Interruptors de corrent continu

Els interruptors automàtics de CC s'utilitzen per desconnectar un circuit sota càrrega. A les subestacions de tracció, els interruptors s'utilitzen per desconnectar línies elèctriques de 600 V durant corrents de sobrecàrrega i curtcircuits i per desconnectar el corrent invers dels rectificadors durant la retroencesa o la fallada de la vàlvula (és a dir, curtcircuits interns durant el funcionament del bloc paral·lel).

L'extinció de l'arc mitjançant interruptors automàtics es produeix a l'aire sobre banyes d'arc. L'extensió de l'arc es pot fer mitjançant una explosió magnètica o en cambres de ranura estretes.

En tots els casos de desconnexió del circuit i formació d'un arc elèctric, es produeix un moviment natural ascendent de l'arc juntament amb el moviment de l'aire escalfat per aquest, és a dir.

Encès subestacions de tracció s'aplica principalment als interruptors automàtics d'alta velocitat.

Arròs. 1. Oscil·logrames de corrent i tensió quan s'apaga el corrent de curtcircuit: a-interruptor ràpid, b-interruptor d'alta velocitat

El temps total T d'interrupció del corrent de curtcircuit o sobrecàrrega per part de l'interruptor consta de tres parts principals (Fig. 1):

T = tO + t1 + t2

on t0 és el temps d'augment del corrent en el circuit que s'ha d'apagar al valor del corrent de configuració, és a dir, al valor al qual s'acciona el dispositiu de desconnexió de l'interruptor; t1 és el temps d'obertura del disjuntor propi, és a dir. el temps des que s'arriba al corrent de configuració fins que els contactes de l'interruptor comencen a divergir; t2 - temps de combustió de l'arc.

El temps de pujada del corrent al circuit t0 depèn dels paràmetres del circuit i de la configuració de l'interruptor.

El temps d'activació interna t1 depèn del tipus d'interruptor: per als interruptors que no són d'alta velocitat, el temps d'activació intern està entre 0,1 i 0,2 s, per als interruptors d'alta velocitat - 0,0015-0,005 s.

El temps d'arc t2 depèn del valor del corrent a interrompre i de les característiques dels interruptors.

El temps total de l'interruptor d'alta velocitat és de 0,15-0,3 s, per a l'alta velocitat-0,01-0,03 s.

A causa del curt temps d'activació inherent, l'interruptor d'alta velocitat limita el valor màxim del corrent de curtcircuit al circuit protegit.

A les subestacions de tracció s'utilitzen interruptors automàtics de corrent continu d'alta velocitat: VAB-2, AB-2/4, VAT-43, VAB-20, VAB-20M, VAB-28, VAB-36 i altres.

L'interruptor VAB-2 està polaritzat, és a dir, respon al corrent en una sola direcció: endavant o enrere, depenent de la configuració de l'interruptor.

A la fig. La figura 2 mostra el mecanisme electromagnètic de l'interruptor DC.

Arròs. 2.Mecanisme electromagnètic de l'interruptor VAB -2: a — desconnexió de l'interruptor, b — límits de desgast límit dels contactes de l'interruptor VAB -2, (A — el gruix mínim del contacte fix és de 6 mm, B — el gruix mínim del contacte mòbil és de 16 mm); 1 — bobina de retenció, 2 — circuit magnètic, 3 — bobina de commutació, 4 — armadura magnètica, 5 — rail d'acer superior, 6 — ancoratge, 7 — bobina principal, 8 — bobina de calibratge, 9 — circuit magnètic en forma d'U, 10 — corrent de sortida actual, 11 — cargol d'ajust, 12 — placa de maniobra, 13 — connexió flexible, 14 — parada, 15 — palanca d'ancoratge, 16 — eix de la palanca d'ancoratge, 17 — contacte fix, 18 — contacte mòbil, 19 — palanca de contacte, 20 — palanca de contacte axial, 21 — eix amb corró, 22 — palanca de bloqueig, 23 — molles de tancament, 24 — barra de tir, 25 — cargols d'ajust, 26 — pinça, 27 — nucli de bobina de subjectació

La palanca d'ancoratge 15 (Fig. 2, a) gira al voltant de l'eix 16 passant per la vareta d'acer superior 5. A la part inferior de la palanca 15, formada per dues galtes de silímina, s'estreny un ancoratge d'acer 6, i a la part superior. a la part hi ha un separador, una màniga amb un eix 20 al voltant del qual gira la palanca de contacte 19, fet d'un conjunt de plaques de duralumini.

