Interruttori CC

Gli interruttori di circuito CC vengono utilizzati per disconnettere un circuito sotto carico. Nelle sottostazioni di trazione, gli interruttori vengono utilizzati per disconnettere le linee elettriche a 600 V durante le correnti di sovraccarico e di cortocircuito e per disconnettere la corrente inversa dei raddrizzatori durante la retroaccensione o il guasto della valvola (ovvero cortocircuiti interni durante il funzionamento in blocco in parallelo).

L'estinzione dell'arco tramite interruttori automatici avviene nell'aria sulle trombe ad arco. L'estensione dell'arco può essere eseguita utilizzando un'esplosione magnetica o in camere a fessura stretta.

In tutti i casi di disconnessione del circuito e formazione di un arco elettrico, si verifica un movimento naturale verso l'alto dell'arco insieme al movimento dell'aria da esso riscaldata, cioè

SU sottostazioni di trazione applicato principalmente agli interruttori automatici ad alta velocità.

Riso. 1. Oscillogrammi di corrente e tensione quando la corrente di cortocircuito è disattivata: a-interruttore veloce, b-interruttore ad alta velocità

Il tempo totale T di interruzione della corrente di cortocircuito o di sovraccarico da parte dell'interruttore si compone di tre parti principali (Fig. 1):

T = tO + t1 + t2

dove t0 è il tempo di risalita della corrente nel circuito da disinserire al valore della corrente di taratura, cioè al valore al quale viene azionato il dispositivo di sezionamento dell'interruttore; t1 è il tempo di apertura del proprio interruttore, cioè il tempo dal momento in cui viene raggiunta la corrente di impostazione al momento in cui i contatti dell'interruttore iniziano a divergere; t2 — tempo di combustione dell'arco.

Il tempo di salita della corrente nel circuito t0 dipende dai parametri del circuito e dall'impostazione dell'interruttore.

Il tempo di intervento interno t1 dipende dal tipo di interruttore: per gli interruttori non ad alta velocità, il tempo di intervento interno è compreso tra 0,1 e 0,2 s, per gli interruttori ad alta velocità - 0,0015-0,005 sec.

Il tempo d'arco t2 dipende dal valore della corrente da interrompere e dalle caratteristiche degli interruttori.

Il tempo di intervento totale dell'interruttore ad alta velocità è compreso tra 0,15 e 0,3 secondi, per l'alta velocità è di 0,01-0,03 secondi.

A causa del breve tempo di intervento intrinseco, l'interruttore rapido limita il valore massimo della corrente di cortocircuito nel circuito protetto.

Nelle sottostazioni di trazione vengono utilizzati interruttori automatici CC ad alta velocità: VAB-2, AB-2/4, VAT-43, VAB-20, VAB-20M, VAB-28, VAB-36 e altri.

L'interruttore VAB-2 è polarizzato, ovvero risponde alla corrente in una sola direzione: avanti o indietro, a seconda dell'impostazione dell'interruttore.

Nella fig. 2 mostra il meccanismo elettromagnetico dell'interruttore CC.

Riso. 2.Meccanismo elettromagnetico dell'interruttore VAB -2: a - disconnessione dell'interruttore, b - limiti di usura limite dei contatti dell'interruttore VAB -2, (A - lo spessore minimo del contatto fisso è 6 mm, B — lo spessore minimo del contatto mobile è di 16 mm ); 1 - bobina di tenuta, 2 - circuito magnetico, 3 - bobina di commutazione, 4 - armatura magnetica, 5 - binario superiore in acciaio, 6 - ancoraggio, 7 - bobina principale, 8 - bobina di calibrazione, 9 - circuito magnetico a forma di U, 10 - uscita corrente corrente, 11 - vite di regolazione, 12 - piastra di manovra, 13 - connessione flessibile, 14 - arresto, 15 - leva di ancoraggio, 16 - asse della leva di ancoraggio, 17 - contatto fisso, 18 - contatto mobile, 19 - leva di contatto, 20 - leva di contatto assiale, 21 - asse con rullo, 22 - leva di bloccaggio, 23 - molle di chiusura, 24 - timone, 25 - viti di regolazione, 26 - morsetto, 27 - nucleo della bobina di tenuta

La leva di ancoraggio 15 (Fig. 2, a) ruota attorno all'asse 16 passando attraverso l'asta superiore in acciaio 5. Nella parte inferiore della leva 15, costituita da due guance in silimin, viene serrata un'ancora in acciaio 6, e nella parte superiore parte è presente un distanziale un manicotto con asse 20 attorno al quale ruota la leva di contatto 19, costituito da un insieme di piastrine in duralluminio.

