Ivalt.ru

И-Вольт
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как включить быстродействующий выключатель

быстродействующий выключатель

Изобретение предназначено для использования в области электротехники, в частности в электрических аппаратах общепромышленного назначения и аппаратах тяговых. Техническим результатом является повышение быстродействия и упрощение конструкции. Технический результат достигается за счет разделения осей поворотного удерживающего электромагнита и контактного рычага, пружина одним концом закреплена на контактном рычаге, а вторым концом зацеплена за неподвижную опору. Линия действия силы этой пружины проходит через точки, одна из которых является точкой зацепления за неподвижную опору, а другая — точкой зацепления за контактный рычаг между осями поворотного электромагнита и контактного рычага. Изобретение позволяет использовать силу пружины для воздействия на контактный рычаг как включающего момента, так и противоположно направленного отключающего момента и тем самым упростить конструкцию. Использование превышения момента инерции контактного рычага и поворотного электромагнита над моментом инерции только одного контактного рычага способствует повышению быстродействия выключателя. 1 ил.

Формула изобретения

Быстродействующий выключатель, содержащий установленный на оси поворотный удерживающий электромагнит, контактный рычаг с якорем, соединенный посредством оси с электромагнитом, пружину, зацепленную за контактный рычаг, и неподвижный контакт, отличающийся тем, что оси поворотного электромагнита и контактного рычага выполнены раздельными, пружина вторым концом зацеплена за неподвижную опору, а линия действия силы пружины проходит через точки зацепления на неподвижной опоре и контактном рычаге между осями поворотного электромагнита и контактного рычага.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области электрических аппаратов и может быть использовано как в электрических аппаратах общепромышленного назначения, так и в аппаратах тяговых.

Известен быстродействующий выключатель, содержащий удерживающий электромагнит, якорь, соединенный с якорем контактный рычаг, пружину, зацепленную за контактный рычаг и неподвижный контакт (см. книгу: Д.Д. Захарченко. Тяговые электрические аппараты, учебник для ВУЗов ж.д.трасп.- М. Транспорт, 1991, с.153).

Из-за того, что удерживающий электромагнит закреплен жестко, а якорь с контактным рычагом соединен посредством оси подвижно, собственное время размыкания выключателя увеличивается.

От этого недостатка свободен быстродействующий выключатель, содержащий поворотный удерживающий электромагнит, ось поворотного удерживающего электромагнита, контактный рычаг с якорем, установленный на оси поворотного удерживающего электромагнита, неподвижный контакт и пружину, зацепленную за контактный рычаг и через тягу за электромагнит (см. Электрическая и тепловозная тяга, журнал МПС 3, 1969, с.31).

К недостатку указанного быстродействующего выключателя относится сложность подвески из-за соединения пружины с электромагнитом через тягу.

Задачей изобретения является улучшение быстродействия и упрощение конструкции.

Поставленная задача решается путем разделения осей поворотного удерживающего электромагнита и контактного рычага, при этом пружина вторым концом зацеплена за неподвижную опору, линия действия силы этой пружины проходит через точки, одна из которых является точкой зацепления за неподвижную опору, а другая — точкой зацепления за контактный рычаг. Линия действия проходит между осями поворотного электромагнита и контактного рычага.

Предлагаемое техническое решение позволяет использовать силу пружины для воздействия на контактный рычаг как включающего момента, так и противоположно направленного отключающего момента и тем самым упростить конструкцию, исключив сложную подвеску пружины через тягу, а также использовать превышение момента инерции контактного рычага и поворотного электромагнита относительно его оси над моментом инерции одного только контактного рычага относительно оси этого рычага для повышения быстродействия выключателя.

На чертеже быстродействующий выключатель показан во включенном положении.

Выключатель состоит из поворотного удерживающего электромагнита 1, установленного на оси 2, контактного рычага 3 с якорем 4, который посредством оси 5 соединен с электромагнитом 1, пружины 6, зацепленной за неподвижную опору 7 и контактный рычаг 3, неподвижного контакта 8 и упоров 9 и 10. Через точку зацепления 11 (на неподвижной опоре 7) и точку зацепления 12 (на контактном рычаге 3) проходит линия действия силы Р пружины 6. Эта линия проходит между осями 2 и 5.