Un contacte mòbil 18 es fixa a la part superior de la palanca de contacte i una sabata de coure amb una connexió flexible 13 es fixa a sota, amb l'ajuda de la qual el contacte mòbil es connecta a la bobina de corrent principal 7 i a través d'ella al terminal. 10. A la part inferior de la palanca de contacte s'uneixen els topalls 14 a ambdós costats, i al costat dret hi ha un eix d'acer amb un corró 21, al qual s'uneixen dues molles de tancament 23 per un costat.

En la posició apagada, el sistema de palanques (palanca de l'induït i palanca de contacte) és girat per les molles de parada 23 al voltant de l'eix 16 fins que l'induït 6 s'atura a la barra esquerra del circuit magnètic en forma d'U.

Les bobines de tancament 3 i de retenció 1 de l'interruptor s'alimenten amb els seus propis requisits de CC.

Per encendre l'interruptor, primer heu de tancar el circuit de la bobina de retenció 1, després el circuit de la bobina de tancament 3. La direcció del corrent en ambdues bobines ha de ser tal que els fluxos magnètics generats per elles s'afegeixin al nucli correcte. del circuit magnètic 9, que serveix de nucli de la bobina de tancament; llavors l'induït 6 serà atret pel nucli de la bobina de tancament, és a dir, estarà en la posició «On». En aquest cas, l'eix 20 juntament amb la palanca de contacte 19 girarà cap a l'esquerra, les molles de desacoblament 23 s'estiraran i tendiran a girar la palanca de contacte 19 al voltant de l'eix 20.

Quan l'interruptor està apagat, l'armadura 4 descansa al costat extrem de la bobina de tancament i, quan l'interruptor està encès, roman atreta cap a l'extrem del nucli pel flux magnètic comú de les bobines de tancament i de retenció. L'armadura magnètica 4 mitjançant una vareta 24 està connectada a la palanca de bloqueig 22, la qual cosa no permet que la palanca de contacte giri al limitador del contacte mòbil en el fix. Per tant, queda un espai entre els contactes principals, que es pot ajustar canviant la longitud de la vareta 24 i ha de ser igual a 1,5-4 mm.

Si s'elimina la tensió de la bobina de tancament, les forces electromagnètiques que mantenen l'induït 4 en la posició atreta es reduiran i les molles 23 amb l'ajuda de la palanca de bloqueig 22 i la vareta 24 arrencaran l'induït de l'extrem del nucli. de la bobina de tancament i girar la palanca de contacte fins que es tanquin els contactes principals. Per tant, els contactes principals només es tancaran després que s'obri la bobina de tancament.

D'aquesta manera, es realitza el principi d'activació lliure per als interruptors VAB-2. La bretxa entre l'armadura magnètica 4 (també anomenada armadura de viatge lliure) i el costat final del nucli de tancament de la bobina a la posició d'encesa de l'interruptor hauria d'estar entre 1,5 i 4 mm.

El circuit de control assegura el subministrament d'un pols de corrent a curt termini a la bobina de tancament, la durada del qual només és suficient per tenir temps per moure l'induït a la posició "On". El circuit de la bobina de tancament s'obre automàticament.

La disponibilitat de viatges gratuïts es pot comprovar de la següent manera. Es col·loca un full de paper entre els contactes principals i es tanca el contacte del contactor. L'interruptor està encès, però mentre el contacte del contactor està tancat, els contactes principals no s'han de tancar i el paper es pot treure lliurement de l'espai entre els contactes. Tan bon punt s'obre el contactor del contactor, l'armadura magnètica es trencarà de l'extrem central de la bobina de tancament i els contactes principals es tancaran. En aquest cas, el tros de paper es pressionarà entre els contactes i no es podrà treure.

