Выключатели автоматические быстродействующие постоянного тока серии ВАБ-49
Общие сведения
Выключатели предназначены для защиты от токов КЗ и недопустимых перегрузок установок постоянного тока, в первую очередь для тяговых подстанций, пунктов параллельного соединения и постов секционирования электрифицированных железных дорог. Выключатели имеют высокую электрическую износостойкость, отличаются простотой конструкции и малой массой самого выключателя и дугогасительной камеры.
Структура условного обозначения
ВАБ-49/Х-Х/30-Х-УХЛ4:
ВА — выключатель автоматический;
Б — быстродействующий;
49 — порядковый номер конструкции;
Х — номер модификации;
Х — номинальный ток, А (3200, 4000, 5000);
30 — номинальное напряжение, В (3300);
Х — Л — линейный выключатель (выключатель максимального тока;
К — катодный выключатель (выключатель обратного тока);
УХЛ4 — климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ
15150-69.
Условия эксплуатации
Температура окружающего воздуха от 1 до 40°С. Относительная влажность воздуха до 80% при температуре 25°С. Окружающая среда невзрывоопасная, не содержащая газов и паров, вызывающих коррозию металлов и разрушающих изоляцию. В закрытых помещениях в шкафу или вне шкафа. При установке выключателя в шкафу превышение температуры воздуха в шкафу над температурой воздуха вне шкафа не должно быть более 10°С. Требования техники безопасности по ГОСТ 12.2.007.0-75, класс защиты 01. При установке выключателя запрещается размещать заземленные и разнопотенциальные конструкции в зоне выброса ионизированных газов из дугогасительной камеры. Выключатели ВАБ-49-3200/30-Л-УХЛ4 и ВАБ-49/1-3200/30-Л-УХЛ4 соответствуют ТУ 16-97 2БП.274.102 ТУ, выключатели ВАБ-49-4000/30-К-УХЛ4 и ВАБ-49-5000/30-Л-УХЛ4 соответствуют ТУ 16-98 2БП.274.104 ТУ. ТУ 16-97 2БП.274.102 ТУ;ТУ 16-98 2БП.274.104 ТУ
Технические характеристики
Основные технические данные представлены в таблице.
| Наименование параметра | Значение параметра для типоисполнений | ||||
| ВАБ-49-3200/30-Л | ВАБ-49/1-3200/30-Л | ВАБ-49-5000/30-Л | ВАБ-49-4000-30-К | ||
| Защита питающих линий (фидеров) | Защита преобразователей от токов обратного направления | ||||
| По два последоваательно для 3300 В; одинарный выключатель для 1650 В | Одинарный выключатель для 3300 В | По два последовательно для 3300 В; одинарный выключатель для 1650 В | Одинарный выключатель для 3300 В | ||
| 2000–4000 | 2000–4000 | 2000–7000 | До 2000 | ||
| 48 | 68 | 48 | 68 | ||
Выключатель имеет электромагнитный привод, контактное и дугогасительное устройства. Электромагнитный привод выполнен с удерживающим электромагнитом во включенном положении. Контакты выключателя удерживаются с помощью этого электромагнита. Главные контакты выключателя имеют напайки из серебра и защищены от обгара дугогасительным контактом. Дугогасительная камера-пластинчатого типа, имеет малую массу, малую зону выхлопа ионизированных газов и стабильный уровень напряжения на дуге. Сигнал на отключение выключателя дает реле РДШ. В зависимости от типоисполнения выключателя и требуемого тока уставки применяется реле РДШ-3000 или РДШ-6000. Выключатель ВАБ-49-40 000/30-Л-УХЛ4 не требует реле РДШ. Для управления выключателями имеется станция управления. Привод выключателя с включающей (держащей) катушкой и вспомогательными контактами расположен на потенциале земли и изолирован от главных токоведущих частей на испытательное напряжение 24 кВ переменного тока 50 Гц. Условия хранения выключателей по группе 1 ГОСТ 15150-69. Габаритные размеры выключателей и комплектующей аппаратуры приведены на рисунке.
Общий вид, габаритные и установочные размеры выключателей серии ВАБ-49 Рразмер в скобках — для выключателя ВАБ-49-5000/30-Л-УХЛ4
В комплект поставки входят: выключатель, реле РДШ, станция управления, паспорт, руководство по эксплуатации, запасные части.
Источник
Быстродействующие выключатели постоянного тока
Для повышения быстродействия автоматических выключателей используется индукционно-динамический привод. На рис. 16.3 показана схема привода автоматического выключателя ВАТ-42.
