Электромагнитные выключатели. Конструкции, основные параметры и характеристики

В отличие от масляных и воздушных выключателей электромагнитные выключатели для своей работы не требуют масла или сжатого воздуха, более просты и удобны в эксплуатации, обладают высокой надежностью и большим сроком службы.
Электромагнитный выключатель серии ВЭ на напряжение 6 и 10 кВ, номинальный ток до 3,6 кА и номинальный ток отключения до 31,5 кА показан на рис. 25, а. Три полюса выключателя смонтированы на выкатной тележке 1. При перемещении тележки влево пальцевый контакт 2 соединяется с медной шиной комплектного распределительного устройства (КРУ). Подвижный контакт 3 выключателя имеет вращательное движение относительно точки О и приводится в действие изоляционной штангой 4, соединенной с механизмом выключателя. Разрывной контакт полюса имеет главные пальцевые контакты 5 и дугогасительные 6, расположенные над главными контактами. ДУ выключателя 7 расположено над контактной системой. Для улучшения гашения малых токов выключатель имеет устройство воздушного дутья 8, которое приводится в действие тягой 9, соединенной с механизмом привода выключателя. При отключении выключателя в дутьевом устройстве создается сжатый воздух, который протекает по трубке 10 и воздействует на дугу, перемещая ее вверх и включая катушки магнитного дутья.

конструкция

Присоединение цепей привода и сигнализации к схеме управления КРУ производится с помощью штепсельного контактного разъема 11. Правая катушка магнитного дутья 12 соединяется с нижним выводом выключателя шиной 13
ДУ выключателя изображено на рис. 18 25,6. При размыкании дугогасительных контактов 1 и 2 возникает дуга А, которая под действием электродинамических сил и конвекционных потоков воздуха перемещается в положение Б Этому также способствует воздушное дутьевое устройство. Один конец дутьевой катушки 3 соединен с неподвижным контактом 1, второй — с левым рогом 5. При перемещении дуги вверх она касается рога 5, при этом участок дуги между контактом 1 и нижним концом рога 5 шунтируется дутьевой катушкой. Так как полное сопротивление катушки мало, то этот участок дуги гаснет и катушка 1 включается в коммутируемую цепь последовательно. Магнитный поток, создаваемый катушкой 3, проходит по полюсным наконечникам (поз. 12, рис. 25, а), с помощью которых магнитное поле направляется перпендикулярно плоскости (рис. 25,6). Силы взаимодействия тока дуги и поля перемешают дугу вверх и затягивают ее в ДУ, состоящее из пакета керамических пластин с вырезами (рис. 4.24). При перемещении дуги в положение Г правый конец дуги переходит на дугогасительный рог 4 и включается вторая система магнитного дутья. В результате дуга движется с большой скоростью (около 100 м/с). По мере перемещения вверх дуга деформируется, принимая зигзагообразную форму Е (в горизонтальной плоскости), удлиняется и тесно соприкасается с пластинами ДУ. Это приводит к росту сопротивления дуги и напряжения на ней. Из-за эффективного отвода тепла от дуги градиент напряжения на ней, В/м, не зависит от тока.

В результате сопротивление дуги становится больше сопротивления Х„ коммутируемой цепи, ток в цепи и сдвиг фаз между током и напряжением цепи уменьшаются, что приводит к облегчению восстановления напряжения на контактном промежутке.

Выключатель имеет пружинный привод, который заводится двигателем. Привод обеспечивает однократный цикл 0—0,3—ВО с бестоковой паузой 0,3 с В юрой цикл может быть совершен через 15 с после завода включающих пружин.
Недостатком электромагнитных выключателей является большая проводимость стенок ДУ. Узкие щели ДУ нагреваются дугой до очень высоких температур, при которых начинают проводить ток. Большой остаточный ток может приводить к пробою по раскаленной поверхности пластин. Из-за этого номинальное напряжение электромагнитных выключателей не превышает 10 кВ.