Работает быстродействующий выключатель следующим образом. Контактное нажатие контактного рычага 3, приложенное к неподвижному контакту 8, обеспечивается пружиной 6, создающей включающий момент, направленный по часовой стрелке относительно оси 2. После потери силы притяжения электромагнита 1 и якоря 4 контактный рычаг 3 с якорем 4 под действием отключающего момента, создаваемого силой пружины 6 относительно оси 5 и направленного против часовой стрелки, поворачивается на оси 5 и контактный рычаг 3 и неподвижный контакт 8 размыкаются. Затем контактный рычаг 3 движется до упора 9, а подвижный удерживающий электромагнит — до упора 10.

Включение быстродействующего выключателя происходит под действием привода (не показан). Якорь 4 соприкасается с электромагнитом 1 и они удерживаются в таком положении электромагнитными силами. Под действием включающего момента, создаваемого силой пружины 6, удерживающий поворотный электромагнит 1 совместно с контактным рычагом 3 поворачивается по часовой стрелке до соприкосновения с неподвижным контактом 8.

Так как в быстродействующем выключателе пружина 6 зацеплена за неподвижную опору 7, а линия действия силы пружины Р проходит через точки 11 и 12 между осями 2 и 5, то необходимость в подвеске через тягу отсутствует, что упрощает конструкцию выключателя, а так как момент инерции подвижного электромагнита 1 совместно с контактным рычагом 3 относительно оси 2 больше момента инерции контактного рычага 3 относительно оси 5, то это способствует повышения быстродействия выключателя.

Оперативное выключение быстродействующего выключателя.

Для оперативного выключения выключателя нажимается кнопка «Выключение БВ-2». При её нажатии образуется цепь на отключающую катушку 13. Эта катушка создаёт в ярме отключающего электромаг­нита намагничивающую силу равную 600 Ампер — витков. Якорь 11 отключающего электромагнита притягивается к ярму и своим винтом 7 ударяет по нижнему рычагу защёлки. Защелка расцепляется, и под действием растянутых отключающих пружин силовые контакты раз­мыкаются. При этом изменяют положение и блокировочные контакты.

Читать еще:  Выключатель регулировки угла наклона фар

Отключение быстродействующего выключателя при коротких замыканиях.

При возникновении короткого замыкания в высоковольтной вспо­могательной цепи ток короткого замыкания протекает только по ка­тушке А отключающего электромагнита, которая при величине тока короткого замыкания величиной 50 А создаёт намагничивающую силу в ярме этого магнитопровода равную: 50 А х 12 витков = 600 Ампер-витков. Якорь отключающего электромагнита притягивается и происходит то же самое, что и при оперативном отключении БВ.

Отключение быстродействующего выключателя при перегрузках.

При появлении перегрузки в любом из электродвигателей вспомо­гательных машин ток перегрузки протекает по обеим катушкам быст­родействующего выключателя. При его величине 300 А в отключаю­щем электромагните вновь создаётся намагничивающая сила, доста­точная для срабатывания выключателя, но теперь уже от взаимодей­ствия обеих катушек: (300 Ах 12 витков) — (300А х 10 витков) = 600 Ампер — витков. Якорь отключающего электромагнита притягива­ется, и происходит то же самое, что и при оперативном отключении БВ.

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ РЕЛЕ

Назначение. Дифференциальные реле служат для защиты силовой цепи тяговых электродвигателей и высоковольтной цепи вспомогательных машин от токов короткого замыкания не достигших тока уставки БВ, при коротких замыканиях со стороны рельсовой цепи, а также они используются в качестве токового реле дня разбора схемы рекуперации.

Основные технические данные

1 – текстолитовая панель, 2 – блок контакты, 3 – крышка, 4 – якорь, 5 – удерживающая катушка, 6 – отключающая пружина, 7 – добавочные сопротивления, 8 – магнитопровод, 9 – магнитный шунт
Рисунок 60 Дифференциальное реле РДЗ-068.

