Bộ ngắt mạch DC

Bộ ngắt mạch DC được sử dụng để ngắt kết nối mạch dưới tải. Tại các trạm biến áp lực kéo, các công tắc được sử dụng để ngắt kết nối đường dây điện 600 V khi quá tải và dòng điện ngắn mạch và để ngắt dòng điện ngược của bộ chỉnh lưu trong quá trình đánh lửa ngược hoặc hỏng van (nghĩa là ngắn mạch bên trong khi vận hành khối song song).

Dập tắt hồ quang bằng công tắc tự động xảy ra trong không khí trên còi hồ quang. Việc mở rộng hồ quang có thể được thực hiện bằng cách sử dụng một vụ nổ từ tính hoặc trong các buồng có khe hẹp.

Trong mọi trường hợp ngắt mạch và hình thành hồ quang điện, chuyển động đi lên tự nhiên của hồ quang xảy ra cùng với chuyển động của không khí được đốt nóng bởi nó, tức là.

TRÊN trạm biến áp sức kéo chủ yếu áp dụng cho bộ ngắt mạch tốc độ cao.

Cơm. 1. Đồ thị dao động của dòng điện và điện áp khi ngắt dòng điện ngắn mạch: a-công tắc nhanh, b-công tắc tốc độ cao

Tổng thời gian T ngắt dòng điện ngắn mạch hoặc quá tải bởi áptômát bao gồm ba phần chính (Hình 1):

T = tO + t1 + t2

trong đó t0 là thời gian tăng dòng điện trong mạch cần cắt đến giá trị của dòng điện cài đặt, tức là giá trị mà tại đó cơ cấu ngắt của bộ ngắt mạch được tác động; t1 là thời gian mở của bộ ngắt mạch riêng, tức là thời gian từ thời điểm đạt được dòng điện cài đặt đến thời điểm các tiếp điểm của cầu dao bắt đầu phân kỳ; t2 - thời gian cháy hồ quang.

Thời gian tăng của dòng điện trong mạch t0 phụ thuộc vào thông số của mạch và cài đặt của công tắc.

Thời gian ngắt bên trong t1 phụ thuộc vào loại công tắc: đối với công tắc không tốc độ cao, thời gian ngắt bên trong nằm trong khoảng 0,1-0,2 giây, đối với công tắc tốc độ cao - 0,0015-0,005 giây.

Thời gian hồ quang t2 phụ thuộc vào giá trị dòng điện cần ngắt và đặc tính của bộ ngắt mạch.

Tổng thời gian ngắt của cầu dao tốc độ cao nằm trong khoảng 0,15-0,3 giây, đối với tốc độ cao là 0,01-0,03 giây.

Do thời gian ngắt cố hữu ngắn, bộ ngắt mạch tốc độ cao giới hạn giá trị tối đa của dòng điện ngắn mạch trong mạch được bảo vệ.

Tại các trạm biến áp lực kéo, các bộ ngắt mạch tự động DC tốc độ cao được sử dụng: VAB-2, AB-2/4, VAT-43, VAB-20, VAB-20M, VAB-28, VAB-36 và các loại khác.

Công tắc VAB-2 được phân cực, nghĩa là nó chỉ phản ứng với dòng điện theo một hướng — thuận hoặc ngược, tùy thuộc vào cài đặt của công tắc.

Trong bộ lễ phục. Hình 2 cho thấy cơ chế điện từ của bộ ngắt mạch DC.

Cơm. 2.Cơ chế điện từ của bộ ngắt mạch VAB -2: a — ngắt kết nối bộ ngắt mạch, b — giới hạn mài mòn giới hạn của các tiếp điểm của bộ ngắt mạch VAB -2, (A — độ dày tối thiểu của tiếp điểm cố định là 6 mm, B - độ dày tối thiểu của tiếp điểm di động là 16 mm); 1 — cuộn giữ, 2 — mạch từ, 3 — cuộn chuyển mạch, 4 — phần ứng từ, 5 — thanh ray thép phía trên, 6 — neo, 7 — cuộn chính, 8 — cuộn hiệu chuẩn, 9 — mạch từ hình chữ U, 10 — đầu ra dòng điện hiện tại, 11 — vít điều chỉnh, 12 — tấm cơ động, 13 — kết nối linh hoạt, 14 — dừng, 15 — cần neo, 16 — trục của cần neo, 17 — tiếp điểm cố định, 18 — tiếp điểm di động, 19 — cần tiếp điểm, 20 — cần tiếp xúc trục, 21 — trục có con lăn, 22 — cần khóa, 23 — lò xo đóng, 24 — thanh kéo, 25 — vít điều chỉnh, 26 — kẹp, 27 — lõi cuộn giữ

Cần neo 15 (Hình 2, a) quay quanh trục 16 đi qua thanh thép phía trên 5. Ở phần dưới của cần 15, bao gồm hai má silimin, một neo thép 6 được siết chặt, và ở phía trên một phần có một miếng đệm, một ống bọc có trục 20 xung quanh đó cần tiếp xúc 19 quay, được làm bằng một bộ các tấm duralumin.

