-5 mm. Storleken på gapet δ2 bestämmer rotationsvinkeln för kontakthävarmen 19 kring axeln 20.

Frånvaron av ett mellanrum 52 (stopparna 14 är i kontakt med armaturspakens 15 kinder) indikerar dålig kontakt eller brist på kontakt mellan huvudkontakterna. Ett avstånd δ2 mindre än 2 eller mer än 5 mm indikerar att huvudkontakterna är i kontakt endast vid den nedre eller övre kanten. Skillnaden δ2 kan vara liten på grund av det höga slitaget på kontakterna, som sedan byts ut.

Om dimensionerna på kontakterna är tillräckliga, justeras gapet δ2 genom att flytta hela omkopplingsmekanismen längs strömbrytarens ram.För att flytta mekanismen frigörs två bultar som fixerar mekanismen vid ramen.

Avståndet mellan huvudkontakterna i öppet läge ska vara lika med 18-22 mm. Tryckningen av huvudkontakterna för strömbrytare med en märkström upp till och med 2000 A bör ligga i intervallet 20-26 kg, och för strömbrytare med en märkström på 3000 A - inom 26-30 kg.

I fig. 2, b visar omkopplarens rörliga system med beteckningen för slitagegränsen för kontakterna. Den rörliga kontakten anses vara sliten när dimension B blir mindre än 16 mm, och den fasta kontakten när dimension A blir mindre än 6 mm.

I fig. 3 visar ett detaljerat styrschema för strömbrytaren VAB-2. Schemat säkerställer tillförseln av en kortvarig puls till stängningsspolen och tillåter inte upprepad påslagning när strömbrytaren är intryckt under lång tid, d.v.s. förhindrar "ringning". Hållarspolen laddas kontinuerligt med ström.

För att slå på strömbrytaren, tryck på «På»-knappen, och stänger därigenom kretsen för spolarna på kontaktorn K och den blockerande RB. I detta fall är endast kontaktorn som stänger kretsen för slutspolen VK aktiverad.

Så snart ankaret intar läget «På», stängs BA-brytarens stängande hjälpkontakter och öppningskontakterna öppnas. En av hjälpkontakterna förbikopplar kontaktorns Ks spole, vilket kommer att bryta kretsen för slutspolen. I detta fall kommer hela nätspänningen att appliceras på RB-blockeringsreläets spole, som efter aktivering återigen manipulerar kontaktorspolen med dess kontakter.

För att stänga strömbrytaren igen, öppna strömbrytaren och stäng den igen.

Urladdningsmotståndet CP anslutet parallellt med DC-hållspolen tjänar till att reducera spolens öppen kretsöverspänning. Det justerbara LED-resistansen ger möjlighet att variera hållspolens ström.

Märkströmmen för hållarspolen vid 110 V är 0,5 A, och märkströmmen för stängningsspolen vid samma spänning och parallellkoppling av de två sektionerna är 80 A.

Ris. 3. Kopplingsschema för effektbrytarstyrning VAB-2: Av. — av-knapp, DC — hållspole, LED — extra motstånd, CP — urladdningsmotstånd, BA — brytarhjälpkontakter, LK, LZ — röda och gröna signallampor, inkl. — strömknapp, K — kontaktor och dess kontakt, RB — spärrrelä och dess kontakt, VK — slutspole, AP — automatisk omkopplare

Svängningar i arbetskretsarnas spänning är tillåtna från - 20 % till + 10 % av den nominella spänningen.

Den totala tiden för att koppla bort kretsen från VAB-2-brytaren är 0,02-0,04 sek.

Släckningen av ljusbågen, när strömbrytaren bryter kretsen under belastning, sker i ljusbågsrännan med hjälp av en magnetisk burst.

Den magnetiska uppblåsningsspolen är vanligtvis ansluten i serie med den fasta huvudkontakten på omkopplaren och är ett varv av huvudsamlingsskenan, inuti vilken det finns en kärna av stålband. För att koncentrera magnetfältet i ljusbågszonen i kontakterna har kärnan av den magnetiska explosionsspolen i omkopplarna poldelar.

Bågsläckningskammaren (fig. 4) är en platt låda gjord av asbestcement, inuti vilken två längsgående skiljeväggar 4 är gjorda. Ett horn 1 är installerat i kammaren, inuti vilket kammarens rotationsaxel passerar.Detta horn är elektriskt anslutet till den rörliga kontakten. Ett annat horn 7 är fixerat på en stationär kontakt. För att säkerställa en snabb övergång av bågen från den rörliga kontakten till horn 1, bör hornets avstånd från kontakten inte vara mer än 2-3 mm.