Устройство. Текстолитовая панель 1 (рисунок 60), магнитопровод 8 с магнитным шунтом 9 и со съёмным нижним стержнем, включающая катушка 5, якорь 4, регулировочная пружина 6, блокировочное устройство 2, токоограничивающие резисторы 7 и крышка 3.

1 – текстолитовая панель, 2 – блок контакты, 3 – крышка, 4 – якорь, 5 – удерживающая катушка, 6 – отключающая пружина, 7 – добавочные сопротивления, 8 – магнитопровод, 9 – магнитный шунт, 10 – плюсов силовая катушка, 11 – минусовая силовая катушка
Рисунок 61 Дифференциальное реле РДЗ-068-01.

ПРИМЕНЕНИЕ РЕЛЕ В СХЕМЕ.

РДФ1 (РДЗ-068) – дифференциальное реле для защиты силовой цепи тяговых электродвигателей (рисунок 57). Ток небаланса 100 А. Контакты включены в цепь удерживающей катушки БВ. В окно магнитопровода пропущено чётное число проводов си­ловой цепи двигателей.

РДФ2 (РДЗ-068-01) – дифференциальное реле для защиты высоковольтной цепи вспомогательных машин (рисунок 58). Ток неба­ланса 8,5 А. Контакты включены в цепь удерживающей катушки БВ, Для создания магнитного потока от тока небаланса 8,5 А, достаточного для притяжения якоря, на вертикальных стержнях магнитопровода имеет «плюсовую» и «минусо­вую» отключающие катушки 10 и 11 по 12 витков каждая.

РТ-037 (РДЗ-068) — реле моторного тока. Служит для разбора схемы рекуперации в режиме тяги при токе 100а, что способствует снижению перенапряжений при разборе схемы. В окно магнитопровода проложен один провод. Контакты включены в цепь катушек вентилей линейных контакторов в режиме рекуперации.

ВКЛЮЧЕНИЕ РЕЛЕ.

включением кнопки БВ подается питание на катушку РДФ через резистор 195 Ом (рисунок 62) по цепи: +50В, контакты кноп­ки, катушка, корпус. Величина тока в катушке ограничена, поэтому магнитный поток слабый, а зазор между якорем и магнитопроводом большой, поэтому якорь не притягивается;

при нажатии кнопки «Возврат БВ» катушка РДФ получает питание, минуя резистор. Величина тока, а следовательно, и магнитного потока большие. Якорь притягивается к магнитопроводу. Контакты в цепи лампы РДФ размыкаются и лампа погасает. В цепи удерживающей катушки БВ контакты замыкаются и подготавливают её цепь для включения;

после отпускания кнопки Возврат БВ, катушка РДФ сохраняет питание через резистор от кнопки БВ. Ток и магнитный поток катушки уменьшаются. Однако якорь остается притянутым, так как этого ослабленного магнитного потока вполне достаточно для удержания якоря в притянутом состоянии. Кроме этого, при срабатывании РДФ, ослабленный магнит­ный поток быстрее исчезает. Это повышает чувствительность реле на отключение;

при притянутом якоре в магнитопроводе действует только магнитный поток включающей катушки. В вводных и вывод­ных проводах РДФ1 токи имеют встречное направление, поэтому их магнитные потоки взаимно уничтожаются. У РДФ2 взаимно уничтожаются магнитные потоки отключающих катушек.

Как работают устройства автоматики повторного включения (АПВ)?

В виду большой протяженности электрических сетей их обслуживание и ремонт, в случае повреждения, усложняются необходимостью доставления бригады к месту выполнения работ. Из-за чего большинство внештатных ситуаций, которые приводят к отсутствию напряжения, решает автоматическое повторное включение (АПВ) без необходимости вмешательства работников.

