Mga DC circuit breaker

Ang mga DC circuit breaker ay ginagamit upang idiskonekta ang isang circuit sa ilalim ng pagkarga. Sa mga traction substation, ginagamit ang mga switch para idiskonekta ang 600 V na mga linya ng kuryente sa panahon ng overload at short-circuit na mga alon at para idiskonekta ang reverse current ng mga rectifier sa panahon ng back-ignition o valve failure (ibig sabihin, panloob na short-circuit sa panahon ng parallel block operation).

Ang arc extinguishing sa pamamagitan ng mga awtomatikong switch ay nangyayari sa hangin sa mga arc horn. Maaaring gawin ang extension ng arko gamit ang magnetic blast o sa makitid na mga slot chamber.

Sa lahat ng mga kaso ng pag-disconnect ng circuit at ang pagbuo ng isang electric arc, ang isang natural na pataas na paggalaw ng arc ay nangyayari kasama ang paggalaw ng hangin na pinainit nito, i.e.

Naka-on mga substation ng traksyon pangunahing inilalapat sa mga high-speed circuit breaker.

kanin. 1. Mga oscillogram ng kasalukuyang at boltahe kapag naka-off ang short-circuit current: a-fast switch, b-high-speed switch

Ang kabuuang oras ng T ng pagkagambala ng short-circuit o overload na kasalukuyang ng circuit-breaker ay binubuo ng tatlong pangunahing bahagi (Larawan 1):

T = to + t1 + t2

kung saan ang t0 ay ang oras ng pagtaas ng kasalukuyang sa circuit upang isara sa halaga ng kasalukuyang setting, i.e. sa halaga kung saan gumagana ang disconnecting device ng circuit breaker; Ang t1 ay ang oras ng pagbubukas ng sariling circuit breaker, i.e. ang oras mula sa sandaling naabot ang kasalukuyang setting hanggang sa sandaling magsimulang maghiwalay ang mga contact sa breaker; t2 - oras ng pagsunog ng arko.

Ang oras ng pagtaas ng kasalukuyang sa circuit t0 ay depende sa mga parameter ng circuit at ang setting ng switch.

Ang panloob na oras ng biyahe t1 ay depende sa uri ng switch: para sa mga switch na hindi mataas ang bilis, ang panloob na oras ng biyahe ay nasa hanay na 0.1-0.2 s, para sa mga high-speed na switch - 0.0015-0.005 sec.

Ang arcing time t2 ay nakasalalay sa halaga ng kasalukuyang maaantala at sa mga katangian ng mga circuit breaker.

Ang kabuuang oras ng biyahe ng high-speed breaker ay nasa loob ng 0.15-0.3s, para sa high-speed-0.01-0.03s.

Dahil sa maikling inherent tripping time, nililimitahan ng high-speed circuit breaker ang maximum na halaga ng short-circuit current sa protected circuit.

Sa mga substation ng traksyon, ginagamit ang mga high-speed DC na awtomatikong circuit breaker: VAB-2, AB-2/4, VAT-43, VAB-20, VAB-20M, VAB-28, VAB-36 at iba pa.

Ang switch ng VAB-2 ay polarized, ibig sabihin, tumutugon ito sa kasalukuyang sa isang direksyon lamang — pasulong o pabalik, depende sa setting ng switch.

Sa fig. 2 ay nagpapakita ng electromagnetic na mekanismo ng DC circuit breaker.

kanin. 2.Electromagnetic na mekanismo ng circuit breaker VAB -2: a — disconnection ng circuit breaker, b — mga limitasyon ng limitasyon sa pagkasira ng mga contact ng circuit breaker VAB -2, (A — ang minimum na kapal ng fixed contact ay 6 mm, B — ang pinakamababang kapal ng movable contact ay 16 mm ); 1 — holding coil, 2 — magnetic circuit, 3 — switching coil, 4 — magnetic armature, 5 — upper steel rail, 6 — anchor, 7 — main coil, 8 — calibration coil, 9 — U-shaped magnetic circuit, 10 — kasalukuyang kasalukuyang output, 11 — adjusting screw, 12 — maneuvering plate, 13 — flexible connection, 14 — stop, 15 — anchor lever, 16 — axis ng anchor lever, 17 — fixed contact, 18 — movable contact, 19 — contact lever, 20 — axial contact lever, 21 — axle na may roller, 22 — locking lever, 23 — closing spring, 24 — drawbar, 25 — adjusting screws, 26 — clamp, 27 — holding coil core