Un contatto mobile 18 è fissato nella parte superiore della leva di contatto, e sotto è fissato un pattino in rame con connessione flessibile 13, con l'ausilio del quale il contatto mobile è collegato alla bobina di corrente principale 7 e attraverso di essa al terminale 10. Alla parte inferiore della leva di contatto, su entrambi i lati sono fissati i fermi 14, e sul lato destro è presente un asse in acciaio con un rullo 21, al quale sono fissate su un lato due molle di chiusura 23.

In posizione di riposo, il sistema di leve (leva di armatura e leva di contatto) viene fatto ruotare dalle molle di fermo 23 attorno all'asse 16 fino a che l'ancora 6 si arresta nell'asta sinistra del circuito magnetico ad U.

Le bobine di chiusura 3 e di mantenimento 1 dell'interruttore automatico sono alimentate dai propri requisiti CC.

Per accendere l'interruttore, devi prima chiudere il circuito della bobina di tenuta 1, quindi il circuito della bobina di chiusura 3. La direzione della corrente in entrambe le bobine dovrebbe essere tale che i flussi magnetici da esse generati si aggiungano al nucleo destro del circuito magnetico 9, che funge da nucleo della bobina di chiusura; quindi l'armatura 6 sarà attratta dal nucleo della bobina di chiusura, cioè sarà in posizione «On». In questo caso l'asse 20 insieme alla leva di contatto 19 ruoterà verso sinistra, le molle di disaccoppiamento 23 si allungheranno e tenderanno a far ruotare la leva di contatto 19 attorno all'asse 20.

Quando l'interruttore è disinserito, l'ancora 4 poggia sul lato terminale della bobina di chiusura e, quando l'interruttore è acceso, rimane attratta verso l'estremità del nucleo dal flusso magnetico comune delle bobine di chiusura e di mantenimento. L'ancora magnetica 4 tramite un'asta 24 è collegata alla leva di bloccaggio 22, la quale non consente la rotazione della leva di contatto al limitatore del contatto mobile in quello fisso. Pertanto, rimane uno spazio tra i contatti principali, che può essere regolato modificando la lunghezza dell'asta 24 e dovrebbe essere pari a 1,5-4 mm.

Se la tensione viene rimossa dalla bobina di chiusura, le forze elettromagnetiche che mantengono l'armatura 4 nella posizione attratta si ridurranno e le molle 23 con l'aiuto della leva di bloccaggio 22 e dell'asta 24 strapperanno l'armatura dall'estremità del nucleo della bobina di chiusura e ruotare la leva di contatto fino alla chiusura dei contatti principali. Pertanto, i contatti principali si chiuderanno solo dopo l'apertura della bobina di chiusura.

In questo modo si realizza il principio dello scatto libero per gli interruttori VAB-2. Lo spazio tra l'armatura magnetica 4 (altrimenti chiamata armatura a scatto libero) e l'estremità del nucleo di chiusura della bobina nella posizione di accensione dell'interruttore deve essere compresa tra 1,5 e 4 mm.

Il circuito di controllo garantisce l'erogazione di un impulso di corrente di breve durata alla bobina di chiusura, la cui durata è sufficiente solo per avere il tempo di portare l'armatura in posizione «On». Il circuito della bobina di chiusura viene quindi aperto automaticamente.

La disponibilità di viaggi gratuiti può essere verificata come segue. Un foglio di carta viene posto tra i contatti principali e il contatto del contattore viene chiuso. L'interruttore automatico è acceso, ma mentre il contatto del contattore è chiuso, i contatti principali non devono essere chiusi e la carta può essere rimossa liberamente dallo spazio tra i contatti. Non appena il contattore del contattore si apre, l'armatura magnetica si stacca dall'estremità del nucleo della bobina di chiusura e i contatti principali si chiudono. In questo caso il pezzo di carta verrà premuto tra i contatti e non sarà possibile rimuoverlo.