Назначение АПВ

Автоматическое повторное включение предназначено для включения выключателей после того, как аварийное отключение обесточило линию. При этом АПВ позволяет уменьшить перерывы в электроснабжении на количество кратковременных аварий. Посмотрите на рисунок 1, в случае замыкания в точке К1 с последующим отключением высоковольтного выключателя Q1 происходит срабатывание АПВ1. Допустим, что замыкание самоустранилось и снабжение линии от подстанции ПС1 до ПС2 восстановилось.

В то же время, при замыкании в точках К2 и К3 выключатель Q2 отсекает линию до подстанции ПС3. Допустим, что это устоявшиеся замыкания, при срабатывании АПВ2 напряжение снова будет подано в сеть, но так как в точках К2 и К3 происходит замыкание, Q2 снова отключит линию.

Читать еще:  Подключение проходных выключателей lexman victoria

Поэтому все аварийные ситуации по их продолжительности можно условно поделить на:

  • Кратковременные – те, которые обуславливаются относительно непродолжительным фактором (перемещением животных, падением веток и прочих элементов), которые создали протекание токов короткого замыкания на доли или несколько секунд, после чего и причина, и замыкание самоустранились.
  • Устоявшиеся – обусловленные постоянным фактором, который не может самоустраниться без вмешательства персонала (обрыв провода, разрушение изоляции и прочие). В таких ситуациях возникают устойчивые кз, которые устраняются только отключением выключателей и последующим ремонтом.

На практике автоматическое повторное включение срабатывает во всех ситуациях, но успешное включение происходит только в случае, когда причина устранилась, то есть при кратковременных повреждениях. Если же после первой повторной подачи автоматическое восстановление не произошло, в зависимости от типа, могут применяться следующие ступени повторного включения. В соответствии с местными условиями системы АПВ могут иметь различные особенности работы.

Так как 50% всех отключений удается повторно запитать от однократного АПВ, то первая ступень считается наиболее эффективной. Вторая отстраивается с временным промежутком в несколько секунд или десятков секунд, и, как показывает статистика, позволяет запитать потребителя еще в 15% случаев.

Классификация

В зависимости от количества фаз, задействованных для повторного включения все АПВ подразделяют на:

  • Однофазные – предназначены для автоматического ввода только одной фазы, на которой произошло замыкание, как правило, применяются для линий 500кВ и выше;
  • Трехфазные – характеризуются воздействием на привод выключателя, который сразу повторно включает все три фазы;
  • Комбинированные — осуществляют автоматическое включение электрических аппаратов посредством логического выбора одной или всех трех, в зависимости от типа замыкания.

В свою очередь, трехфазные АПВ подразделяются на такие классы:

  • С односторонним питанием – когда линия запитывается только от одного источника, соответственно, оперативный ток запускает цепь повторного включения только для одного высоковольтного выключателя.
  • С двухсторонним питанием – когда участок сети получает электроснабжение сразу от двух источников и система АПВ вынуждена повторно включать сразу два коммутационных аппарата.

Также двухстороннее АПВ подразделяется на:

  • Несинхронное повторное включение, когда система выполняет одновременный ввод выключателей с двух сторон. При этом синхронность включения и процессов в линии не соблюдается.
  • С ожиданием синхронизма – подает питание сначала с одной стороны, а затем с другой.
  • С улавливанием синхронизма – подбирает время включения в соответствии с удаленностью точки замыкания для предотвращения возникновения несимметричных режимов, ударов тока и прочих эффектов.
  • Быстродействующие АПВ – позволяют осуществить повторное включение в максимально короткий промежуток времени.

Помимо вышеизложенных способов классификации, АПВ могут различаться по способу включения – от механического воздействия или посредством электрического сигнала. Также существует разделение по количеству ступеней включения – одна или несколько, в зависимости от того, сколько раз АПВ пытается повторно включить питание. Принцип действия повторного включения может отстраиваться как от наличия напряжения в линии, так и от его отсутствия.

Принцип работы

Рассмотрите принцип работы автоматического повторного включения на примере такой схемы.