Quan s'encén l'interruptor, se sent un doble cop característic: el primer prové de la col·lisió de l'induït i el nucli de la bobina de tancament, el segon prové de la col·lisió dels contactes principals tancats.

La polarització de l'interruptor consisteix a escollir el sentit del corrent a la bobina de retenció, en funció de la direcció del corrent a la bobina de corrent principal.

Per tal que l'interruptor apagui el circuit quan canvia la direcció del corrent, s'escull la direcció del corrent a la bobina de retenció de manera que els fluxos magnètics creats per la bobina de retenció i la bobina de corrent principal coincideixen en la direcció en el nucli de la bobina de tancament. Per tant, quan el corrent flueix en la direcció cap endavant, el corrent del circuit principal ajudarà a mantenir l'interruptor en posició tancada.

En mode d'emergència, quan s'inverteix la direcció del corrent principal, canviarà la direcció del flux magnètic creat per la bobina de corrent principal al nucli de la bobina de tancament, és a dir. el flux magnètic de la bobina de corrent primària es dirigirà contra el flux magnètic de la bobina de retenció i, a un cert valor de corrent primària, el nucli de la bobina de tancament es desmagnetitzarà i les molles d'obertura obriran l'interruptor. La velocitat de resposta ve determinada en major mesura pel fet que mentre que al nucli de la bobina de commutació el flux magnètic disminueix, al nucli de la bobina de corrent principal augmenta el flux magnètic.

Perquè l'interruptor apagui el circuit quan el corrent augmenta per sobre del corrent directe establert, s'escull la direcció del corrent a la bobina de retenció de manera que el flux magnètic de la bobina de retenció al nucli de la bobina de tancament es dirigeixi contra el flux magnètic de la bobina de corrent principal, quan el corrent directe la travessa.En aquest cas, a mesura que augmenta el corrent de base, augmenta la desmagnetització del nucli de la bobina de tancament i, a un determinat valor del corrent de base, igual o superior al corrent de configuració, s'obre l'interruptor.

El corrent d'ajust en ambdós casos s'ajusta canviant el valor actual de la bobina de retenció i canviant el buit δ1.

La magnitud del corrent de la bobina de retenció s'ajusta variant la magnitud de la resistència addicional connectada en sèrie amb la bobina.

Canviar la bretxa δ1 canvia la resistència al flux magnètic de la bobina de corrent primària. A mesura que la bretxa δ1 disminueix, la resistència magnètica disminueix i, per tant, la magnitud del corrent de ruptura disminueix. La bretxa δ1 es canvia mitjançant el cargol d'ajust 11.

La distància δ2 entre les parades 14 i les galtes de la palanca de l'induït 15 en la posició d'encesa de l'interruptor caracteritza la qualitat del tancament dels contactes principals i ha d'estar entre 2 i 5 mm. La planta produeix claus amb un espai δ2 igual a 4-5 mm. La mida de l'espai δ2 determina l'angle de gir de la palanca de contacte 19 al voltant de l'eix 20.

L'absència d'un espai δ2 (els tops 14 estan en contacte amb les galtes de la palanca de l'induït 15) indica un mal contacte o manca de contacte entre els contactes principals. Una distància δ2 inferior a 2 o superior a 5 mm indica que els contactes principals estan en contacte només a la vora inferior o superior. La diferència δ2 pot ser petita a causa de l'elevat desgast dels contactes, que després es substitueixen.

Si les dimensions dels contactes són suficients, l'espai δ2 s'ajusta movent tot el mecanisme de commutació al llarg del marc de l'interruptor.Per moure el mecanisme, s'alliberen dos cargols que fixen el mecanisme al marc.

La distància entre els contactes principals en posició oberta ha de ser igual a 18-22 mm. La pressió dels contactes principals per als interruptors amb un corrent nominal de fins a 2000 A, inclosos, hauria d'estar en el rang de 20-26 kg, i per als interruptors amb un corrent nominal de 3000 A, entre 26 i 30 kg.

