Ііі. Опис стенда

У шафі комплектного розподільного пристрою серії КРУ2-10 на викатному візку змонтований електромагнітний вимикач типу ВЕМ-10Е-1000/12,5У3.

1. Конструкція вем-10е

Вимикач ВЕМ-10Е являє собою трьохполюсний апарат, полюси якого змонтовані на сталевій звареній рамі 16 (рис.1), постаченої котушками з підшипниками кочення. У нижній частині рами розташований електромагнітний привід ПЕГ-8 з контактором 1.

На вертикальній площадці рами встановлені опорні фарфорові ізолятори на яких розмішаються контактна і дугогасна системи вимикача. Над рухомими і нерухомими контактами вимикача розмішаються дугогасні камери 8 (рис. 1).

Рис. І. Електромагнітний вимикач ВЕМ-10Е-1000/12,5 УЗ

1- привод; 2 - струмопровід; 3 - контакт шарнірний; 4 - головний нерухомий контакт; 5 - головний дугогасний контакт; б - магнітопровід; 7 - котушка магнітного дуття; 8 - дугогасна камера; 9 - рухомий дугогасний контакт; 10 - контакт головний рухомий; 11 - циліндр повітряного дуття; 12 - тяга фарфорова; 13 - приводний механізм; 14, 15 - вимикаючі пружини; 16 - рама.

Трьохполюсний вимикач ВЕМ-10, що вбудовується в КРУ, монтується на візку разом з електроприводом і контактором, що живить електромагніт включення. Рухлива система (рис. 2) вимикача, зібрана безпосередньо над приводом, складається з робочих 3, 4 і дугогасильних 5, 6 контактів і обертається на опорному ізоляторі 1 за допомогою ізоляційної тяги 2. Тут же закріплені циліндри повітряного дуття 13.

Система нерухомих контактів, котушка магнітного дуття 8 з магнитопроводом, передній ріг 7 і гасильна камера 10 укріплені на опорних ізоляторах 9. Рухливі контакти позначені на малюнку індексом «а», нерухомі — «б».

Струм підводиться до нерухомого контакту «б» і електрично зв'язаному з ним через котушку магнітного дуття передньому рогу. Другий полюс підводиться до рухливого контакту і шинної 12 до заднього рога 11. Котушка магнітного дуття включається в ланцюг тільки в процесі відключення.

Виникаюча в процесі відключення електрична дуга тепловими потоками й електромагнітними силами піднімається догори, займаючи положення А, потім Б, при цьому частина дуги на ділянці Е-К виявляється зашунтованой котушкою магнітного дуття, яка має малий опір. Ця частина дуги гасне, і котушка включається в електричний ланцюг, створюючи магнітне поле і переміщаючи дугу по передньому і задньому рогах у керамічну дугогасильну камеру. Дуга поступово займає положення В, Г, Д, що забезпечує затягування дуги в пакет пластин, де дуга подовжується й ефективно прохолоджується при зіткненні з керамічними пластинами. При підході струму до нуля стовбур дуги інтенсивно деіонізується і дуга гасне. При відключеннях малих струмів для початкового переміщенні дуги нагору використовується повітря з повітряного циліндра, поршень якого зв'язаний з рухливим контактом. У добу вимикач допускає 150 операцій включення і відключення номінального струму до 1000 А.

Рис. 2. Дугогасильна система електромагнітного вимикача ВЕМ-10Е

Дугогасильна камера (рис. 3) складається з пластин цирконієвої кераміки з Λ-образним вирізом 9, склеєних між собою в єдиний блок. Кераміка має високу електричну міцність і дугостійкість, мале газовиділення і водопоглинання. Камера виконана так, щоб забезпечити максимальну швидкість руху повітряних потоків нагору. Пластини мають лівий і правий вирізи, і їхнє чергування дозволяє при малих розмірах камери мати зиґзаґоподібну дугу довжиною 1,5—1,8 м. У нижній частині камери до пластин притискаються керамічні плити 10 і 14, що обмежують зону горіння дуги, а у верхній частині установлений вихлопний пристрій 8, що складається з вертикально розташованих ізоляційних п ластин, призначених для запобігання пробою щілин камери по гарячих газах. По краях пакета поміщені роги 4 і 12, по яких перемішається дуга в процесі відключення. Система магнітного дуття складається з двох котушок 6 і 11, сердечника 5 і бічних щік 1, 13, набраних з ізольованих друг від друга сталевих листів. Котушка ліва 6 з'єднується одним кінцем з переднім рогом, іншим — через нерухомий контакт 7 з верхнім виводом вимикача. Права котушка з'єднується з заднім рогом і через проміжну шинку з нижнім виводом вимикача. Мається екран 2, що ізолює зону горіння дуги від лівої котушки, і гребінка 5, що сприяє охолодженню і загасанню дуги повітрям з циліндра повітряного дуття, що проходить через неї, у момент, коли дуга шунтує котушку магнітного дуття.