Ang anchor lever 15 (Fig. 2, a) ay umiikot sa paligid ng axis 16 na dumadaan sa itaas na bakal na baras 5. Sa ibabang bahagi ng pingga 15, na binubuo ng dalawang silimin cheeks, ang isang bakal na anchor 6 ay hinihigpitan, at sa itaas na bahagi. bahagi mayroong isang spacer isang manggas na may axis 20 sa paligid kung saan ang contact lever 19 ay umiikot, na gawa sa isang hanay ng mga duralumin plate.

Ang isang movable contact 18 ay naayos sa itaas na bahagi ng contact lever, at isang tansong sapatos na may nababaluktot na koneksyon 13 ay naayos sa ibaba, sa tulong kung saan ang movable contact ay konektado sa pangunahing kasalukuyang coil 7 at sa pamamagitan nito sa terminal 10. Sa ibabang bahagi ng contact lever, ang mga stop 14 ay nakakabit sa magkabilang panig, at sa kanang bahagi ay may steel axle na may roller 21, kung saan ang dalawang closing spring 23 ay nakakabit sa isang gilid.

Sa off position, ang sistema ng mga lever (armature lever at contact lever) ay pinaikot ng stop spring 23 tungkol sa axis 16 hanggang ang armature 6 ay huminto sa kaliwang rod ng U-shaped magnetic circuit.

Ang pagsasara ng 3 at may hawak na 1 coils ng circuit breaker ay pinapagana ng kanilang sariling mga kinakailangan sa DC.

Upang i-on ang switch, kailangan mo munang isara ang circuit ng holding coil 1, pagkatapos ay ang circuit ng closing coil 3. Ang direksyon ng kasalukuyang sa parehong coils ay dapat na tulad na ang mga magnetic flux na nabuo ng mga ito ay nagdaragdag sa tamang core ng magnetic circuit 9, na nagsisilbing core ng closing coil; pagkatapos ang armature 6 ay maaakit sa core ng closing coil, iyon ay, ito ay nasa posisyon na «On». Sa kasong ito, ang axis 20 kasama ang contact lever 19 ay iikot sa kaliwa, ang decoupling spring 23 ay mag-uunat at malamang na paikutin ang contact lever 19 sa paligid ng axis 20.

Kapag ang switch ay naka-off, ang armature 4 ay nakasalalay sa dulong bahagi ng closing coil at, kapag ang switch ay naka-on, ay nananatiling naaakit sa core end ng karaniwang magnetic flux ng closing at holding coil. Ang magnetic armature 4 sa pamamagitan ng isang rod 24 ay konektado sa locking lever 22, na hindi pinapayagan ang contact lever na iikot sa limiter ng movable contact sa nakapirming isa. Samakatuwid, ang isang puwang ay nananatili sa pagitan ng mga pangunahing contact, na maaaring iakma sa pamamagitan ng pagbabago ng haba ng baras 24 at dapat na katumbas ng 1.5-4 mm.

Kung ang boltahe ay tinanggal mula sa pagsasara ng coil, kung gayon ang mga electromagnetic na puwersa na humahawak sa armature 4 sa naaakit na posisyon ay bababa at ang mga spring 23 sa tulong ng locking lever 22 at ang baras 24 ay mapunit ang armature mula sa dulo ng core ng closing coil at paikutin ang contact lever hanggang sa magsara ang mga pangunahing contact. Samakatuwid, ang mga pangunahing contact ay magsasara lamang pagkatapos magbukas ang closing coil.