All'accensione dell'interruttore si sente un caratteristico doppio colpo: il primo è dovuto alla collisione dell'armatura e del nucleo della bobina di chiusura, il secondo è dovuto alla collisione dei contatti principali chiusi.

La polarizzazione dell'interruttore consiste nella scelta della direzione della corrente nella bobina di mantenimento, in funzione della direzione della corrente nella bobina principale.

Affinché l'interruttore spenga il circuito quando la direzione della corrente in esso cambia, la direzione della corrente nella bobina di mantenimento viene scelta in modo tale che i flussi magnetici creati dalla bobina di mantenimento e dalla bobina di corrente principale coincidano nella direzione in il nucleo della bobina di chiusura. Pertanto, quando la corrente scorre in avanti, la corrente del circuito principale contribuirà a mantenere l'interruttore automatico in posizione chiusa.

In modalità di emergenza, quando la direzione della corrente principale viene invertita, la direzione del flusso magnetico creato dalla bobina della corrente principale nel nucleo della bobina di chiusura cambierà, cioè il flusso magnetico della bobina di corrente primaria sarà diretto contro il flusso magnetico della bobina di mantenimento e ad un certo valore di corrente primaria il nucleo della bobina di chiusura sarà smagnetizzato e le molle di apertura apriranno l'interruttore. La velocità di risposta è determinata in misura maggiore dal fatto che mentre nel nucleo della bobina di commutazione il flusso magnetico diminuisce, nel nucleo della bobina di corrente principale il flusso magnetico aumenta.

Affinché l'interruttore spenga il circuito quando la corrente aumenta al di sopra della corrente diretta impostata, la direzione della corrente nella bobina di mantenimento viene scelta in modo tale che il flusso magnetico della bobina di mantenimento nel nucleo della bobina di chiusura sia diretto contro il flusso magnetico della bobina di corrente principale, quando la corrente diretta scorre attraverso di essa.In questo caso, all'aumentare della corrente di base, aumenta la smagnetizzazione del nucleo della bobina di chiusura, e ad un certo valore della corrente di base, uguale o superiore alla corrente di regolazione, l'interruttore si apre.

La corrente di sintonia in entrambi i casi viene regolata modificando il valore corrente della bobina di mantenimento e modificando il gap δ1.

L'entità della corrente della bobina di mantenimento viene regolata variando l'entità della resistenza aggiuntiva collegata in serie con la bobina.

La modifica del gap δ1 modifica la resistenza al flusso magnetico della bobina di corrente primaria. Man mano che il traferro δ1 diminuisce, la resistenza magnetica diminuisce e quindi l'entità della corrente di interruzione diminuisce. Il gioco δ1 viene modificato utilizzando la vite di regolazione 11.

La distanza δ2 tra gli arresti 14 e le guance della leva dell'indotto 15 nella posizione di accensione dell'interruttore caratterizza la qualità della chiusura dei contatti principali e dovrebbe essere compresa tra 2 e 5 mm. L'impianto produce chiavi con luce δ2 pari a 4-5 mm. La dimensione dello spazio δ2 determina l'angolo di rotazione della leva di contatto 19 attorno all'asse 20.

L'assenza di un gioco δ2 (gli arresti 14 sono a contatto con le guance della leva dell'indotto 15) indica uno scarso contatto o mancanza di contatto tra i contatti principali. Una distanza δ2 inferiore a 2 o superiore a 5 mm indica che i contatti principali sono in contatto solo sul bordo inferiore o superiore. La differenza δ2 può essere piccola a causa dell'elevata usura dei contatti, che vengono poi sostituiti.

Se le dimensioni dei contatti sono sufficienti, lo spazio δ2 viene regolato spostando l'intero meccanismo di commutazione lungo il telaio dell'interruttore.Per muovere il meccanismo si sganciano due bulloni che fissano il meccanismo al telaio.

La distanza tra i contatti principali in posizione aperta dovrebbe essere pari a 18-22 mm. La pressione dei contatti principali per interruttori con una corrente nominale fino a 2000 A inclusi dovrebbe essere compresa tra 20 e 26 kg e per interruttori con una corrente nominale di 3000 A - entro 26-30 kg.

