Wyłączniki szybkie: konstrukcja i zasada działania

W dzisiejszym świecie ludzie aktywnie korzystają z wszelkiego rodzaju urządzenia elektryczne. Niektóre z nich pracują z odpowiednio wysokim napięciem i dlatego mogą być niebezpieczne. Główne zadania wyłączników oscylacyjnych to właśnie przełączanie i wyłączanie obwodów elektrycznych, ale także dla automatycznych Poniższa tabela opisuje funkcje tego rozłączenia obwodu w przypadku zwarcia.

Opis ogólny

Można teraz śmiało twierdzić, że wyłączniki te są zarówno urządzeniami łączeniowymi, jak i ochronnymi.

Na przykład w sieci trakcyjnej prądu stałego, gdzie napięcie wynosi do 3 kV, prąd w zwarciu gwałtownie wzrośnie nawet o 30-40 kA. Oczywiście ta ogromna ilość prądu stanowi ogromne zagrożenie dla każdego sprzętu podłączonego do tej sieci. Najczęstszymi przyczynami są naprężenia termiczne i dynamiczne, które skutkują awarią aparatu.

Różnica między obwodem prądu stałego a koniecznością stosowania CV

Należy tutaj zauważyć, że istnieje zasadnicza różnica pomiędzy obwodem AC i DC, która wymaga zastosowania wyłączników szybkich. W pierwszym wariancie następuje ciągłe zmniejszanie prądu do zera i wygaszanie łuku, w drugim wariancie następuje ciągłe zwiększanie prądu aż do osiągnięcia określonej wartości. Doświadczenie pokazuje, że wystarczy kilka setnych sekundy, aby prąd osiągnął swoją maksymalną wartość. utrudniając potknięcia. Ponadto obwody prądu stałego są zwykle wyzwalane dużo wcześniej niż prąd osiąga wartości maksymalne.

Wyłączniki szybkodziałające mają zazwyczaj zakres wyzwalania od 15 do 27 kA. W zależności od zdefiniowanych parametrów samego obwodu, takie urządzenie będzie w zupełności wystarczające do zapewnienia terminowego zadziałania.

Różnorodność

Wyłączniki szybkorozłączne posiadają specjalny mechanizm, który wyzwala sieć. Zgodnie z zasadą działania tego elementu można je podzielić na dwie kategorie. Pierwsza kategoria to wyłączniki sprężynowe, w których przerwanie obwodu uzyskuje się dzięki wykorzystaniu siły sprężyn zrywających o dużej pojemności. Druga kategoria to urządzenia sterowane magnetyczno-sprężynowo. Wykorzystuje on również siłę sprężyny, ale dodaje działanie elektromagnetyczne do przerwania obwodu.

Poza tym istnieje jeszcze jeden sposób kategoryzacji wyłączników szybkich - ich zdolność do reagowania na kierunek prądu.

Rozróżnia się aparaty spolaryzowane i niespolaryzowane. Pierwszy typ jest w stanie przerwać obwód, pod warunkiem, że prąd płynie w określonym kierunku. Drugi rodzaj otworzy obwód po osiągnięciu określonej wartości prądu, niezależnie od kierunku, w którym prąd przepływa bezpośrednio przez urządzenie.

Należy zauważyć, że wcześniej produkowane krajowe szybko działające wyłączniki, które cieszą się dużą popularnością w podstacjach trakcyjnych. Tu warto dodać, że produkcja niektórych modeli tego sprzętu już się zakończyła, ale są one nadal używane.

Wspólne modele

Wcześniejsze typy wyłączników, takie jak AB-2/4, VAB-28 i VAB-43 były dość aktywnie produkowane i używane. Obecnie ich następcą są takie urządzenia jak wyłączniki VAB-49 i VAB-50 oraz ich różne modyfikacje.

Jest jednak jeden ważny szczegół, o którym warto wspomnieć. Szybkodziałający wyłącznik prądu stałego AB-2/4 nie jest produkowany od kilkudziesięciu lat, ale nadal jest w aktywnej eksploatacji w różnych typach elektrowni prądu stałego. Jest on zaprojektowany dla roboczego prądu znamionowego 2 kA i napięcia 4 kV.