Một tiếp điểm di động 18 được cố định ở phần trên của cần tiếp xúc và một guốc đồng có kết nối linh hoạt 13 được cố định bên dưới, nhờ đó tiếp điểm di động được kết nối với cuộn dây dòng điện chính 7 và thông qua nó với thiết bị đầu cuối 10. Ở phần dưới của cần tiếp xúc, các chốt chặn 14 được gắn ở cả hai bên và ở phía bên phải có một trục thép với một con lăn 21, trên đó hai lò xo đóng 23 được gắn ở một bên.

Ở vị trí tắt, hệ thống các đòn bẩy (đòn bẩy phần ứng và đòn bẩy tiếp điểm) được quay bởi các lò xo dừng 23 quanh trục 16 cho đến khi phần ứng 6 dừng lại ở thanh bên trái của mạch từ hình chữ U.

Cuộn dây đóng 3 và giữ 1 của bộ ngắt mạch được cấp nguồn theo yêu cầu DC của chính chúng.

Để bật công tắc, trước tiên bạn phải đóng mạch của cuộn giữ 1, sau đó là mạch của cuộn đóng 3. Hướng của dòng điện trong cả hai cuộn dây phải sao cho từ thông do chúng tạo ra thêm vào lõi bên phải của mạch từ 9, đóng vai trò là lõi của cuộn dây đóng; sau đó phần ứng 6 sẽ bị hút vào lõi của cuộn đóng, tức là nó sẽ ở vị trí «Bật». Trong trường hợp này, trục 20 cùng với cần tiếp xúc 19 sẽ quay sang trái, lò xo tách 23 sẽ căng ra và có xu hướng xoay cần tiếp xúc 19 quanh trục 20.

Khi tắt công tắc, phần ứng 4 nằm ở phía cuối của cuộn đóng và khi bật công tắc, phần ứng vẫn bị hút vào đầu lõi bởi từ thông chung của cuộn đóng và cuộn giữ. Phần ứng từ 4 bằng thanh 24 được kết nối với cần khóa 22, không cho phép cần tiếp xúc quay sang bộ giới hạn của tiếp điểm di động ở vị trí cố định. Do đó, vẫn còn một khoảng cách giữa các tiếp điểm chính, có thể điều chỉnh khoảng cách này bằng cách thay đổi chiều dài của thanh 24 và phải bằng 1,5-4 mm.

Nếu điện áp bị loại bỏ khỏi cuộn dây đóng, thì lực điện từ giữ phần ứng 4 ở vị trí bị hút sẽ giảm và lò xo 23 với sự trợ giúp của cần khóa 22 và thanh 24 sẽ xé phần ứng ra khỏi phần cuối của lõi của cuộn đóng và xoay cần tiếp điểm cho đến khi các tiếp điểm chính đóng lại. Do đó, các tiếp điểm chính sẽ chỉ đóng sau khi cuộn đóng mở ra.

Theo cách này, nguyên tắc ngắt tự do được thực hiện đối với bộ ngắt mạch VAB-2. Khoảng cách giữa phần ứng từ 4 (còn được gọi là phần ứng hành trình tự do) và mặt cuối của lõi đóng của cuộn dây ở vị trí bật của công tắc phải nằm trong khoảng 1,5-4mm.

Mạch điều khiển đảm bảo cung cấp một xung dòng điện ngắn hạn cho cuộn dây đóng, thời lượng của nó chỉ đủ để có thời gian di chuyển phần ứng sang vị trí «Bật». Mạch cuộn dây đóng sau đó sẽ tự động mở ra.

Có thể kiểm tra khả năng đi lại miễn phí như sau. Một tờ giấy được đặt giữa các tiếp điểm chính và tiếp điểm của công tắc tơ được đóng lại. Bộ ngắt mạch được bật, nhưng trong khi đóng tiếp điểm của công tắc tơ, các tiếp điểm chính không được đóng và giấy có thể được lấy ra tự do từ khe hở giữa các tiếp điểm. Ngay khi tiếp điểm của công tắc tơ mở ra, phần ứng từ sẽ bứt ra khỏi đầu lõi của cuộn dây đóng và các tiếp điểm chính sẽ đóng lại. Trong trường hợp này, mảnh giấy sẽ bị ép giữa các điểm tiếp xúc và không thể lấy ra được.