Рис. 16.3. Схема автоматического выключателя с индукционно-динамическим приводом: 1 — медный диск; 2 — обмотка; 3 — изоляционный корпус; 4 — основание; 5 — кронштейн; 6— шток; 7— рычаг; 8— контакт выключателя
Аппарат закреплен на кронштейне 5. В изоляционном корпусе 3, установленном на основании 4, размешается обмотка 2, через которую разряжается предварительно заряженный конденсатор. Ток разряда наводит индуцированные токи в медном диске /. Индуцированный ток и ток разряда (а также магнитные потоки от них) создают силы отталкивания диска 1 от неподвижной обмотки 2:
где W3M — электромагнитная энергия системы; /,, /2 — токи в катушке и диске; М — взаимоиндуктивность системы; х — перемещение диска.
Через шток б движение и рычаг 7, поворачивающийся относительно осей и 02, передается к контактам выключателя 8, которые размыкают цепь главного тока / защищаемой цепи.
Существует автоматический выключатель, в котором ток защищаемой цепи протекает через дисковую обмотку, рядом с которой располагается медный диск, связанный с подвижной системой и контактами, размыкающими цепь главного тока. Большая скорость изменения тока при возникновении короткого замыкания (и магнитного потока от него) наводят в диске ток (поток), взаимодействие которых создает силу отталкивания диска от обмотки и размыкание контактов защищаемой цепи с током.
Рис. 16.4. Конструктивная схема выключателя ВАБ-20М:
- 1 — защелка; 2 — рычаг; 3 — якорь; 4 — магнитопровод; 5 — токоведущая шина; 6 — полюсный наконечник; 7 — рычаг; 8 — якорь; 9 — валик; 10 — короткозамкнутый виток;
- 11 — контакт выключателя
В отечественной промышленности распространены быстродействующие автоматические выключатели серии ВАБ. На рис. 16.4 поясняется принцип действия автоматического выключателя ВАБ-20М 12.1].
Основная токоведущая шина 5, включенная в цепь главного тока, охватывается магнитопроводом 4. С ней механически связаны якорь 8 электромагнита и рычаг 7, имеющий возможность поворачиваться вокруг оси О]. Протекающий по шине 5 ток создает магнитный поток, который может замыкаться как через зазоры б2, так и через зазоры 5,. Левые полюсные наконечники 6 охватываются короткозамкнутыми витками 10. Если ток в шине 5 не изменяется во времени, то в короткозамкнутых витках нет вихревых токов и создаваемое ими реактивное магнитное сопротивление равно нулю. Поток, созданный током шины 5, замыкается в основном через зазоры 82, так как они значительно меньше воздушных зазоров б,. В результате возникает сила притяжения якоря к полюсам 6, которая передается шине 5 и жестко связанным с нею подвижным контактам 11 главной цепи. Сила притяжения контактов с увеличением тока возрастает. Это явление наблюдается при номинальных токах.
Когда в цепи возникает короткое замыкание и ток резко увеличивается, изменяющийся магнитный поток наводит в короткозамкнутых витках большие вихревые токи. Реактивное магнитное сопротивление в этих частях магнитопро- вода резко возрастает и основная доля магнитного потока от тока в шине 5 замыкается уже через воздушные зазоры Sj. Результирующая электромагнитная сила перемешает якорь 8 и шину 5 вправо. Связанные с нею контакты размыкают цепь главного тока /. Одновременно поворачивается по часовой стрелке рычаг 7. Установленный на нем валик 9 западает за выступ защелки 1. Подвижная система автоматического выключателя останется в крайнем правом положении, соответствующем отключенному состоянию автоматического выключателя.
Для включения автоматического выключателя необходимо подать напряжение на включающую катушку Wa. Тогда к полюсам притянется якорь 3, а связанный с ним рычаг 2 переместится вверх, поднимет конец защелки / и валик 9 выйдет из зацепления с выступом рычага 1. Под действием силы пружины Рп рычаг 7 и подвижная система автоматического выключателя перейдут в крайнее левое положение. Автоматический выключатель включится. Дистанционное отключение автоматического выключателя осуществляется подачей напряжения на отключающую катушку W.
Источник
Автоматические быстродействующие выключатели постоянного тока
Автоматические быстродействующие выключатели ПТ составляют особую группу силовых выключателей, предназначенных для защиты полупроводниковых и ртутных преобразователей, электрических машин и другого оборудования. Их называют автоматическими, потому что они снабжены устройствами, реагирующими на внезапное увеличение тока при перегрузках и КЗ или на изменение направления тока и обеспечивающими быстрое отключение выключателя. Последний размыкает свои контакты и прерывает ток КЗ до того, как он достигнет максимального значения. Таким образом, быстродействующие выключатели ограничивают ток КЗ, что существенно важно для уменьшения повреждения оборудования и повышения надежности электроснабжения. Облегчается также работа самого выключателя.