Układ AB-2/4

Do mocowania tego urządzenia służą cztery izolatory, które znajdują się na ramie specjalnego, wysuwanego wózka. W konstrukcji znajduje się przewód magnetyczny, który jest sercem wyłącznika elektromagnetycznego. Konstrukcja wyłącznika szybkiego zakłada istnienie specjalnej komory gaszenia łuku. W tym przypadku jest to typ labiryntowo-celowniczy i jest w stanie rozciągnąć łuk do 4,5 metra. Jego działanie wymaga nadmuchu magnetycznego, który w tym przypadku rozwijany jest za pomocą potężnych biegunów umieszczonych na zewnątrz po obu stronach komory.

Same przewodniki nie są wystawione na działanie łuku, ale są włączone w specjalny obwód magnetyczny. Po obu stronach takiego przewodnika znajduje się magnetyczna komora gaszenia łuku. W górnej części aparatu ściany lekko się rozchodzą i jest kilka przeplatających się klinowych przegród, które tworzą niezbędny labirynt. Tworzy to szczelinę zygzakowatą, która rozciąga łuk.

Na samym szczycie komory labirynt jest przerwany. W tym miejscu znajdują się specjalne siatki zatrzymujące płomień, które są reprezentowane przez kilka pakietów cienkich płyt stalowych. Służą one do chłodzenia, a także do dejonizacji gazów i płomieni, które towarzyszą powstawaniu łuku.

Przyłączenie do sieci energetycznej

Funkcją szybkozłącza jest otwieranie obwodu w przypadku zwarcia i włączanie lub wyłączanie. Do tego celu służą dwa specjalne terminale. Służą one do połączenia TSB z siecią energetyczną. Połączenie odbywa się za pomocą szyn elektrycznych. Istnieje również bocznik typu indukcyjnego, który jest przedstawiany jako pakiet z kilkoma stalowymi płytami izolowanymi od siebie i zamontowanymi na miedzianym pręcie.

BV ma blok kontaktów. Są one podłączone do styków głównych znajdujących się w dolnej części komory tłumienia łuku. To połączenie jest wykonane przez system prętów i dźwigni.

Konstrukcja przełącznika typu magnetycznego

Mechanizm wyłącznika magnetycznego jest zamontowany na specjalnej żeliwnej ramie. Mechanizm posiada obwód magnetyczny, reprezentowany przez dwa odlewane pręty o prostokątnym przekroju poprzecznym. Są one z kolei połączone za pomocą okrągłego pręta, a do niego przymocowana jest kolejna część - cewka trzymająca. Jeden z prętów zawiera również rdzeń magnetyczny w kształcie litery U. Składa się z kilku płyt stalowych, z których każda jest izolowana od pozostałych. Przewód magnesu ma dwa pręty. Prawa belka przeznaczona jest do mocowania cewki łączeniowej. Lewa z nich przenosi cewkę rozmagnesowującą prąd główny, czyli inaczej mówiąc cewkę samoczynnego rozłączania obwodu. Ponadto istnieje dodatkowa cewka do kalibracji. Może symulować główną spiralę podczas regulacji urządzenia.

Kolejna belka znajduje się pomiędzy dwoma "policzki". Tutaj do podtrzymania armatury służy specjalny biegun, który również wykonany jest z izolowanych płyt stalowych.

Podczas obrotu armatury pozostaje szczelina pomiędzy armaturą a prętem. Na tej osi pomiędzy szczękami zamontowana jest również dźwignia, która oddziałuje na styki ruchome. Do obsługi dźwigni służy specjalna sprężyna odcinająca, która ciągnie dźwignię w prawo. Z kolei armatura połączona jest z cewką rozmagnesowującą elastycznym przewodnikiem z folii miedzianej. Równolegle do tej cewki włączony jest również bocznik indukcyjny.

Wyłącznik jest również wyposażony w styk stały, który jest połączony szeregowo z cewką nadmuchu magnetycznego. Do podłączenia do obwodu zewnętrznego przewidziano dwa styki wyjściowe.