Khi bật công tắc, sẽ nghe thấy tiếng nổ kép đặc trưng: tiếng thứ nhất là do va chạm của phần ứng và lõi của cuộn dây đóng, tiếng thứ hai là do va chạm của các tiếp điểm chính đã đóng.

Sự phân cực của công tắc bao gồm việc chọn hướng của dòng điện trong cuộn dây giữ, tùy thuộc vào hướng của dòng điện trong cuộn dây chính.

Để công tắc ngắt mạch khi chiều dòng điện trong nó thay đổi, người ta chọn chiều dòng điện trong cuộn giữ sao cho từ thông tạo bởi cuộn giữ và cuộn dòng chính trùng nhau về hướng. lõi của cuộn dây đóng. Do đó, khi dòng điện chạy theo chiều thuận, dòng điện mạch chính sẽ giúp giữ cầu dao ở vị trí đóng.

Ở chế độ khẩn cấp, khi hướng của dòng điện chính bị đảo ngược, hướng của từ thông do cuộn dây chính tạo ra trong lõi của cuộn dây đóng sẽ thay đổi, tức là từ thông của cuộn dây sơ cấp sẽ hướng vào từ thông của cuộn dây giữ và ở một giá trị nhất định của dòng điện sơ cấp, lõi của cuộn dây đóng sẽ bị khử từ và lò xo mở sẽ mở cầu dao. Tốc độ phản hồi được xác định ở mức độ lớn hơn bởi thực tế là trong khi ở lõi của cuộn dây chuyển mạch, từ thông giảm, thì ở lõi của cuộn dây dòng điện chính, từ thông lại tăng lên.

Để công tắc tắt mạch khi dòng điện tăng cao hơn dòng điện thuận đã đặt, chiều của dòng điện trong cuộn giữ được chọn sao cho từ thông của cuộn giữ trong lõi của cuộn đóng hướng ngược lại. từ thông của cuộn dây dòng điện chính, khi dòng điện thuận chạy qua nó.Trong trường hợp này, khi dòng điện cơ bản tăng lên, độ khử từ của lõi cuộn dây đóng tăng lên và ở một giá trị nhất định của dòng điện cơ bản, bằng hoặc cao hơn dòng điện cài đặt, bộ ngắt sẽ mở ra.

Dòng điều chỉnh trong cả hai trường hợp được điều chỉnh bằng cách thay đổi giá trị hiện tại của cuộn giữ và bằng cách thay đổi khe hở δ1.

Độ lớn của dòng điện qua cuộn dây giữ được điều chỉnh bằng cách thay đổi độ lớn của điện trở bổ sung mắc nối tiếp với cuộn dây.

Thay đổi khe hở δ1 làm thay đổi điện trở từ thông của cuộn dây sơ cấp. Khi khe hở δ1 giảm, điện trở từ giảm và do đó cường độ dòng điện đánh thủng giảm. Khe hở δ1 được thay đổi bằng vít điều chỉnh 11.

Khoảng cách δ2 giữa các điểm dừng 14 và má của cần gạt phần ứng 15 ở vị trí bật của công tắc đặc trưng cho chất lượng đóng của các tiếp điểm chính và phải nằm trong khoảng 2-5 mm. Nhà máy sản xuất các phím có khoảng cách δ2 bằng 4-5 mm. Kích thước của khe hở δ2 xác định góc quay của cần tiếp xúc 19 quanh trục 20.

Việc không có khe hở δ2 (các điểm dừng 14 tiếp xúc với má của cần gạt phần ứng 15) cho thấy tiếp xúc kém hoặc thiếu tiếp xúc giữa các tiếp điểm chính. Khoảng cách δ2 nhỏ hơn 2 hoặc lớn hơn 5 mm cho biết các tiếp điểm chính chỉ tiếp xúc ở cạnh dưới hoặc cạnh trên. Sự khác biệt δ2 có thể nhỏ do độ mòn cao của các tiếp điểm, sau đó được thay thế.

Nếu kích thước của các tiếp điểm là đủ, thì khoảng cách δ2 được điều chỉnh bằng cách di chuyển toàn bộ cơ cấu chuyển mạch dọc theo khung bộ ngắt mạch.Để di chuyển cơ chế, hai bu lông được thả ra để cố định cơ chế vào khung.

Khoảng cách giữa các tiếp điểm chính ở vị trí mở phải bằng 18-22 mm. Việc nhấn các tiếp điểm chính đối với các công tắc có dòng điện định mức lên đến và bao gồm 2000 A phải nằm trong khoảng 20-26 kg và đối với các công tắc có dòng điện định mức 3000 A - trong khoảng 26-30 kg.