Рис. 2: Принципиальная схема АПВ

Как видите на рисунке 2, напряжение подается на шину управления ШУ, на схеме показан пример питания от источника постоянного тока + ШУ и – ШУ. В данном примере устройство АПВ управляется механизмами:

  • контроля синхронизации;
  • положения контактов выключателя;
  • запрета АПВ;
  • разрешения подготовки.

Релейная защита реализуется посредством реле времени РВ и промежуточного РП. Последнее имеет две обмотки: по току РП I и по напряжению РП U. В нормальном режиме к ШУ приложено напряжение, которое заряжает конденсатор С при наличии соответствующего сигнала от цепей разрешения подготовки. Но повторное включение блокируется сигналом цепи запрета АПВ, который отстраивается на основе резисторов R1 и R2, находящихся в последовательном соединении с управленческими цепями.

В случае отключения трансформатора, линии или других участков, сигнал контроля синхронизации замыкает цепь для РВ. Которое при отсчете установленного промежутка времени выполняет замыкание собственных контактов, они, в свою очередь, шунтируют резистор R. После чего происходит разряд конденсатора на обмотку напряжения РП. При этом возбуждается и токовая катушка, которая притягивает контакты реле и замыкает цепь на включение выключателя.

Если трехфазное кз прекратилось и электроснабжение возобновится, то контроль синхронизации подает сигнал на размыкание обмотки РВ. После чего в цепь снова вводится сопротивление R и происходит возврат реле в обесточенное состояние. После возврата устройства в режим ожидания сразу происходит заряд конденсатора С для готовности к последующему повторному включению.

Узел Н позволяет вывести повторное включение на время проведения каких-либо плановых манипуляций оперативным персоналом.

Предъявляемые требования

Для обеспечения заявленных режимов и безопасных условий работы оборудования, к устройствам автоматического повторного включения предъявляется ряд требований:

  • Быстродействие – должна обеспечивать скорость перехода, определяемая типом питаемых устройств и категорией потребителя. Но, при этом, скорость не должна выполнять повторное включение до полного рассеивания электрической дуги. Так как в противном случае, даже при кратковременных повреждениях возможна повторная ионизация изолирующего промежутка.
  • Устойчивость к аварийному режиму – устройства ТАПВ и резервных защит не должны снижать качество и скорость реагирования из-за перепадов электрических величин.
  • Селективность АПВ – система должна отстраивать свою работу в соответствии с другими устройствами аварийной автоматики, не прерывая действия защит. Рисунок 3: Согласование АПВ с другими защитами
  • В случае оперативных отключений с целью проведения плановых работ, АПВ должно выводиться из цепи, чтобы ошибочно не подать напряжение на шины подстанции и не подвергнуть угрозе персонал.
  • После срабатывания повторного включения коммутационное устройство должно возвращаться во включенное положение. При неуспешном АПВ должен происходить автоматический возврат в отключенное положение.
  • Для некоторых видов защит (газовой, дифференциальной и прочих, реагирующих на повреждение трансформатора) должен устанавливаться запрет на повторное включение. Также отключенное положение должно сохранятся при возникновении аварийного режима в силовых электрических машинах.
  • При повторных включениях должны блокироваться неконтролируемые многократные АПВ во избежание разрушающих воздействий устойчивых токов кз на устройства. Рисунок 4: Увеличение тока при кз
Читать еще:  Контактный выключатель холостого хода

Особенности эксплуатации АПВ

Следует отметить, что работа повторного включения должна контролироваться исключительно теми работниками, на балансе которых находятся соответствующие распределительные сети. При этом допуск постороннего персонала может производиться только под надзором ответственного работника.

Помимо того, что все случаи срабатывания АПВ для обратного включения тех же шин, линий или трансформаторов фиксируют приборы учета, они должны регистрироваться оперативными работниками в соответствующем журнале. После чего специалисты, обслуживающие устройства защиты шин, линий и силового оборудования подстанции должны провести анализ работы повторного включения с составлением соответствующих документов.

Периодически, для проверки работоспособности устройств АПВ, персонал обязан вывести его из работы. После чего производится комплекс испытательных мер, как совместно с остальными защитами, так и отдельно. По результатам проверки должен выдаваться протокол об исправности или неисправности АПВ. В последнем случае применяются меры для восстановления или отладки нормальной работы повторного включения, и производится внеочередная проверка.