Nella fig. 2, b mostra il sistema mobile dell'interruttore con la designazione del limite di usura dei contatti. Il contatto mobile è considerato usurato quando la dimensione B diventa inferiore a 16 mm, e il contatto fisso quando la dimensione A diventa inferiore a 6 mm.

Nella fig. 3 mostra uno schema di controllo dettagliato dell'interruttore automatico VAB-2 Lo schema garantisce la fornitura di un impulso a breve termine alla bobina di chiusura e non consente l'accensione ripetuta quando il pulsante di accensione viene premuto a lungo, ad es. impedisce il "squillo". La bobina di tenuta è continuamente caricata di corrente.

Per accendere l'interruttore, premere il pulsante «On», chiudendo così il circuito delle bobine del contattore K e il blocco RB. In questo caso viene attivato solo il teleruttore che chiude il circuito della bobina di chiusura VK.

Non appena l'armatura assume la posizione «On», i contatti ausiliari di chiusura dell'interruttore BA si chiuderanno e i contatti di apertura si apriranno. Uno dei contatti ausiliari bypassa la bobina del contattore K, che interromperà il circuito della bobina di chiusura. In questo caso, l'intera tensione di linea verrà applicata alla bobina del relè di blocco RB, che, dopo l'attivazione, manipola nuovamente la bobina del contattore con i suoi contatti.

Per chiudere nuovamente l'interruttore, aprire il pulsante di accensione e richiuderlo.

La resistenza di scarica CP collegata in parallelo con la bobina di mantenimento CC serve a ridurre la sovratensione a circuito aperto della bobina. La resistenza LED regolabile offre la possibilità di variare la corrente della bobina di mantenimento.

La corrente nominale della bobina di tenuta a 110 V è 0,5 A, e la corrente nominale della bobina di chiusura alla stessa tensione e collegamento in parallelo delle due sezioni è 80 A.

Riso. 3. Schema di cablaggio per il controllo dell'interruttore automatico VAB-2: Off. — pulsante di spegnimento, CC — bobina di ritenuta, LED — resistenza aggiuntiva, CP — resistenza di scarica, BA — contatti ausiliari di commutazione, LK, LZ — lampade di segnalazione rosse e verdi, incl. — pulsante di accensione, K — contattore e relativo contatto, RB — relè di blocco e relativo contatto, VK — bobina di chiusura, AP — interruttore automatico

Le fluttuazioni della tensione dei circuiti di lavoro sono consentite da - 20% a + 10% della tensione nominale.

Il tempo totale per scollegare il circuito dall'interruttore VAB-2 è di 0,02-0,04 sec.

L'estinzione dell'arco, quando l'interruttore interrompe il circuito sotto carico, avviene in camera d'arco per mezzo di uno scoppio magnetico.

La bobina del gonfiatore magnetico è solitamente collegata in serie al contatto fisso principale dell'interruttore ed è una spira della sbarra principale, all'interno della quale è presente un'anima in nastro di acciaio. Per concentrare il campo magnetico nella zona dell'arco nei contatti, il nucleo della bobina di esplosione magnetica negli interruttori ha parti polari.

La camera di estinzione dell'arco (Fig. 4) è una scatola piatta in cemento amianto, all'interno della quale sono realizzati due setti longitudinali 4. Nella camera è installato un corno 1, all'interno del quale passa l'asse di rotazione della camera.Questa tromba è collegata elettricamente al contatto mobile. Un altro corno 7 è fissato su un contatto stazionario. Per garantire una rapida transizione dell'arco dal contatto mobile alla tromba 1, la distanza della tromba dal contatto non deve essere superiore a 2-3 mm.

L'arco elettrico che si verifica allo spegnimento tra i contatti 2 e 6 sotto l'azione di un forte campo magnetico della bobina del gonfiatore magnetico 5 viene rapidamente soffiato sulle trombe 1 e 7, allungato, raffreddato dal controcorrente dell'aria e dalle pareti del camera in fessure strette tra le partizioni e si estinguono rapidamente. Si consiglia di posizionare piastrelle di ceramica nelle pareti della camera nell'area di estinzione dell'arco.