Trong bộ lễ phục. 2, b cho thấy hệ thống chuyển mạch có thể di chuyển được với chỉ định giới hạn mài mòn của các tiếp điểm. Tiếp điểm di động được coi là mòn khi kích thước B nhỏ hơn 16 mm và tiếp điểm cố định khi kích thước A nhỏ hơn 6 mm.

Trong bộ lễ phục. Hình 3 hiển thị sơ đồ điều khiển chi tiết của bộ ngắt mạch VAB-2. Sơ đồ đảm bảo cung cấp xung ngắn hạn cho cuộn dây đóng và không cho phép bật lặp lại khi nhấn nút nguồn trong thời gian dài, tức là. ngăn chặn "đổ chuông". Cuộn dây giữ được nạp liên tục bằng dòng điện.

Để bật công tắc, nhấn nút «Bật», do đó đóng mạch cuộn dây của công tắc tơ K và chặn RB. Trong trường hợp này, chỉ có công tắc tơ đóng mạch của cuộn đóng VK được kích hoạt.

Ngay khi phần ứng ở vị trí «Bật», các tiếp điểm phụ đóng của bộ ngắt BA sẽ đóng và các tiếp điểm mở sẽ mở. Một trong các tiếp điểm phụ bỏ qua cuộn dây của công tắc tơ K, cuộn dây này sẽ ngắt mạch của cuộn dây đóng. Trong trường hợp này, toàn bộ điện áp đường dây sẽ được đặt vào cuộn dây của rơle chặn RB, sau khi tác động, cuộn dây này sẽ điều khiển lại cuộn dây của công tắc tơ với các tiếp điểm của nó.

Để đóng lại công tắc, hãy mở nút nguồn và đóng lại.

Điện trở xả CP nối song song với cuộn giữ DC có tác dụng giảm quá điện áp hở mạch của cuộn dây. Điện trở LED có thể điều chỉnh cung cấp khả năng thay đổi dòng điện của cuộn dây giữ.

Dòng định mức của cuộn giữ ở 110 V là 0,5 A và dòng định mức của cuộn đóng ở cùng điện áp và nối song song hai phần là 80 A.

Cơm. 3. Sơ đồ đấu dây điều khiển cầu dao VAB-2: Tắt. — nút tắt, DC — cuộn dây giữ, đèn LED — điện trở bổ sung, CP — điện trở xả, BA — công tắc phụ, LK, LZ — đèn tín hiệu đỏ và lục, Bao gồm. — nút nguồn, K — công tắc tơ và tiếp điểm của nó, RB — rơle chặn và tiếp điểm của nó, VK — cuộn dây đóng, AP — công tắc tự động

Dao động điện áp của các mạch làm việc được cho phép từ - 20% đến + 10% điện áp danh định.

Tổng thời gian để ngắt mạch khỏi bộ ngắt mạch VAB-2 là 0,02-0,04 giây.

Việc dập tắt hồ quang, khi bộ ngắt mạch ngắt mạch dưới tải, xảy ra trong máng hồ quang bằng một vụ nổ từ tính.

Cuộn dây bơm từ tính thường được mắc nối tiếp với tiếp điểm cố định chính của công tắc và là một vòng của thanh cái chính, bên trong có lõi làm bằng dải thép. Để tập trung từ trường vào vùng hồ quang trong các tiếp điểm, lõi của cuộn dây nổ từ trong các công tắc có các bộ phận cực.

Buồng dập tắt hồ quang (Hình 4) là một hộp phẳng làm bằng xi măng amiăng, bên trong có hai vách ngăn dọc 4. Trong buồng có lắp một cái sừng 1, bên trong có trục quay của buồng đi qua.Còi này được kết nối điện với tiếp điểm di động. Một sừng khác 7 được cố định trên một tiếp điểm cố định. Để đảm bảo sự chuyển tiếp nhanh chóng của hồ quang từ tiếp điểm di động sang còi 1, khoảng cách của còi từ tiếp điểm không được quá 2-3 mm.

Hồ quang điện xảy ra khi ngắt giữa các tiếp điểm 2 và 6 dưới tác dụng của từ trường mạnh của cuộn dây bơm từ 5 nhanh chóng thổi qua các sừng 1 và 7, kéo dài ra, được làm mát bằng luồng không khí ngược và thành của buồng trong các khe hẹp giữa các vách ngăn và nhanh chóng bị dập tắt. Nên đặt gạch men ở thành buồng trong khu vực dập tắt hồ quang.