Włączanie urządzenia na przykładzie VB-11

Warto zauważyć, że urządzenie uruchamiane jest w dwóch krokach. Gdy urządzenie jest włączone poprzez naciśnięcie przycisku VU, napięcie jest podawane przez przewód 20 A do cewki trzymającej. HE podczas gdy przez ten element płynie prąd, wytworzy się strumień, który zwykle oznaczany jest literą F. Jest to jednak luz. Dzieje się tak dlatego, że zamyka się on przez szczelinę powietrzną istniejącą pomiędzy biegunami cewki, ponieważ armatura nie jest jeszcze osadzona na biegunach.

"Powrót ochrony"

Wyłączniki mają przycisk "ochrona powrót", Po naciśnięciu zaczyna zasilać zawór. Jednocześnie do siłowników pneumatycznych zaczyna napływać sprężone powietrze. Tłok jednego z cylindrów zostanie podniesiony, obracając ciąg w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara. Spowoduje to rozciągnięcie się sprężyny potykacza. Ponieważ armatura porusza się w górę wraz z prętem, będzie się ona obracać wokół swojej osi, ale już w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara.

Wraz z ruchem pierwszego tłoka, drugi tłok był przesuwany w dół za pomocą sprężonego powietrza. Tłok posiada popychacz, który po przesunięciu w dół będzie działał na dźwignię stykową i zakotwiczenie. Będzie obracać armaturę, aż dotknie biegunów magnesu elektrycznego. Jednocześnie nadal istnieje luka pomiędzy głównymi kontaktami. Dzieje się tak dlatego, że dalszy ruch dźwigni kontaktowej jest ograniczony przez obrócony w stosunku do niej rdzeń magnetyczny. Następnie wzmocniony zostanie przepływ retencyjny, oznaczony wcześniej jako F, a więc jak przechodzi przez armaturę, utrzymując ją w ten sposób mocno na miejscu.

Następnie przycisk "ochrona powrót" Uzwojenia zostają uwolnione i prawie cały układ zostaje zresetowany z wyjątkiem armatury, która pozostaje mocno zaciśnięta na biegunach. Przewód magnesu zostanie zwolniony i zacznie się obracać w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara, aż do zamknięcia styków głównych.

Wyłącznik szybki BVP-5

Podobnie jak inne typy tego urządzenia, ma ono za zadanie przerywać obwód i chronić przed zwarciami. Pod względem konstrukcyjnym wyróżnia się kilka głównych części: obudowa, siłownik typu pneumatycznego, CG, urządzenie trzymające typu elektromagnetycznego, system gaszenia łuku, mechanizmy blokujące.

Przed przystąpieniem do naprawy szybkozamykacza tego typu wyłącznika, napięcie sprężyn odcinających musi być całkowicie zwolnione. Następnie możliwe jest przekroczenie aby zdjąć sprężyny pneumatyczne. Następnie wszystkie ruchome części urządzenia zostaną uwolnione od naprężeń i mogą zostać obrócone na dowolną stronę, która jest wygodna do naprawy.

Jeśli chodzi o awarie, najczęstszą z nich jest zanieczyszczenie punktów kontaktowych między armaturą a obwodem magnetycznym, które można dość łatwo usunąć poprzez proste czyszczenie. Może się czasem zdarzyć, że dźwignia zatrzaśnie się w ścianie komory gaszenia łuku.

Jeśli chodzi o naprawę samej komory tłumienia łuku, to zazwyczaj usuwa się kratę dejonizacyjną, ściany zewnętrzne i jej wewnętrzne przegrody. Siatka jest demontowana i dokładnie czyszczona z osadów węglowych i tlenków.

Wyłącznik w lokomotywie elektrycznej

CVT są bardzo odpowiednie do wyzwalania silników trakcyjnych w przypadku różnych awarii. Są one często stosowane w lokomotywach elektrycznych. Na przykład BS2 jest wyposażony w typ 12NS. Jest on uruchamiany pneumatycznie i składa się z następujących głównych elementów: ramy podstawy, automatycznego przekaźnika wyzwalającego typu stykowego, urządzenia do gaszenia łuku, siłownika pneumatycznego blokady lub styki pomocnicze.

Znamionowe napięcie robocze urządzenia szybkiego wyłączania dla tego typu lokomotywy wynosi 3 kV, a prąd znamionowy 2 kA.