При вимиканні вимикача спочатку розмикаються робочі контакти, а потім — дугогасильні. При розмиканні дугогасильних контактів між ними виникає дуга, що під дією електродинамічних сил контуру і теплових потоків переміщається нагору і займає положення А. Частина дуги розташовується між переднім рогом і нерухомим контактом, шунтує ліву котушку магнітного дуття. Як тільки дуга відірветься від нерухомого контакту, весь струм почне проходити через котушку магнітного дуття. Тепер дуга горить між рогом 4 і рухливим контактом. Тим часом рухливий контакт підійде до заднього рога, на який перекинеться другий кінець дуги (положення Б). Могутнє магнітне дуття, створюване послідовно включеними котушками електромагнітів, буде переміщати дугу у вузькі щілини-канали дугогасильної камери. Напруженість магнітного полю буде пропорційна току, а полярність магнітного полю повинна забезпечувати переміщення дуги нагору. Під впливом магнітного дуття дуга послідовно займає положення В, Г. Швидко зростаюче в гасильній камері опір дуги відіграє роль обмежувального опору в ланцюзі, що відключається, що зменшує значення струму КЗ і полегшує умови гасіння дуги.

Принципова електрична схема керування приводом, що відповідає вимкненому положенню вимикача (від ключа керування) показана на рис.4.

Рис. 4. Принципова схема керування вимикачем

Принцип дії вимикача при включенні:

Для вмикання вимикача ключем керування (рис. 4) замикають контакти 1-2, при цьому котушка контактора включення КМ виявляється замкнутою через блок–контакти SQТ и SQ1. Контактор спрацьовує і замикає ланцюг електромагніта включення YAC. Сердечник електромагніта вмикання втягується і через механізм вільного розчіплювання і відповідні важелі повертає вал вимикача на вмикання.

При вмиканні вимикача спочатку замикаються дугогасні контакти, які у повністю включеному положенні шунтуються головними контактами.

Одночасно при повороті вала на вмикання розтягуються вимикаючі пружини і переключаються блок–контактів вимикача. Наприкінці ходу вмикання механізм приводу защіпається на засувку, контакт SQТ розмикається і знеструмлює котушку контактора КМ а, отже, електромагніт вмикання.

Принцип дії вимикача при вимиканні:

При подачі команди на вимикаючу котушку бойок котушки вибиває засувку приводу. Вимикаючі пружини повертають вал вимикача на вимикання і надають руху рухомим контактам. Спочатку розмикаються головні контакти, а потім дугогасні.

Дуга, що виникає при розмиканні дутогасних контактів, під дією електродинамічних сил контуру струму і теплових конвекційних потоків видувається нагору, у дугогасну камеру. Різні положення, що займає дуга, піднімаючись нагору по камері показані на рис. 2 пунктирними лініями.

Відразу ж після розмикання дугогасних контактів дута утворить маленьку петлю між металокерамічними наконечниками цих контактів (положення А). Поступово подовжуючись, петля дуги наближається до переднього рога, торкається його і приймає положення Б. При цьому частина дуги між наконечниками нерухомого контакту і рогом виявляється зашунтованою котушкою магнітного дуття, Ділянка дуги, шунтована котушкою швидко гасне, і через котушку починає протікати повний струм, що протікає через вимикача. Між полюсними наконечниками електромагніта створюється інтенсивне магнітне поле, що пронизує камеру перпендикулярно площині, у якій рухається дуга. Це магнітне поле взаємодіє з струмом дуги і при відповідному напрямку швидко затягує дугу всередину камери, де вона займає послідовне положення В, Г і.т.д. Дуга, піднімаючись нагору у вирізах керамічних пластин, здобуває зиґзаґоподібну форму, входить у тісне зіткнення з холодною поверхнею керамічних пластин і віддає останнім своє тепло. Завдяки цьому опір дуги збільшується. Одночасно зростає і довжина дуги, що також приводить до збільшення її опору. Досягши визначеної довжини усередині камери, дуга гасне при черговому переході струму через нуль.

При струмах більш 1000 А час горіння дуги не перевищує 0,01 – 0,02 с. При менших струмах він трохи збільшується, досягаючи при струмах близько 1000 А 0,03–0,04 с.

При струмах менш 1000 А сили взаємодії між магнітним полем і струмом дуги не можуть забезпечити швидке затягування дуги в камеру. У цьому діапазоні струмів на допомогу приходить повітряний піддув. Потік повітря, створений цим пристроєм при кожній операції відключення, сприяє переміщенню дуги в камеру і полегшує умови її гасіння. Завдяки цьому тривалість горіння дуги в найбільш важких випадках відключення струмів менших за 1000 А, коли коефіцієнт потужності близький до нуля, не перевищує 0,08 с.