Buồng dập hồ quang cho bộ ngắt mạch cho điện áp 1500 V trở lên (Hình 5) khác với buồng cho điện áp 600 V ở kích thước lớn và sự hiện diện của các lỗ trên các bức tường bên ngoài để thoát khí và một thiết bị bổ sung để kích nổ từ tính .

Cơm. 4. Buồng dập hồ quang của bộ ngắt mạch VAB -2 cho điện áp 600 V: 1 và 7 — còi, 2 — tiếp điểm di động, 3 — tường ngoài, 4 — vách ngăn dọc, 5 — cuộn nổ từ tính, 6 — tiếp điểm cố định

Cơm. 5. Buồng dập hồ quang của bộ ngắt mạch VAB -2 cho điện áp 1500 V: a — buồng máy ảnh, b — mạch dập hồ quang có thêm cụm từ; 1 — tiếp điểm động, 2 — tiếp điểm cố định, 3 — cuộn kích nổ từ, 4 VÀ 8 — còi, 5 và 6 — còi phụ, 7 — cuộn kích nổ từ phụ, I, II, III, IV — vị trí hồ quang khi dập lửa

Thiết bị thổi từ tính bổ sung bao gồm hai còi phụ 5 và 6, giữa đó cuộn dây 7 được nối với nhau. Khi hồ quang được kéo dài, nó bắt đầu đóng lại qua các còi phụ và cuộn dây, do dòng điện chạy qua nó. , tạo ra một cú sốc từ tính bổ sung. Tất cả các máy ảnh đều có ốp kim loại ở bên ngoài.

Để dập tắt hồ quang nhanh và ổn định, khoảng cách giữa các tiếp điểm tối thiểu phải là 4-5 mm.

Phần thân của công tắc được làm bằng vật liệu không từ tính - silymine - và được kết nối với một tiếp điểm di động, vì vậy trong quá trình hoạt động, nó ở dưới điện áp làm việc đầy đủ.

Công tắc DC tốc độ cao tự động BAT-42

Hoạt động của Bộ ngắt mạch DC

Trong quá trình hoạt động, cần theo dõi tình trạng của các tiếp điểm chính. Điện áp rơi giữa chúng ở mức tải danh nghĩa phải nằm trong khoảng 30 mV.

Oxit được loại bỏ khỏi các điểm tiếp xúc bằng bàn chải sắt (chải). Khi xảy ra hiện tượng chảy xệ, chúng sẽ được loại bỏ bằng giũa, nhưng không được cho ăn các điểm tiếp xúc để khôi phục lại hình dạng phẳng ban đầu, vì điều này dẫn đến việc chúng bị mài mòn nhanh chóng.

Cần phải định kỳ làm sạch các bức tường của buồng dập tắt hồ quang khỏi cặn đồng và than.

Khi sửa đổi công tắc DC, người ta kiểm tra độ cách điện của cuộn dây giữ và cuộn dây đóng so với thân máy, cũng như điện trở cách điện của các bức tường của buồng hồ quang. Sự cách ly của buồng dập hồ quang được kiểm tra bằng cách đặt điện áp giữa các tiếp điểm chính di động và cố định khi buồng đóng.

Trước khi đưa công tắc vào hoạt động sau khi sửa chữa hoặc bảo quản lâu dài, buồng phải được sấy khô trong 10-12 giờ ở nhiệt độ 100-110°C.

Sau khi sấy khô, buồng được gắn trên công tắc và điện trở cách điện được đo giữa hai điểm của buồng đối diện với các tiếp điểm cố định và động khi chúng mở. Điện trở này ít nhất phải là 20 ohms.

Các cài đặt của bộ ngắt mạch được hiệu chỉnh trong phòng thí nghiệm với dòng điện thu được từ máy phát điện áp thấp có điện áp danh định là 6-12 V.

Tại trạm biến áp, các bộ ngắt mạch được hiệu chỉnh với dòng điện tải hoặc sử dụng bộ biến trở tải ở điện áp danh định 600 V. Có thể khuyến nghị phương pháp hiệu chỉnh công tắc DC bằng cách sử dụng cuộn hiệu chuẩn gồm 300 vòng dây PEL có đường kính 0,6 mm, gắn trên lõi của cuộn dây chính. Bằng cách truyền một dòng điện trực tiếp qua cuộn dây, giá trị của cài đặt hiện tại được đặt theo số vòng ampe tại thời điểm tắt công tắc. Các công tắc của phiên bản đầu tiên, được sản xuất trước đó, khác với các công tắc của phiên bản thứ hai bởi sự hiện diện của van dầu.