A la fig. 2, b mostra el sistema mòbil de l'interruptor amb la designació del límit de desgast dels contactes. El contacte mòbil es considera desgastat quan la dimensió B és inferior a 16 mm, i el contacte fix quan la dimensió A passa a ser inferior a 6 mm.

A la fig. La figura 3 mostra un esquema de control detallat de l'interruptor VAB-2. L'esquema garanteix el subministrament d'un pols a curt termini a la bobina de tancament i no permet l'encesa repetida quan es prem el botó d'encesa durant molt de temps, és a dir. impedeix "sonar". La bobina de retenció es carrega contínuament de corrent.

Per encendre l'interruptor, premeu el botó «On», tancant així el circuit de les bobines del contactor K i el bloqueig RB. En aquest cas, només s'activa el contactor que tanca el circuit de la bobina de tancament VK.

Tan bon punt l'induït pren la posició «On», els contactes auxiliars de tancament de l'interruptor BA es tancaran i els contactes d'obertura s'obriran. Un dels contactes auxiliars obvia la bobina del contactor K, que trencarà el circuit de la bobina de tancament. En aquest cas, tota la tensió de línia s'aplicarà a la bobina del relé de bloqueig RB, que, després de l'accionament, torna a manipular la bobina del contactor amb els seus contactes.

Per tornar a tancar l'interruptor, obriu el botó d'engegada i torna-lo a tancar.

La resistència de descàrrega CP connectada en paral·lel amb la bobina de retenció de CC serveix per reduir la sobretensió de circuit obert de la bobina. La resistència LED ajustable ofereix la possibilitat de variar el corrent de la bobina de retenció.

El corrent nominal de la bobina de retenció a 110 V és de 0,5 A i el corrent nominal de la bobina de tancament a la mateixa tensió i connexió en paral·lel de les dues seccions és de 80 A.

Arròs. 3. Esquema de cablejat per al control de l'interruptor VAB-2: apagat. — botó d'apagat, DC — bobina de retenció, LED — resistència addicional, CP — resistència de descàrrega, BA — interruptor de contactes auxiliars, LK, LZ — llums de senyal vermell i verd, incl. — botó d'encesa, K — contactor i el seu contacte, RB — relé de bloqueig i el seu contacte, VK — bobina de tancament, AP — interruptor automàtic

Les fluctuacions en la tensió dels circuits de treball són permeses entre -20% i +10% de la tensió nominal.

El temps total per desconnectar el circuit de l'interruptor VAB-2 és de 0,02-0,04 segons.

L'extinció de l'arc, quan l'interruptor trenca el circuit sota càrrega, es produeix a la rampa d'arc per mitjà d'una ràfega magnètica.

La bobina infladora magnètica sol connectar-se en sèrie amb el contacte fix principal de l'interruptor i és un gir de la barra principal, a l'interior de la qual hi ha un nucli fet de cinta d'acer. Per tal de concentrar el camp magnètic a la zona d'arc dels contactes, el nucli de la bobina d'explosió magnètica dels interruptors té parts de pols.

La cambra d'extinció d'arc (Fig. 4) és una caixa plana de ciment d'amiant, dins de la qual es fan dos envans longitudinals 4. A la cambra s'instal·la una banya 1, per dins de la qual passa l'eix de gir de la cambra.Aquesta botzina està connectada elèctricament al contacte mòbil. Una altra botzina 7 està fixada en un contacte estacionari. Per garantir una transició ràpida de l'arc des del contacte mòbil a la banya 1, la distància de la banya des del contacte no ha de ser superior a 2-3 mm.

L'arc elèctric que es produeix quan s'apaga entre els contactes 2 i 6 sota l'acció d'un fort camp magnètic de la bobina infladora magnètica 5 es bufa ràpidament sobre les banyes 1 i 7, s'allarga, es refreda pel contracorrent de l'aire i les parets del cambra en ranures estretes entre envans i s'apaga ràpidament. Es recomana col·locar rajoles ceràmiques a les parets de la cambra a la zona d'extinció de l'arc.

