Швидкодіючі вимикачі: пристрій і принцип дії

На сьогоднішній день люди активно використовують найрізноманітніші 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 роз`єднання цього ланцюга при виникненні короткого замикання.

Загальний опис

Зараз можна сміливо стверджувати, що вимикачі такого роду є одночасно і комутаційної, і захисною апаратурою.

Наприклад, в 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 представляють величезну загрозу для будь-якого обладнання, підключеного до цієї мережі. Найчастіше це термічні і динамічні впливи, що призводять до виходу з ладу апаратури.

Відмінність ланцюга постійного струму і необхідність БВ

Тут важливо відзначити, що між ланцюгами змінного і постійного струму є істотна відмінність, через 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. Через це виробляти його відключення набагато важче. Крім того, зазвичай відключення ланцюга постійного струму проводиться набагато раніше, ніж струм досягне максимальних значень.

Швидкодіючі вимикачі зазвичай мають межі відключення від 15 до 27 кА. Залежно від певних параметрів самого ланцюга, такого пристрою буде цілком достатньо для забезпечення своєчасного відключення.

Різновид

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 відключають пружин. Друга категорія-магнітно-пружинні пристосування. У них також використовується сила пружини, проте до них додається ще й електромагнітний вплив для відключення ланцюга.

Крім цього, є ще один пункт, за яким швидкодіючі вимикачі діляться на категорії-здатність реагувати на напрямок струму.

В даному випадку виділяють поляризовані і неполяризовані апарати. Перший вид здатний зробити 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.

Варто відзначити, що раніше випускалися вітчизняні швидкодіючі автоматичний вимикач, які користувалися широкою популярністю на тягових підстанціях. Тут варто додати, що виробництво деяких моделей даного обладнання вже завершилося, проте 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.

Однак 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 робочий Номінальний струм 2 кА і на напругу 4 кВ.

Пристрій АБ-2/4

Для кріплення даного приладу у нього є чотири ізолятора, які розташовуються на рамі спеціальної викочування воза. У конструкції є муздрамтеатр, які є основною електромагнітного вимикача. Пристрій швидкодіючого вимикача має на увазі наявність спеціальної дугогасительной камери. В даному випадку вона представлена лабіринтово-цільовим типом і здатна розтягнути дугу до 4,5 метра. Для її функціонування потрібно магнітне дуття, яке в даному випадку розвивається за рахунок потужних полюсів, розташованих зовні по обидва боки камери.

Самі ж дроти не знаходяться без захисту, а вбудовані в спеціальний муздрамтеатр. З двох сторін від такого проводу розташовується камера котушки магнітного дуття. Вгорі стінки даної камери кілька розходяться і тут же розташовуються кілька, перемежовуються між собою клиноподібних перегородок, що утворюють необхідний лабіринт. Таким чином, вдається створити щілину зигзагоподібного типу, за допомогою якої і вдається розтягувати дугу.

У самій верхній частині камери лабіринт переривається. Тут розташовуються спеціальні полум`ягасні 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.

Підключення до електричної мережі

Робота швидкодіючого вимикача полягає в ризмикании ланцюга при КЗ і включенні / відключенні. Для цього в конструкції є два спеціальних контактних виведення. Вони призначені для підключення БВ до електричної мережі. Підключення здійснюється через електричні шини. У конструкції також є шунт індуктивного типу, який представлений у вигляді пакета з декількома 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. Дана зв`язок здійснюється за рахунок системи тяг і важелів.

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 стрижнем круглого перетину, а на нього надівається ще одна деталь-тримає котушка. На одному з брусів також розташовується муздрамтеатр П-образного виду. Він представлений декількома сталевими пластинами, кожна з яких, ізольована від іншої. У муздрамтеатру є два стрижня. Правий стрижень призначений для кріплення включає котушки. Лівий же несе розмагнічує виток головного струму, іншими словами, котушку автоматичного відключення ланцюга. Крім цього, тут же є додаткова котушка для калібрування. Вона здатна імітувати головний виток під час проведення налаштування приладу.

Інший брус, в свою чергу, знаходиться між двома "щока". Тут є спеціальна вісь, призначена для кріплення якоря, який також набраний з ізольованих 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 відключає пружина, яка відтягує його вправо. Важіль, в свою чергу, з`єднаний з розмагнічуючим витком за допомогою гнучкого провідника, виконаного з мідної фольги. Паралельно цьому ж витку включається і індуктивний шунт.

У вимикача є і нерухомий контакт, який послідовним з`єднанням кріпиться до котушки магнітного дуття. Для підключення до зовнішньої ланцюга у БВ є два вивідних контакту.

Включення приладу на прикладі СБ-11

Варто відзначити, що включення обладнання здійснюється в два кроки. Після включення пристрою натисканням 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 через те, що він 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 приводу. Поршень одного з циліндрів буде підніматися, повертаючи тягу по ходу годинникової стрілки. Через це буде відбуватися розтягнення відключає пружини. Через те, що разом з тягою вгору переміщаються і стрижні, буде відбуватися обертання муздрамтеатру навколо осі, але вже проти годинникової стрілки.

Разом з переміщенням першого поршня, в рух приходить і другий, переміщаючись вниз, під впливом стисненого 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 притиснеться до полюсів електричного магніту. В цей же час між головними контактами все ще залишається зазор. Це відбувається через те, що подальший хід контактного важеля обмежується муздрамтеатром, повернутим 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. Муздрамтеатр буде відпущений, і почне повертатися 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, утримує пристрій електромагнітного типу, система гасіння дуги, механізми блокування.

Перш ніж перейти до ремонту швидкодіючого вимикача цього типу, необхідно повністю послабити натяг відключають 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 зіткнення якоря і муздрамтеатру, що усунути 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 деіонние 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. Наприклад, на ЧС2 встановлюється такий тип БВ, як 12НС. Він є пневматичний привід, а конструкція складається з таких основних вузлів, як несуча рама, що відключає реле автоматичного контактного типу, пристрій гасіння дуги, пневмопривод, і блокувальні або ж допоміжні контакти.

Номінальна робоча напруга швидкодіючого вимикача для електровоза такого типу-3 кВ, а номінальний струм-2 кА.