Sa ganitong paraan, ang prinsipyo ng libreng tripping ay naisasakatuparan para sa VAB-2 circuit breakers. Ang agwat sa pagitan ng magnetic armature 4 (kung hindi man ay tinatawag na free trip armature) at ang dulong bahagi ng closing core ng coil sa on position ng switch ay dapat nasa loob ng 1.5-4mm.

Tinitiyak ng control circuit ang supply ng isang panandaliang pulso ng kasalukuyang sa closing coil, ang tagal nito ay sapat lamang upang magkaroon ng oras upang ilipat ang armature sa posisyon na «On». Ang closing coil circuit ay awtomatikong bubuksan.

Maaaring suriin ang pagkakaroon ng libreng paglalakbay tulad ng sumusunod. Ang isang sheet ng papel ay inilalagay sa pagitan ng mga pangunahing contact at ang contactor contact ay sarado. Ang circuit breaker ay naka-on, ngunit habang ang contactor contact ay sarado, ang mga pangunahing contact ay hindi dapat sarado, at ang papel ay maaaring malayang alisin mula sa puwang sa pagitan ng mga contact. Sa sandaling bumukas ang contactor ng contactor, ang magnetic armature ay lalayo mula sa pangunahing dulo ng closing coil at ang mga pangunahing contact ay magsasara. Sa kasong ito, ang piraso ng papel ay pipindutin sa pagitan ng mga contact at hindi posible na alisin ito.

Kapag naka-on ang switch, maririnig ang isang katangian na double bang: ang una ay mula sa banggaan ng armature at ang core ng closing coil, ang pangalawa ay mula sa banggaan ng mga closed main contact.

Ang polariseysyon ng switch ay binubuo sa pagpili ng direksyon ng kasalukuyang sa holding coil, depende sa direksyon ng kasalukuyang sa pangunahing kasalukuyang coil.

Upang i-off ng switch ang circuit kapag nagbabago ang direksyon ng kasalukuyang nasa loob nito, ang direksyon ng kasalukuyang sa holding coil ay pinili upang ang magnetic fluxes na nilikha ng holding coil at ang pangunahing kasalukuyang coil ay nag-tutugma sa direksyon sa ang core ng closing coil. Samakatuwid, kapag ang kasalukuyang dumadaloy sa pasulong na direksyon, ang pangunahing kasalukuyang circuit ay makakatulong upang mapanatili ang circuit breaker sa saradong posisyon.

Sa emergency mode, kapag ang direksyon ng pangunahing kasalukuyang ay baligtad, ang direksyon ng magnetic flux na nilikha ng pangunahing kasalukuyang coil sa core ng closing coil ay magbabago, i.e. ang magnetic flux ng primary current coil ay ididirekta laban sa magnetic flux ng holding coil at sa isang tiyak na halaga ng primary current ang core ng closing coil ay made-demagnetize at ang opening spring ay magbubukas ng breaker. Ang bilis ng pagtugon ay natutukoy sa mas malaking lawak sa pamamagitan ng katotohanan na habang nasa core ng switching coil ang magnetic flux ay bumababa, sa core ng main current coil ang magnetic flux ay tumataas.

Upang i-off ng switch ang circuit kapag tumaas ang kasalukuyang sa itaas ng nakatakdang pasulong na kasalukuyang, ang direksyon ng kasalukuyang sa holding coil ay pinili upang ang magnetic flux ng holding coil sa core ng closing coil ay nakadirekta laban sa ang magnetic flux ng main current coil, kapag ang forward current ay dumadaloy dito.Sa kasong ito, habang tumataas ang base kasalukuyang, ang demagnetization ng closing coil core ay tumataas, at sa isang tiyak na halaga ng base kasalukuyang, katumbas o mas mataas kaysa sa kasalukuyang setting, bubukas ang breaker.

Ang kasalukuyang pag-tune sa parehong mga kaso ay nababagay sa pamamagitan ng pagbabago ng kasalukuyang halaga ng holding coil at sa pamamagitan ng pagbabago ng gap δ1.