Если для линии предусмотрено включение резерва, то повторное включение может не использоваться. Чтобы работа АПВ не нарушала переход системы на резервное питание.

Видео по теме

Быстродействующий выключатель

Быстродействующий выключатель (БВ) — коммутационный аппарат, применяющийся в системах тягового электроснабжения и на электроподвижном составе для защиты электрических цепей постоянного тока при коротких замыканиях и перегрузках, а также для оперативных отключений. БВ характеризуется отключающей способностью, выражающейся наибольшим значением тока короткого замыкания, который они надёжно отключают при наиболее неблагоприятных условиях.

Классификация быстродействующих выключателей

Для быстродействующих выключателей приняты следующие классификации:

  • По назначению: линейные (фидерные) катодные
  • По направленности действия: поляризованные — срабатывают автоматически не только от силы тока, но и от его направления неполяризованные — срабатывают только в зависимости от силы тока
  • По способу достижения быстродействия: с пружинным отключением с пружинно-магнитным отключением с электромагнитным отключением

См. также

  • Высоковольтный выключатель

Литература

  • Быстродействующий выключатель // Железнодорожный транспорт: Энциклопедия / Гл. ред. Н. С. Конарев. — М .: Большая Российская энциклопедия, 1994. — С. 48. — ISBN 5-85270-115-7

  • Проставив сноски, внести более точные указания на источники.

Wikimedia Foundation . 2010 .

  • Быстров Петр
  • Быстров Петр Александрович

Полезное

Смотреть что такое «Быстродействующий выключатель» в других словарях:

быстродействующий выключатель — Выключатель, собственное время отключения которого меньше постоянной времени нарастания тока в коммутируемой им цепи постоянного тока или меньше одной четвертой периода коммутируемого переменного тока. [ГОСТ 19350 74] Тематики электрооборуд.… … Справочник технического переводчика

Быстродействующий выключатель — 1. Быстродействующий выключатель Выключатель, собственное время отключения которого меньше постоянной времени нарастания тока в коммутируемой им цепи постоянного тока или меньше одной четвертой периода коммутируемого переменного тока Источник:… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

быстродействующий выключатель — spartusis jungiklis statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. quick break switch vok. Schnellschalter, m rus. быстродействующий выключатель, m pranc. interrupteur à rupture rapide, m … Automatikos terminų žodynas

быстродействующий автоматический выключатель — — [В.А.Семенов. Англо русский словарь по релейной защите] Тематики релейная защита EN quick operating circuit breaker … Справочник технического переводчика

БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИЙ АВТОМАТ — выключатель постоянного тока, автоматически отключающий электр. цепь при прохождении тока, превышающего определенную, заранее установленную величину (максимальные Б. а.), или при изменении направления тока (Б. а. обратного тока). Скорость… … Технический железнодорожный словарь

быстродействующий автоматический выключатель — spartusis automatinis jungiklis statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. quick break switch; quick operating circuit breaker vok. Schnellschalter, m rus. быстродействующий автомат, m; быстродействующий автоматический выключатель, m pranc.… … Automatikos terminų žodynas

быстродействующий автоматический выключатель — spartusis automatinis išjungiklis statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: angl. quick operating circuit breaker vok. Schnellauslöser, m; Schnellschalter, m rus. быстродействующий автоматический выключатель, m pranc. déclencheur à action… … Radioelektronikos terminų žodynas

быстродействующий автомат — spartusis automatinis jungiklis statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. quick break switch; quick operating circuit breaker vok. Schnellschalter, m rus. быстродействующий автомат, m; быстродействующий автоматический выключатель, m pranc.… … Automatikos terminų žodynas

Momentary switch — Быстродействующий выключатель … Краткий толковый словарь по полиграфии

Электропоезд ЭР2 — ЭР2 ЭР2 1290 «Карелия» на станции Невская Дубровка Основные данные … Википедия

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector