Disyuntores de CC

Los disyuntores de CC se utilizan para desconectar un circuito bajo carga. En las subestaciones de tracción, los interruptores se utilizan para desconectar las líneas de alimentación de 600 V durante las corrientes de sobrecarga y cortocircuito y para desconectar la corriente inversa de los rectificadores durante la retroignición o falla de la válvula (es decir, cortocircuitos internos durante la operación de bloque paralelo).

La extinción del arco mediante interruptores automáticos se produce en el aire en las bocinas de arco. La extensión del arco se puede hacer usando una explosión magnética o en cámaras de ranura estrecha.

En todos los casos de desconexión del circuito y la formación de un arco eléctrico, se produce un movimiento ascendente natural del arco junto con el movimiento del aire calentado por él, es decir

En subestaciones de tracción Se aplica principalmente a interruptores automáticos de alta velocidad.

Arroz. 1. Oscilogramas de corriente y voltaje cuando se apaga la corriente de cortocircuito: a-interruptor rápido, b-interruptor de alta velocidad

El tiempo total T de interrupción de la corriente de cortocircuito o sobrecarga por el interruptor automático consta de tres partes principales (Fig. 1):

T = tO + t1 + t2

donde t0 es el tiempo de subida de la corriente en el circuito a desconectar hasta el valor de la corriente de ajuste, es decir, hasta el valor en el que se acciona el dispositivo de desconexión del interruptor automático; t1 es el tiempo de apertura del propio interruptor automático, es decir el tiempo desde el momento en que se alcanza la corriente de ajuste hasta el momento en que los contactos del interruptor comienzan a divergir; t2 — tiempo de combustión del arco.

El tiempo de subida de la corriente en el circuito t0 depende de los parámetros del circuito y del ajuste del interruptor.

El tiempo de disparo interno t1 depende del tipo de interruptor: para interruptores que no sean de alta velocidad, el tiempo de disparo interno está en el rango de 0,1-0,2 s, para interruptores de alta velocidad: 0,0015-0,005 seg.

El tiempo de arco t2 depende del valor de la corriente a interrumpir y de las características de los interruptores automáticos.

El tiempo total de disparo del interruptor de alta velocidad está entre 0,15 y 0,3 s, para alta velocidad, entre 0,01 y 0,03 s.

Debido al breve tiempo de disparo inherente, el interruptor automático de alta velocidad limita el valor máximo de la corriente de cortocircuito en el circuito protegido.

En las subestaciones de tracción, se utilizan interruptores automáticos de CC de alta velocidad: VAB-2, AB-2/4, VAT-43, VAB-20, VAB-20M, VAB-28, VAB-36 y otros.

El interruptor VAB-2 está polarizado, es decir, responde a la corriente en una sola dirección: hacia adelante o hacia atrás, según la configuración del interruptor.

En la Fig. 2 muestra el mecanismo electromagnético del disyuntor de CC.

Arroz. 2.Mecanismo electromagnético del interruptor automático VAB -2: a — desconexión del interruptor automático, b — límites de desgaste límite de los contactos del interruptor automático VAB -2, (A — el espesor mínimo del contacto fijo es de 6 mm, B — el espesor mínimo del contacto móvil es de 16 mm); 1 — bobina de retención, 2 — circuito magnético, 3 — bobina de conmutación, 4 — armadura magnética, 5 — riel de acero superior, 6 — ancla, 7 — bobina principal, 8 — bobina de calibración, 9 — circuito magnético en forma de U, 10 — corriente salida de corriente, 11 — tornillo de ajuste, 12 — placa de maniobra, 13 — conexión flexible, 14 — tope, 15 — palanca de anclaje, 16 — eje de la palanca de anclaje, 17 — contacto fijo, 18 — contacto móvil, 19 — palanca de contacto, 20 — palanca de contacto axial, 21 — eje con rodillo, 22 — palanca de bloqueo, 23 — resortes de cierre, 24 — barra de tiro, 25 — tornillos de ajuste, 26 — abrazadera, 27 — núcleo de bobina de sujeción

La palanca de anclaje 15 (Fig. 2, a) gira alrededor del eje 16 que pasa a través de la varilla de acero superior 5. En la parte inferior de la palanca 15, que consta de dos mejillas de silimina, se aprieta un anclaje de acero 6, y en la parte superior parte hay un espaciador un manguito con un eje 20 alrededor del cual gira la palanca de contacto 19, hecho de un conjunto de placas de duraluminio.