64. Элегазовые выключатели. Конструкции, основные параметры и характеристики. Устройство и принцип действия элегазового выключателя. Свойства элегаза. При повышении номинальных токов отключения и номинальных напряжений необходимо не только совершенствовать конструкцию выключателей, но и заниматься поисками дугогасительных сред, обладающих высокой электрической прочностью и дугогасительной способностью шестифтористая сера SF6. Элегаз является «электроотрицательным» газом. Его молекулы обладают способностью захватывать электроны. При этом образуются малоподвижные, тяжелые отрицательные ионы, которые медленно разгоняются электрическим полем. Благодаря этому элегаз обладает высокой электрической прочностью. Благодаря химической инертности элегаза (в диапазоне до 800 °С) допустимая температура медных контактов может быть увеличена с 75 (для воздуха) до 90 °С. Это позволяет дополнительно повысить токовую нагрузку аппарата. Элегаз негорюч, пожаробезопасен. Недостатком элегаза является переход из газообразного состояния в жидкое состояние при относительно высоких температурах. Конструкция элегазовых выключателей. Дугогасящая способность элегаза наиболее эффективна при большой скорости его струи относительно горящей дуги. Возможны следующие исполнения ДУ с элегазом: 1)с автопневматическим дутьем. Необходимый для дутья перепад давления создается за счет энергии привода; 2)с охлаждением дуги элегазом при ее движении, вызванном взаимодействием тока с магнитным полем. 3)с гашением дуги за счет перетекания газа из резервуара с высоким давлением в резервуар с низким давлением (выключатели с двойным давлением). В настоящее время широко применяется первый способ.

65. Вакуумные выключатели. Конструкции, основные параметры и характеристики.Выключатели высокого напряжения предназначены для коммутации цепей переменного тока с напряжением 3 кВ и выше во всех режимах, возможных в эксплуатации: 1) включение и отключение номинальных токов; 2) отключение токов КЗ; 3) отключение токов холостого хода силовых трансформаторов и емкостных токов конденсаторных батарей и длинных линий. Устройство и принцип действия вакуумного выключателя. Выключатель состоит из трех полюсов, установленных на металлическом основании, в котором размещены пофазные электромагнитные приводы с магнитной защелкой, удерживающей выключатель неограниченно долго во включенном положении после прерывания тока в катушке электромагнита привода. Остальные узлы полюсов размещаются в изоляционном корпусе из прозрачного механически прочного и дугостойкого полимерного материала (лексана), который предохраняет их от возможных в эксплуатации механических повреждений и воздействий электрической дуги тока короткого замыкания. Все три полюса имеют одинаковую конструкцию. Гашение дуги в вакуумной среде. В вакуумном дугогасительном устройстве (ДУ) контакты расходятся в среде с давлением 10^-4 Па (10^{-6 мм} рт. ст.), при котором плотность воздуха очень мала. Длина свободного пробега молекулы достигает 50, а длина свободного пролета электрона 300 м. При таких условиях электрический пробой между электродами затруднен из-за отсутствия носителей зарядов. Пробивное напряжение промежутка длиной 1 мм в вакууме достигает 100 кВ. При размыкании контактов контактное нажатие непрерывно уменьшается, а переходное сопротивление контактов увеличивается и при нажатии, равном нулю, стремится к бесконечности. Даже при небольших токах в момент размыкания контактов из-за выделения большого количества тепла материал контактов плавится и образуется жидкий металлический мостик, который под действием высокой температуры нагревается и испаряется.

66. Разъединители. Назначение, конструкции, требования, предъявляемые к ним, условия выбора.Разъединители – аппараты, предназначенные для включения и отключения участков электрических цепей под напряжением при отсутствии нагрузочного тока. Они применяются во всех высоковольтных установках для обеспечения видимого разрыва при отключении какого-либо участка цепи, а также для производства переключений и набора нужной схемы.