Гарячі гази, що утворяться при горінні дуги, частково викидаються з камер униз, але здебільшого випливають нагору по вузьким шілинам між пластинами. При цьому гази в значній мірі охолоджуються так, що викид полум'я з камери спостерігається лише при струмах КЗ близьких до граничного.

Дуга, виникаюча при розмиканні дугогасних контактів, утримується на них лише протягом часу, необхідного для перекидання струму в котушку магнітного дуття. При струмах КЗ цей час складає частки півперіоду, чи тисячні секунди. Після цього дуга біжить по рогах, не затримуючи на одному місці. Завдяки цьому дутогасні контакти електромагнітного вимикача мало ушкоджуються дугою. Контакти вимикача допускають десятки вимикань струмів рівних 50% граничного струму відключення.

Електромагнітний вимикач ВЕМ-10Е з вбудованим ПЕГ-8 має блокування від багаторазового вмикання на існуюче КЗ (блокування від "стрибання"), виконану з використанням спеціальних блокувальних контактів SQ1-SQ2.

При вмиканні вимикача на КЗ ключем керування чи пристроями автоматики спрацьовує релейний захист даного приєднання, подаючи команду на вимикання вимикача. Створюється положення, коли одночасно існують дві команди: на вмикання контактами ключа (якщо оператор ще не встиг відпустити рукоятку ключа) та від пристрою автоматичного вмикання і на вимикання - контактами релейного захисту. Неправильна робота приводу вимикача в цьому випадку блокується за допомогою блоків-контактів.

Після вмикання вимикача на КЗ і спрацьовування реле захисту створюється ланцюг вимикання: + ШК, контакти релейного захисту, допоміжні контакти вимикача SQC, обмотка електромагніта відключення YAT, – ШК. Сердечник електромагніта вимикання утягується і вибиваючи засувку приводу, одночасно розмикає механічно зв'язаний з ним контакт SQ1 і замикає контакт SQ2.

Відбувається вимикання вимикача і створюється ланцюг + ШК, контакт SQ2, електромагніт вимикання, – ШК, що забезпечує підтягнутий стан якоря електромагніта вимикання протягом усього часу, поки зберігається положення ключа "включити" чи будуть замкнуті контакти пристроїв автоматичного включення.

Контакти SQ1 блокують ланцюг вмикання і забороняють повторне вмикання вимикача. Після зняття команди на вмикання (наприклад, відпусканням рукоятки ключа) схема керування повертається у вихідне положення.

IV. ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ

1. Дослідити призначення, область застосування і принцип дії електромагнітних вимикачів.

2. Дослідити на стенді конструкцію вимикача ВЕМ-10Е і дугогасної камери.

3. Дослідити принцип дії вимикача ВЕМ-10Е на стенді і схему керування вимикачем.

4. Зробити вмикання і вимикання вимикача.

V. ЗМІСТ ЗВІТУ

Звіт повинний містити опис принципу дії електромагнітних вимикачів, їхні основні технічні характеристики, а також ескіз ДП вимикача ВЕМ-10Е, короткий опис конструкції вимикача. Необхідно також привести схему керування вимикачем.

VI. КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ.

1. Область застосування електромагнітних вимикачів.

2. Призначення електромагнітних вимикачів.

3. Принцип дії електромагнітного вимикача.

4. Способи гасіння дуги в ДП електромагнітного вимикача.

5. Основні технічні дані вимикачів типу ВЕ 6-10, ВЕМ-10.

6. Чим досягається малий час вимикання вимикача?

7. Чим пояснюється обмежена область застосування вимикачів з ДП найпростішої конструкції.

8. Конструкція ДП вимикачів з U_ном= 6-10 кВ.

9 Призначення мідних пластин у ДП.

10. Спосіб гасіння малих струмів.

11. Призначення короткозамкнутого витка.

12. Конструкція вимикача ВЕМ-10Е,

13. Гасіння дуги в ДП вимикача ВЕМ-10Е.

14. Конструктивні елементи для створення магнітного дуття.

15. Як проводиться включення вимикача?

16. Гасіння дуги в ДП при струмах вимикання більш 1000 А.

17. Гасіння дуги в ДП при струмах вимикання 10-100 А.

18. Чим пояснюється підвищена зносостійкість дугогасних контактів.

19. Переваги електромагнітних вимикачів.

20. Призначення контактів SQ1-SQ2 у ланцюгах керування вимикачем.

21. Пояснити за схемою принцип роботи ключа керування.

22. Недоліки електромагнітних вимикачів.

23. Порядок проведення профілактичних оглядів вимикача типу ВЕМ-10Е.

24. Тип приводу вимикача типу ВЕМ-10Е.

25. Як здійснюється блокування від " стрибання ".