Ang magnitude ng holding coil current ay nababagay sa pamamagitan ng pag-iiba-iba ng magnitude ng karagdagang resistance na konektado sa serye sa coil.

Ang pagpapalit ng gap δ1 ay nagbabago sa magnetic flux resistance ng primary current coil. Habang bumababa ang gap δ1, bumababa ang magnetic resistance at samakatuwid ay bumababa ang magnitude ng breaking current. Ang gap δ1 ay binago gamit ang adjusting screw 11.

Ang distansya δ2 sa pagitan ng mga stop 14 at ang mga pisngi ng armature lever 15 sa posisyon ng switch ay nagpapakilala sa kalidad ng pagsasara ng mga pangunahing contact at dapat nasa loob ng 2-5 mm. Ang halaman ay gumagawa ng mga susi na may puwang na δ2 na katumbas ng 4-5 mm. Tinutukoy ng laki ng gap δ2 ang anggulo ng pag-ikot ng contact lever 19 tungkol sa axis 20.

Ang kawalan ng gap δ2 (ang mga stop 14 ay nakikipag-ugnayan sa mga pisngi ng armature lever 15) ay nagpapahiwatig ng mahinang contact o kawalan ng contact sa pagitan ng mga pangunahing contact. Ang isang distansya na δ2 na mas mababa sa 2 o higit sa 5 mm ay nagpapahiwatig na ang mga pangunahing contact ay nakikipag-ugnayan lamang sa ibaba o itaas na gilid. Ang pagkakaiba δ2 ay maaaring maliit dahil sa mataas na pagkasira ng mga contact, na pagkatapos ay papalitan.

Kung ang mga sukat ng mga contact ay sapat, pagkatapos ay ang gap δ2 ay nababagay sa pamamagitan ng paglipat ng buong mekanismo ng paglipat sa kahabaan ng circuit breaker frame.Upang ilipat ang mekanismo, dalawang bolts ang pinakawalan na nag-aayos ng mekanismo sa frame.

Ang distansya sa pagitan ng mga pangunahing contact sa bukas na posisyon ay dapat na katumbas ng 18-22 mm. Ang pagpindot sa mga pangunahing contact para sa mga switch na may rate na kasalukuyang hanggang sa at kabilang ang 2000 A ay dapat nasa hanay na 20-26 kg, at para sa mga switch na may rate na kasalukuyang 3000 A - sa loob ng 26-30 kg.

Sa fig. 2, b ay nagpapakita ng movable system ng switch na may pagtatalaga ng limitasyon sa pagsusuot ng mga contact. Itinuturing na pagod ang movable contact kapag ang dimensyon B ay nagiging mas mababa sa 16 mm, at ang fixed contact kapag ang dimensyon A ay naging mas mababa sa 6 mm.

Sa fig. Ang 3 ay nagpapakita ng isang detalyadong control scheme ng VAB-2 circuit breaker. Tinitiyak ng scheme ang supply ng isang panandaliang pulso sa closing coil at hindi pinapayagan ang paulit-ulit na paglipat kapag ang power button ay pinindot nang mahabang panahon, i.e. pinipigilan ang "tunog". Ang holding coil ay patuloy na sinisingil ng kasalukuyang.

Upang i-on ang switch, pindutin ang pindutan ng «On», sa gayon ay isinasara ang circuit ng mga coils ng contactor K at ang blocking RB. Sa kasong ito, tanging ang contactor na nagsasara ng circuit ng pagsasara ng coil VK ay isinaaktibo.

Sa sandaling makuha ng armature ang posisyong «On», ang pagsasara ng auxiliary contact ng BA breaker ay magsasara at ang pagbubukas ng mga contact ay magbubukas. Ang isa sa mga auxiliary contact ay lumalampas sa coil ng contactor K, na sisira sa circuit ng closing coil. Sa kasong ito, ang buong boltahe ng linya ay ilalapat sa coil ng RB blocking relay, na, pagkatapos ng actuation, muling manipulahin ang contactor coil kasama ang mga contact nito.