Le camere di estinzione dell'arco per interruttori automatici per tensioni di 1500 V e oltre (Fig. 5) differiscono dalle camere per tensioni di 600 V per le grandi dimensioni e la presenza di fori nelle pareti esterne per l'uscita dei gas e un dispositivo aggiuntivo per la detonazione magnetica .

Riso. 4. Camera di estinzione dell'arco dell'interruttore VAB -2 per una tensione di 600 V: 1 e 7 - trombe, 2 - contatto mobile, 3 - pareti esterne, 4 - partizioni longitudinali, 5 - bobina di esplosione magnetica, 6 - contatto fisso

Riso. 5. Camera per l'estinzione dell'arco dell'interruttore automatico VAB -2 per una tensione di 1500 V: a - camera della telecamera, b - circuito di estinzione dell'arco con un burst magnetico aggiuntivo; 1 — contatto mobile, 2 — contatto fisso, 3 — bobina detonante magnetica, 4 AND 8 — avvisatori acustici, 5 e 6 — avvisatori acustici ausiliari, 7 — bobina detonante magnetica ausiliaria, I, II, III, IV — posizione dell'arco durante lo spegnimento

Il dispositivo per la soffiatura magnetica aggiuntiva è costituito da due trombe ausiliarie 5 e 6, tra le quali è collegata la bobina 7. Man mano che l'arco si estende, inizia a chiudersi attraverso le trombe ausiliarie e la bobina, che, a causa della corrente che scorre attraverso di essa , crea un ulteriore shock magnetico. Tutte le telecamere hanno piastrelle metalliche all'esterno.

Per un'estinzione dell'arco rapida e stabile, la distanza tra i contatti deve essere di almeno 4-5 mm.

Il corpo dell'interruttore è realizzato in materiale non magnetico - silimina - ed è collegato a un contatto mobile, quindi durante il funzionamento è a piena tensione di lavoro.

Interruttore CC automatico ad alta velocità BAT-42

Funzionamento degli interruttori automatici CC

Durante il funzionamento è necessario monitorare lo stato dei contatti principali. La caduta di tensione tra di loro al carico nominale dovrebbe essere entro 30 mV.

L'ossido viene rimosso dai contatti con una spazzola metallica (spazzolatura). Quando si verificano cedimenti, vengono rimossi con una lima, ma i contatti non devono essere alimentati per ripristinare la loro forma piatta originale, poiché ciò porta alla loro rapida usura.

È necessario pulire periodicamente le pareti della camera di estinzione dell'arco dai depositi di rame e carbone.

Durante la revisione di un interruttore CC, viene verificato l'isolamento delle bobine di mantenimento e chiusura rispetto al corpo, nonché la resistenza di isolamento delle pareti della camera d'arco. L'isolamento della camera d'arco viene verificato applicando tensione tra i contatti principali mobili e fissi a camera chiusa.

Prima di mettere in funzione l'interruttore dopo la riparazione o lo stoccaggio a lungo termine, la camera deve essere asciugata per 10-12 ore a una temperatura di 100-110 ° C.

Dopo l'asciugatura, la camera viene montata sull'interruttore e la resistenza di isolamento viene misurata tra i due punti della camera opposti ai contatti mobili e fissi quando sono aperti. Questa resistenza deve essere di almeno 20 ohm.

Le tarature degli interruttori sono tarate in laboratorio con corrente ricavata da un generatore di bassa tensione con tensione nominale 6-12 V.

Nella sottostazione, gli interruttori automatici sono calibrati con corrente di carico o utilizzando un reostato di carico a una tensione nominale di 600 V. Un metodo per calibrare gli interruttori CC può essere raccomandato utilizzando una bobina di calibrazione di 300 spire di filo PEL con un diametro di 0,6 mm, montato sul nucleo della bobina di corrente principale. Facendo passare una corrente continua attraverso la bobina, il valore della regolazione della corrente viene impostato in base al numero di ampere-giri al momento dello spegnimento dell'interruttore. Gli interruttori della prima versione, prodotti in precedenza, differiscono dagli interruttori della seconda versione per la presenza di una valvola dell'olio.