Den elektriska ljusbågen som uppstår vid avstängning mellan kontakterna 2 och 6 under inverkan av ett starkt magnetfält från den magnetiska uppblåsningsspolen 5 blåser snabbt över hornen 1 och 7, förlängs, kyls av motströmmen av luft och väggarna på kammaren i smala slitsar mellan skiljeväggar och släcks snabbt. Det rekommenderas att placera keramiska plattor i kammarväggarna i ljusbågssläckningsområdet.

Bågsläckningskammare för strömbrytare för spänningar på 1500 V och mer (fig. 5) skiljer sig från kammare för spänningar på 600 V i stora dimensioner och närvaron av hål i ytterväggarna för utsläpp av gaser och en extra anordning för magnetisk detonation .

Ris. 4. Ljusbågssläckningskammare för strömbrytaren VAB -2 för en spänning på 600 V: 1 och 7 — horn, 2 — rörlig kontakt, 3 — ytterväggar, 4 — längsgående skiljeväggar, 5 — magnetisk explosionsspole, 6 — fast kontakt

Ris. 5. Kammare för ljusbågssläckning av strömbrytare VAB -2 för en spänning på 1500 V: a — kamerakammare, b — ljusbågssläckningskrets med en extra magnetisk skur; 1 — rörlig kontakt, 2 — fast kontakt, 3 — magnetisk detonationsspole, 4 OCH 8 — horn, 5 och 6 — hjälphorn, 7 — magnetisk hjälpspole, I, II, III, IV — ljusbågsläge under släckning

Anordningen för ytterligare magnetblåsning består av två hjälphorn 5 och 6, mellan vilka spolen 7 är ansluten. När ljusbågen förlängs börjar den sluta genom hjälphornen och spolen, som på grund av strömmen som flyter genom densamma , skapar en extra magnetisk stöt. Alla kameror har metallplattor på utsidan.

För snabb och stabil ljusbågssläckning bör avståndet mellan kontakterna vara minst 4-5 mm.

Omkopplarens kropp är gjord av ett icke-magnetiskt material - silymin - och är ansluten till en rörlig kontakt, så under drift är den under full arbetsspänning.

BAT-42 Automatisk High Speed ​​​​DC Switch

Drift av likströmsbrytare

Under drift är det nödvändigt att övervaka huvudkontakternas tillstånd. Spänningsfallet mellan dem vid nominell belastning bör vara inom 30 mV.

Oxiden avlägsnas från kontakterna med en stålborste (borstning). När hängning uppstår tas de bort med en fil, men kontakterna bör inte matas för att återställa sin ursprungliga platta form, eftersom detta leder till att de slits snabbt.

Det är nödvändigt att regelbundet rengöra väggarna i bågsläckningskammaren från koppar- och kolavlagringar.

Vid översyn av en DC-omkopplare kontrolleras isoleringen av hållar- och stängningsspolarna med avseende på kroppen, såväl som isolationsmotståndet hos ljusbågskammarens väggar. Isoleringen av ljusbågskammaren kontrolleras genom att anbringa spänning mellan de rörliga och fasta huvudkontakterna med kammaren stängd.

Innan strömbrytaren tas i drift efter reparation eller långtidsförvaring måste kammaren torkas i 10-12 timmar vid en temperatur på 100-110 ° C.

Efter torkning monteras kammaren på strömbrytaren och isolationsresistansen mäts mellan kammarens två punkter mitt emot de rörliga och fasta kontakterna när de är öppna. Detta motstånd måste vara minst 20 ohm.

Strömbrytarens inställningar är kalibrerade i ett laboratorium med ström erhållen från en lågspänningsgenerator med en nominell spänning på 6-12 V.

På transformatorstationen kalibreras effektbrytare med lastström eller med hjälp av en lastreostat vid en nominell spänning på 600 V. En metod för kalibrering av DC-brytare kan rekommenderas med en kalibreringsspole på 300 varv PEL-tråd med en diameter på 0,6 mm, monterad på kärnan av huvudströmspolen. Genom att föra en likström genom spolen ställs värdet på ströminställningen in efter antalet amperevarv när strömbrytaren stängs av. Omkopplarna i den första versionen, som producerades tidigare, skiljer sig från omkopplarna i den andra versionen genom närvaron av en oljeventil.