Upang isara muli ang switch, buksan ang power button at isara itong muli.

Ang discharge resistance CP na konektado sa parallel sa DC holding coil ay nagsisilbing bawasan ang open circuit overvoltage ng coil. Ang adjustable LED resistance ay nagbibigay ng kakayahang pag-iba-ibahin ang hawak na coil current.

Ang rate na kasalukuyang ng holding coil sa 110 V ay 0.5 A, at ang rate na kasalukuyang ng closing coil sa parehong boltahe at parallel na koneksyon ng dalawang seksyon ay 80 A.

kanin. 3. Wiring diagram para sa control ng circuit breaker VAB-2: Naka-off. — off button, DC — holding coil, LED — karagdagang resistance, CP — discharge resistance, BA — switch auxiliary contacts, LK, LZ — pula at berdeng signal lamp, Incl. — power button, K — contactor at contact nito, RB — blocking relay at contact nito, VK — closing coil, AP — automatic switch

Ang mga pagbabagu-bago sa boltahe ng mga gumaganang circuit ay pinahihintulutan mula sa - 20% hanggang + 10% ng nominal na boltahe.

Ang kabuuang oras upang idiskonekta ang circuit mula sa VAB-2 circuit breaker ay 0.02-0.04 sec.

Ang pagpapatay ng arko, kapag nasira ng circuit breaker ang circuit sa ilalim ng pagkarga, ay nangyayari sa arc chute sa pamamagitan ng magnetic burst.

Ang magnetic inflator coil ay karaniwang konektado sa serye na may pangunahing nakapirming contact ng switch at isang pagliko ng pangunahing busbar, sa loob kung saan mayroong isang core na gawa sa bakal na strip. Upang mai-concentrate ang magnetic field sa arcing zone sa mga contact, ang core ng magnetic explosion coil sa mga switch ay may mga bahagi ng poste.

Ang arc extinguishing chamber (Larawan 4) ay isang patag na kahon na gawa sa asbestos na semento, sa loob kung saan ang dalawang longitudinal partition 4 ay ginawa. Ang isang sungay 1 ay naka-install sa silid, sa loob kung saan ang axis ng pag-ikot ng silid ay pumasa.Ang sungay na ito ay konektado sa kuryente sa movable contact. Ang isa pang sungay 7 ay naayos sa isang nakatigil na kontak. Upang matiyak ang isang mabilis na paglipat ng arko mula sa movable contact hanggang sa sungay 1, ang distansya ng sungay mula sa contact ay dapat na hindi hihigit sa 2-3 mm.

Ang electric arc na nangyayari kapag pinapatay ang mga contact 2 at 6 sa ilalim ng pagkilos ng isang malakas na magnetic field ng magnetic inflator coil 5 ay mabilis na hinihipan sa mga sungay 1 at 7, pinahaba, pinalamig ng counterflow ng hangin at mga dingding ng silid sa makitid na mga puwang sa pagitan ng mga partisyon at mabilis na pinapatay. Inirerekomenda na maglagay ng mga ceramic tile sa mga dingding ng silid sa arc extinguishing area.

Ang mga arc extinguishing chamber para sa mga circuit breaker para sa mga boltahe na 1500 V at higit pa (Larawan 5) ay naiiba sa mga silid para sa mga boltahe na 600 V sa malalaking sukat at ang pagkakaroon ng mga butas sa mga panlabas na dingding para sa paglabas ng mga gas at isang karagdagang aparato para sa magnetic detonation .

kanin. 4. Arc extinguishing chamber ng circuit breaker VAB -2 para sa isang boltahe na 600 V: 1 at 7 - mga sungay, 2 - movable contact, 3 - panlabas na pader, 4 - longitudinal partition, 5 - magnetic explosion coil, 6 - fixed contact

kanin. 5. Chamber para sa arc extinguishing ng circuit breaker VAB -2 para sa isang boltahe ng 1500 V: a - camera chamber, b - arc extinguishing circuit na may karagdagang magnetic burst; 1 — movable contact, 2 — fixed contact, 3 — magnetic detonating coil, 4 AT 8 — horns, 5 at 6 — auxiliary horns, 7 — auxiliary magnetic detonating coil, I, II, III, IV — arc position sa panahon ng extinguishing