Se fija un contacto móvil 18 en la parte superior de la palanca de contacto, y debajo se fija una zapata de cobre con una conexión flexible 13, con la ayuda de la cual el contacto móvil se conecta a la bobina de corriente principal 7 y, a través de ella, al terminal. 10. En la parte inferior de la palanca de contacto, los topes 14 están unidos en ambos lados, y en el lado derecho hay un eje de acero con un rodillo 21, al que están unidos dos resortes de cierre 23 en un lado.

En la posición de apagado, el sistema de palancas (palanca de armadura y palanca de contacto) es girado por los resortes de tope 23 alrededor del eje 16 hasta que la armadura 6 se detiene en la varilla izquierda del circuito magnético en forma de U.

Las bobinas de cierre 3 y de retención 1 del interruptor automático se alimentan con sus propios requisitos de CC.

Para encender el interruptor, primero debe cerrar el circuito de la bobina de retención 1, luego el circuito de la bobina de cierre 3. La dirección de la corriente en ambas bobinas debe ser tal que los flujos magnéticos generados por ellos se suman al núcleo correcto. del circuito magnético 9, que sirve como núcleo de la bobina de cierre; entonces el inducido 6 será atraído hacia el núcleo de la bobina de cierre, es decir, estará en la posición «On». En este caso, el eje 20 junto con la palanca de contacto 19 girarán hacia la izquierda, los resortes de desacoplamiento 23 se estirarán y tenderán a girar la palanca de contacto 19 alrededor del eje 20.

Cuando el interruptor está apagado, el inducido 4 descansa sobre el extremo de la bobina de cierre y, cuando el interruptor está encendido, permanece atraído hacia el extremo del núcleo por el flujo magnético común de las bobinas de cierre y retención. La armadura magnética 4 por medio de una varilla 24 está conectada a la palanca de bloqueo 22, que no permite que la palanca de contacto gire al límite del contacto móvil en el fijo. Por lo tanto, queda un espacio entre los contactos principales, que se puede ajustar cambiando la longitud de la varilla 24 y debe ser igual a 1,5-4 mm.

Si se elimina el voltaje de la bobina de cierre, las fuerzas electromagnéticas que mantienen la armadura 4 en la posición atraída se reducirán y los resortes 23 con la ayuda de la palanca de bloqueo 22 y la varilla 24 arrancarán la armadura del extremo del núcleo. de la bobina de cierre y gire la palanca de contacto hasta que se cierren los contactos principales. Por lo tanto, los contactos principales se cerrarán solo después de que se abra la bobina de cierre.

De esta forma, se realiza el principio de disparo libre para los interruptores automáticos VAB-2. El espacio entre la armadura magnética 4 (también llamada armadura de disparo libre) y el extremo del núcleo de cierre de la bobina en la posición de encendido del interruptor debe estar entre 1,5 y 4 mm.

El circuito de control asegura el suministro de un pulso de corriente de corta duración a la bobina de cierre, cuya duración es suficiente solo para tener tiempo de mover la armadura a la posición «On». El circuito de la bobina de cierre se abre entonces automáticamente.

La disponibilidad de viajes gratis se puede verificar de la siguiente manera. Se coloca una hoja de papel entre los contactos principales y se cierra el contacto del contactor. El disyuntor está encendido, pero mientras el contacto del contactor está cerrado, los contactos principales no deben cerrarse y el papel se puede quitar libremente del espacio entre los contactos. Tan pronto como se abra el contactor, la armadura magnética se separará del extremo del núcleo de la bobina de cierre y los contactos principales se cerrarán. En este caso, el trozo de papel quedará presionado entre los contactos y no será posible retirarlo.