Les cambres d'extinció d'arc per a interruptors automàtics per a tensions de 1500 V i més (Fig. 5) es diferencien de les cambres per a tensions de 600 V en grans dimensions i la presència de forats a les parets exteriors per a la sortida de gasos i un dispositiu addicional per a la detonació magnètica .

Arròs. 4. Cambra d'extinció d'arc de l'interruptor VAB -2 per a una tensió de 600 V: 1 i 7 — banyes, 2 — contacte mòbil, 3 — parets exteriors, 4 — particions longitudinals, 5 — bobina d'explosió magnètica, 6 — contacte fix

Arròs. 5. Cambra d'extinció d'arc de l'interruptor VAB -2 per a una tensió de 1500 V: a — cambra de càmera, b — circuit d'extinció d'arc amb una explosió magnètica addicional; 1 — contacte mòbil, 2 — contacte fix, 3 — bobina detonant magnètica, 4 AND 8 — banyes, 5 i 6 — banyes auxiliars, 7 — bobina magnètica detonant auxiliar, I, II, III, IV — posició de l'arc durant l'extinció

El dispositiu de bufat magnètic addicional consta de dues banyes auxiliars 5 i 6, entre les quals es connecta la bobina 7. A mesura que s'allarga l'arc, comença a tancar-se a través de les banyes auxiliars i la bobina, que a causa del corrent que hi circula. , crea un xoc magnètic addicional. Totes les càmeres tenen rajoles metàl·liques a l'exterior.

Per a una extinció d'arc ràpida i estable, la distància entre els contactes ha de ser d'almenys 4-5 mm.

El cos de l'interruptor està fet d'un material no magnètic -silimina- i està connectat a un contacte mòbil, de manera que durant el funcionament es troba sota plena tensió de treball.

Interruptor automàtic de CC d'alta velocitat BAT-42

Funcionament d'interruptors DC

Durant el funcionament, cal controlar l'estat dels contactes principals. La caiguda de tensió entre ells a càrrega nominal hauria d'estar dins dels 30 mV.

L'òxid s'elimina dels contactes amb un raspall de filferro (raspall). Quan es produeix una caiguda, s'eliminen amb una llima, però els contactes no s'han d'alimentar per recuperar la seva forma plana original, ja que això comporta un ràpid desgast.

Cal netejar periòdicament les parets de la cambra d'extinció de l'arc dels dipòsits de coure i carbó.

En revisar un interruptor de CC, es comprova l'aïllament de les bobines de retenció i tancament respecte al cos, així com la resistència d'aïllament de les parets de la cambra d'arc. L'aïllament de la cambra d'arc es comprova aplicant tensió entre els contactes principals mòbils i fixos amb la cambra tancada.

Abans de posar l'interruptor en funcionament després de la reparació o l'emmagatzematge a llarg termini, la cambra s'ha d'assecar durant 10-12 hores a una temperatura de 100-110 ° C.

Després de l'assecat, la cambra es munta a l'interruptor i es mesura la resistència d'aïllament entre els dos punts de la cambra oposats als contactes mòbils i fixos quan estan oberts. Aquesta resistència ha de ser d'almenys 20 ohms.

La configuració de l'interruptor es calibra en un laboratori amb corrent obtinguda d'un generador de baixa tensió amb una tensió nominal de 6-12 V.

A la subestació, els interruptors automàtics es calibren amb corrent de càrrega o utilitzant un reòstat de càrrega a una tensió nominal de 600 V. Es pot recomanar un mètode per calibrar interruptors de CC mitjançant una bobina de calibratge de 300 voltes de cable PEL amb un diàmetre de 0,6 mm, muntat al nucli de la bobina de corrent principal. En fer passar un corrent continu a través de la bobina, el valor de la configuració actual s'estableix segons el nombre d'amperes de volta en el moment en què s'apaga l'interruptor. Els interruptors de la primera versió, que es van produir anteriorment, es diferencien dels interruptors de la segona versió per la presència d'una vàlvula d'oli.