Степень ограничения тока определяется отношением максимального тока, пропускаемого выключателем, к установившемуся значению. Это отношение составляет примерно 0,5-0,25 в зависимости от собственного времени отключения выключателя и постоянной времени цепи.
Быстродействие выключателя обеспечивается особой его конструкцией. Наибольшее применение получили выключатели, в которых быстродействие достигнуто исключением механизма свободного расцепления и запирающей защелки. Подвижная часть выключателя удерживается в положении «включено» электромагнитом. Последний снабжен дополнительной обмоткой, включенной последовательно в цепь главного тока, с помощью которой подвижная часть выключателя освобождается при резком увеличении тока или при изменении его направления. Собственное время отключения выключателей составляет 1-5 мс. Полное время отключения, включая время дуги, не превышает 15-30 мс.
Рис.1. Схема быстродействующего выключателя ПТ
с удерживающим электромагнитом
В качестве примера на рис.1 приведена принципиальная схема быстродействующего выключателя с удерживающим электромагнитом. Этот электромагнит 1 имеет две обмотки. Основная или удерживающая обмотка 2 с большим числом витков присоединена к сети постоянною тока 110-220 В. Последовательная обмотка 3 с одним витком помещена на небольшом сердечнике и обтекается током защищаемой цепи. В положении «включено» якорь 4, укрепленный на контактном рычаге 5, притянут к полюсам электромагнита. Отключающая пружина 6 натянута.
Магнитодвижущая сила (МДС) последовательной обмотки уменьшает магнитный поток в якоре и полюсах, однако при нормальной работе, когда ток невелик, результирующая МДС достаточна для удержания якоря. При нарушении нормального режима, когда ток в защищаемой цепи превысит ток срабатывания, МДС последовательной обмотки резко увеличивается и смещает магнитный поток из якоря в сердечник с обмоткой 3. Контактный рычаг под действием пружины отрывается от полюсов и контакты выключателя 7 размыкаются. Дуга, образующаяся на контактах, затягивается магнитным полем электромагнита 8 в камеру. При этом концы дуги перемещаются по направляющим, дуга растягивается, сопротивление ее увеличивается и ток стремится к нулю.
Размагничивающее действие последовательной обмотки при КЗ усиливают с помощью магнитного шунта 9, включенного параллельно обмотке. Шунт имеет относительно малое активное сопротивление, поэтому большая часть тока при нормальной работе замыкается по нему. При КЗ ток быстро увеличивается и вследствие большой индуктивности шунта смещается из него в последовательную обмотку, вызывая размыкание контактов выключателя. Электромагнит 10 служит для включения выключателя.
При рассмотренном включении удерживающей и последовательной обмоток выключатель реагирует на увеличение тока в прямом направлении. При изменении направления тока в нем выключатель не отключится, поскольку в этом случае МДС последовательной обмотки 3 усиливает магнитный поток в якоре 4, создаваемый удерживающей обмоткой 2. Однако для защиты генераторов, преобразователей необходимы выключатели, реагирующие на изменение направления тока в цепи. Для этого достаточно изменить направление включения удерживающей обмотки на обратное. Тогда при увеличении тока в прямом направлении выключатель останется включенным. При изменении же направления тока магнитный поток сместится из якоря в параллельную ветвь и выключатель разомкнет цепь. Таким образом, рассмотренный выключатель является поляризованным, поскольку он реагирует на изменение тока только в одном направлении.
Дугогасящая камера выключателя должна обеспечивать достаточно большое и по возможности постоянное напряжение дуги. Последнее должно превышать напряжение сети. Восстанавливающаяся электрическая прочность дугового промежутка после погасания дуги имеет меньшее значение, поскольку напряжение на полюсе выключателя после того, как ток снизился до нуля не превышает напряжения сети. Эти требования коренным образом отличаются от требований, предъявляемых к дугогасящим устройствам выключателей переменного тока. Последние неэффективны в цепях постоянного тока.
Рис.2. Дугогасящая камера выключателя ПТ типа ВАБ-2 для напряжения 1500 В:
а — конструкция камеры;
б — схема перемещения дуги
Выключатели постоянного тока снабжают камерами из дугостойкого изоляционного материала в виде коробки, разделенной внутренними перегородками на три параллельные щели шириной около 1 см каждая (рис.2,а). В выключателях 500 В магнитное поле создается электромагнитом 1, расположенным около неподвижного контакта 2 (рис.2,б). При этом дуга перемещается по направляющим 3 и 4. В выключателях 1500 и 3000 В предусмотрены второй электромагнит 5 в середине камеры и вспомогательные направляющие 6 и 7 для дуги. Образующаяся дуга (положение I) перебрасывается на направляющие 3 и 4 (положение II). Далее дуга разделяется на две части (положение III). При этом включается катушка электромагнита 5. Дуга вытягивается и гаснет в положении IV.
Источник