Cuando se enciende el interruptor, se escucha un doble golpe característico: el primero es por la colisión de la armadura y el núcleo de la bobina de cierre, el segundo es por la colisión de los contactos principales cerrados.

La polarización del interruptor consiste en elegir el sentido de la corriente en la bobina de retención, en función del sentido de la corriente en la bobina de corriente principal.

Para que el interruptor apague el circuito cuando cambia la dirección de la corriente, la dirección de la corriente en la bobina de retención se elige de modo que los flujos magnéticos creados por la bobina de retención y la bobina de corriente principal coincidan en dirección en el núcleo de la bobina de cierre. Por lo tanto, cuando la corriente fluye hacia adelante, la corriente del circuito principal ayudará a mantener el interruptor automático en la posición cerrada.

En el modo de emergencia, cuando se invierte la dirección de la corriente principal, cambiará la dirección del flujo magnético creado por la bobina de corriente principal en el núcleo de la bobina de cierre, es decir, el flujo magnético de la bobina de corriente primaria se dirigirá contra el flujo magnético de la bobina de retención y, a un cierto valor de corriente primaria, el núcleo de la bobina de cierre se desmagnetizará y los resortes de apertura abrirán el interruptor. La velocidad de respuesta está determinada en mayor medida por el hecho de que mientras en el núcleo de la bobina de conmutación disminuye el flujo magnético, en el núcleo de la bobina de corriente principal aumenta el flujo magnético.

Para que el interruptor apague el circuito cuando la corriente aumenta por encima de la corriente directa establecida, la dirección de la corriente en la bobina de retención se elige de modo que el flujo magnético de la bobina de retención en el núcleo de la bobina de cierre se dirija contra el flujo magnético de la bobina de corriente principal, cuando la corriente directa fluye a través de ella.En este caso, a medida que aumenta la corriente de base, aumenta la desmagnetización del núcleo de la bobina de cierre, ya un determinado valor de la corriente de base, igual o superior a la corriente de ajuste, se abre el interruptor.

La corriente de sintonización en ambos casos se ajusta cambiando el valor actual de la bobina de retención y cambiando el espacio δ1.

La magnitud de la corriente de la bobina de mantenimiento se ajusta variando la magnitud de la resistencia adicional conectada en serie con la bobina.

Cambiar el espacio δ1 cambia la resistencia al flujo magnético de la bobina de corriente primaria. A medida que disminuye el espacio δ1, disminuye la resistencia magnética y, por lo tanto, disminuye la magnitud de la corriente de ruptura. El espacio δ1 se cambia con el tornillo de ajuste 11.

La distancia δ2 entre los topes 14 y las mejillas de la palanca de la armadura 15 en la posición de encendido del interruptor caracteriza la calidad del cierre de los contactos principales y debe estar dentro de 2-5 mm. La planta produce llaves con un espacio δ2 igual a 4-5 mm. El tamaño del espacio δ2 determina el ángulo de rotación de la palanca de contacto 19 alrededor del eje 20.

La ausencia de un espacio δ2 (los topes 14 están en contacto con las mejillas de la palanca de armadura 15) indica mal contacto o falta de contacto entre los contactos principales. Una distancia δ2 inferior a 2 o superior a 5 mm indica que los contactos principales están en contacto solo en el borde inferior o superior. La diferencia δ2 puede ser pequeña debido al alto desgaste de los contactos, que luego se reemplazan.

Si las dimensiones de los contactos son suficientes, entonces el espacio δ2 se ajusta moviendo todo el mecanismo de conmutación a lo largo del marco del interruptor automático.Para mover el mecanismo, se sueltan dos pernos que fijan el mecanismo al marco.

La distancia entre los contactos principales en la posición abierta debe ser igual a 18-22 mm. La presión de los contactos principales para interruptores con una corriente nominal de hasta 2000 A inclusive debe estar en el rango de 20-26 kg, y para interruptores con una corriente nominal de 3000 A, dentro de 26-30 kg.