Ang aparato para sa karagdagang magnetic blowing ay binubuo ng dalawang auxiliary horns 5 at 6, sa pagitan ng kung saan ang coil 7 ay konektado. Habang ang arc ay pinalawak, nagsisimula itong magsara sa pamamagitan ng auxiliary horns at ang coil, na, dahil sa kasalukuyang dumadaloy dito. , ay lumilikha ng karagdagang magnetic shock. Lahat ng camera ay may metal na tile sa labas.

Para sa mabilis at matatag na pagkalipol ng arko, ang agwat sa pagitan ng mga contact ay dapat na hindi bababa sa 4-5 mm.

Ang katawan ng switch ay gawa sa isang non-magnetic na materyal - silymine - at konektado sa isang movable contact, kaya sa panahon ng operasyon ito ay nasa ilalim ng buong gumaganang boltahe.

BAT-42 Awtomatikong High Speed ​​​​DC Switch

Pagpapatakbo ng DC Circuit Breakers

Sa panahon ng operasyon, kinakailangan upang subaybayan ang kondisyon ng mga pangunahing contact. Ang pagbaba ng boltahe sa pagitan ng mga ito sa nominal na pagkarga ay dapat nasa loob ng 30 mV.

Ang oxide ay inalis mula sa mga contact na may wire brush (pagsipilyo). Kapag nangyari ang sagging, ang mga ito ay tinanggal gamit ang isang file, ngunit ang mga contact ay hindi dapat pakainin upang maibalik ang kanilang orihinal na flat na hugis, dahil ito ay humahantong sa kanilang mabilis na pagkasira.

Kinakailangan na pana-panahong linisin ang mga dingding ng arc extinguishing chamber mula sa mga deposito ng tanso at karbon.

Kapag binabago ang isang switch ng DC, ang pagkakabukod ng hawak at pagsasara ng mga coils na may paggalang sa katawan ay nasuri, pati na rin ang paglaban ng pagkakabukod ng mga dingding ng arcing chamber. Ang paghihiwalay ng arc chamber ay sinusuri sa pamamagitan ng paglalapat ng boltahe sa pagitan ng pangunahing movable at fixed contact na may sarado na kamara.

Bago ilagay ang switch sa operasyon pagkatapos ng pagkumpuni o pangmatagalang imbakan, ang silid ay dapat na tuyo sa loob ng 10-12 oras sa temperatura na 100-110 ° C.

Pagkatapos ng pagpapatayo, ang kamara ay naka-mount sa switch at ang insulation resistance ay sinusukat sa pagitan ng dalawang punto ng chamber sa tapat ng movable at fixed contacts kapag bukas ang mga ito. Ang paglaban na ito ay dapat na hindi bababa sa 20 ohms.

Ang mga setting ng circuit breaker ay naka-calibrate sa isang laboratoryo na may kasalukuyang nakuha mula sa isang mababang boltahe na generator na may nominal na boltahe na 6-12 V.

Sa substation, ang mga circuit breaker ay naka-calibrate gamit ang load current o gamit ang load rheostat sa nominal na boltahe na 600 V. Ang isang paraan para sa pag-calibrate ng mga DC switch ay maaaring irekomenda gamit ang calibration coil na 300 turn ng PEL wire na may diameter na 0.6 mm, naka-mount sa core ng pangunahing kasalukuyang likid. Sa pamamagitan ng pagpasa ng isang direktang kasalukuyang sa pamamagitan ng coil, ang halaga ng kasalukuyang setting ay itinakda ayon sa bilang ng mga ampere-turn sa oras na ang switch ay naka-off. Ang mga switch ng unang bersyon, na ginawa nang mas maaga, ay naiiba sa mga switch ng pangalawang bersyon sa pamamagitan ng pagkakaroon ng balbula ng langis.