En la Fig. 2, b muestra el sistema móvil del interruptor con la designación del límite de desgaste de los contactos. El contacto móvil se considera desgastado cuando la dimensión B es inferior a 16 mm, y el contacto fijo cuando la dimensión A es inferior a 6 mm.

En la Fig. 3 muestra un esquema de control detallado del interruptor automático VAB-2.El esquema garantiza el suministro de un pulso a corto plazo a la bobina de cierre y no permite el encendido repetido cuando se presiona el botón de encendido durante mucho tiempo, es decir. evita el "timbre". La bobina de retención se carga continuamente con corriente.

Para encender el interruptor, presione el botón «On», cerrando así el circuito de las bobinas del contactor K y el bloqueo RB. En este caso, solo se activa el contactor que cierra el circuito de la bobina de cierre VK.

Tan pronto como el inducido toma la posición «On», los contactos auxiliares de cierre del interruptor BA se cerrarán y los contactos de apertura se abrirán. Uno de los contactos auxiliares pasa por alto la bobina del contactor K, lo que romperá el circuito de la bobina de cierre. En este caso, toda la tensión de línea se aplicará a la bobina del relé de bloqueo RB, que, después de la actuación, vuelve a manipular la bobina del contactor con sus contactos.

Para cerrar el interruptor nuevamente, abra el botón de encendido y ciérrelo nuevamente.

La resistencia de descarga CP conectada en paralelo con la bobina de mantenimiento de CC sirve para reducir la sobretensión de circuito abierto de la bobina. La resistencia LED ajustable brinda la capacidad de variar la corriente de la bobina de retención.

La corriente nominal de la bobina de mantenimiento a 110 V es de 0,5 A, y la corriente nominal de la bobina de cierre a la misma tensión y conexión en paralelo de las dos secciones es de 80 A.

Arroz. 3. Diagrama de cableado para el control del disyuntor VAB-2: Apagado. — botón de apagado, CC — bobina de retención, LED — resistencia adicional, CP — resistencia de descarga, BA — contactos auxiliares del interruptor, LK, LZ — luces de señalización rojas y verdes, incl. — botón de encendido, K — contactor y su contacto, RB — relé de bloqueo y su contacto, VK — bobina de cierre, AP — interruptor automático

Se permiten fluctuaciones en el voltaje de los circuitos de trabajo de - 20% a + 10% del voltaje nominal.

El tiempo total para desconectar el circuito del disyuntor VAB-2 es de 0,02 a 0,04 segundos.

La extinción del arco, cuando el disyuntor corta el circuito bajo carga, se produce en la cámara de arco por medio de un estallido magnético.

La bobina infladora magnética suele estar conectada en serie con el contacto fijo principal del interruptor y es una vuelta de la barra colectora principal, dentro de la cual hay un núcleo hecho de tira de acero. Para concentrar el campo magnético en la zona de arco de los contactos, el núcleo de la bobina de explosión magnética en los interruptores tiene partes polares.

La cámara de extinción de arco (Fig. 4) es una caja plana hecha de cemento de asbesto, dentro de la cual se hacen dos particiones longitudinales 4. Se instala una bocina 1 en la cámara, dentro de la cual pasa el eje de rotación de la cámara.Esta bocina está conectada eléctricamente al contacto móvil. Otra bocina 7 está fijada en un contacto estacionario. Para garantizar una transición rápida del arco del contacto móvil a la bocina 1, la distancia de la bocina al contacto no debe ser superior a 2-3 mm.

El arco eléctrico que se produce al desconectarse entre los contactos 2 y 6 bajo la acción de un fuerte campo magnético de la bobina del inflador magnético 5 es soplado rápidamente sobre las bocinas 1 y 7, alargado, enfriado por el contraflujo de aire y las paredes del cámara en ranuras estrechas entre particiones y se extinguen rápidamente. Se recomienda colocar baldosas cerámicas en las paredes de la cámara en el área de extinción del arco.

Las cámaras de extinción de arco para interruptores automáticos para tensiones de 1500 V y más (Fig. 5) se diferencian de las cámaras para tensiones de 600 V en grandes dimensiones y presencia de orificios en las paredes exteriores para la salida de gases y un dispositivo adicional para la detonación magnética. .

Arroz. 4. Cámara de extinción de arco del interruptor automático VAB -2 para una tensión de 600 V: 1 y 7 — bocinas, 2 — contacto móvil, 3 — paredes exteriores, 4 — tabiques longitudinales, 5 — bobina de explosión magnética, 6 — contacto fijo

Arroz. 5. Cámara para extinción de arco del interruptor automático VAB -2 para una tensión de 1500 V: a — cámara de cámara, b — circuito de extinción de arco con explosión magnética adicional; 1 — contacto móvil, 2 — contacto fijo, 3 — bobina detonante magnética, 4 Y 8 — bocinas, 5 y 6 — bocinas auxiliares, 7 — bobina detonante magnética auxiliar, I, II, III, IV — posición del arco durante la extinción

El dispositivo para soplado magnético adicional consta de dos bocinas auxiliares 5 y 6, entre las cuales se conecta la bobina 7. A medida que se extiende el arco, comienza a cerrarse a través de las bocinas auxiliares y la bobina, que, debido a la corriente que fluye a través de él. , crea un choque magnético adicional. Todas las cámaras tienen placas de metal en el exterior.

Para una extinción de arco rápida y estable, el espacio entre los contactos debe ser de al menos 4-5 mm.

El cuerpo del interruptor está hecho de un material no magnético, silimina, y está conectado a un contacto móvil, por lo que durante la operación está bajo voltaje de trabajo completo.

Interruptor CC automático de alta velocidad BAT-42

Operación de disyuntores de CC

Durante el funcionamiento, es necesario controlar el estado de los contactos principales. La caída de voltaje entre ellos a carga nominal debe estar dentro de los 30 mV.

El óxido se elimina de los contactos con un cepillo de alambre (cepillado). Cuando se produce la flacidez, se eliminan con una lima, pero no se deben alimentar los contactos para restaurar su forma plana original, ya que esto provoca su rápido desgaste.

Es necesario limpiar periódicamente las paredes de la cámara de extinción de arco de depósitos de cobre y carbón.

Al revisar un interruptor de CC se comprueba el aislamiento de las bobinas de retención y cierre con respecto al cuerpo, así como la resistencia de aislamiento de las paredes de la cámara de arco. El aislamiento de la cámara de arco se comprueba aplicando tensión entre los principales contactos móviles y fijos con la cámara cerrada.

Antes de poner en funcionamiento el interruptor después de una reparación o almacenamiento a largo plazo, la cámara debe secarse durante 10-12 horas a una temperatura de 100-110 ° C.

Después del secado, la cámara se monta sobre el interruptor y se mide la resistencia de aislamiento entre los dos puntos de la cámara opuestos a los contactos móviles y fijos cuando están abiertos. Esta resistencia debe ser de al menos 20 ohmios.

Los ajustes del interruptor automático se calibran en un laboratorio con corriente obtenida de un generador de baja tensión con una tensión nominal de 6-12 V.

En la subestación, los interruptores automáticos se calibran con corriente de carga o utilizando un reóstato de carga a una tensión nominal de 600 V. Se puede recomendar un método para calibrar los interruptores de CC utilizando una bobina de calibración de 300 vueltas de cable PEL con un diámetro de 0,6 mm, montado en el núcleo de la bobina de corriente principal. Al pasar una corriente continua a través de la bobina, el valor de la configuración actual se establece de acuerdo con el número de amperios-vueltas en el momento en que se apaga el interruptor. Los interruptores de la primera versión, que se produjeron antes, se diferencian de los interruptores de la segunda versión por la presencia de una válvula de aceite.