W dzisiejszych czasach ludzie aktywnie korzystają z różnych urządzeń elektrycznych. Niektóre z nich działają przy wystarczająco wysokich napięciach i dlatego mogą być niebezpieczne. Szybkie przełączniki są przeznaczone tylko do włączania i wyłączania obwodów elektrycznych, a także do automatycznego odłączania tego obwodu w przypadku wystąpienia zwarcia.
Opis ogólny
Teraz możemy śmiało powiedzieć, że wyłączniki tego rodzaju są zarówno urządzeniami przełączającymi, jak i ochronnymi.
Na przykład w sieciach trakcyjnych prądu stałego, gdzie napięcie osiąga 3 kV, po wystąpieniu zwarcia prąd gwałtownie wzrośnie do 30-40 kA. Oczywiście tak kolosalne wskaźniki natężenia prądu stanowią ogromne zagrożenie dla każdego sprzętu podłączonego do tej sieci. Najczęściej są to efekty termiczne i dynamiczne, prowadzące do awarii sprzętu.
Różnica między obwodem DC a potrzebą BV
W tym miejscu należy zauważyć, że istnieje znacząca różnica między obwodami AC i DC, co wymaga użycia szybkich przełączników. W pierwszym wariancie prąd okresowo spada do zera i łuk gaśnie, natomiast w drugim prąd stale rośnie, aż do osiągnięcia określonej wartości. Co więcej, jak pokazuje praktyka, prąd osiąga maksymalną wartość w ciągu zaledwie kilku setnych sekundy. To znacznie utrudnia jego wyłączenie. Dodatkowo obwód DC jest zwykle wyłączany dużo wcześniej niż prąd osiągnie swoje maksymalne wartości.
Wyłączniki o dużej prędkości mają zwykle limity zadziałania od 15 do 27 kA. W zależności od pewnych parametrów samego obwodu, takie urządzenie wystarczy, aby zapewnić terminowe wyłączenie.
Odmiany
Przełączniki o dużej szybkości mają specjalny mechanizm wyłączający sieć. Zgodnie z zasadą działania tego elementu można je podzielić na dwie kategorie. Pierwsza kategoria to urządzenia z opcją rozłączenia sprężynowego, gdzie przerwanie obwodu osiągane jest dzięki sile silnych sprężyn rozłączających. Druga kategoria to urządzenia sprężyn magnetycznych. Wykorzystują również siłę sprężyny, ale dodają również działanie elektromagnetyczne, aby rozłączyć obwód.
Oprócz tego jest jeszcze jeden punkt, w którym wyłączniki szybkie są podzielone na kategorie – zdolność reagowania naaktualny kierunek.
W tym przypadku rozróżnia się urządzenia spolaryzowane i niespolaryzowane. Pierwszy typ jest w stanie przerwać obwód, pod warunkiem, że prąd płynie w określonym kierunku. Drugi typ otwiera obwód po osiągnięciu określonej wartości prądu, niezależnie od kierunku, w którym przepływa bezpośrednio przez urządzenie.
Na uwagę zasługuje wcześniejsze wyprodukowanie krajowych szybkich zwrotnic automatycznych, które cieszyły się dużą popularnością w podstacjach trakcyjnych. Warto w tym miejscu dodać, że produkcja niektórych modeli tego sprzętu już się zakończyła, ale nadal działają.
Wspólne wzorce
Wcześniej takie typy BV jak AB-2/4, VAB-28 i VAB-43 były dość aktywnie produkowane i używane. Do tej pory zastępowane są przez takie urządzenia jak szybkie przełączniki VAB-49 i VAB-50, a także ich różne modyfikacje.
Jednak należy zwrócić uwagę na jeden ważny szczegół. Szybkobieżny wyłącznik prądu stałego AB-2/4 nie był produkowany od kilkudziesięciu lat, ale nadal jest aktywnie używany w różnych sekcjach elektrycznych z prądem stałym. Jest on przystosowany do roboczego prądu znamionowego 2 kA i napięcia 4 kV.
AB-2/4 urządzenie
Aby zamontować to urządzenie, ma ono cztery izolatory, które są umieszczone na ramie specjalnego wózka do wysuwania. Projekt maobwód magnetyczny, który jest głównym przełącznikiem elektromagnetycznym. Urządzenie szybkiego przełącznika implikuje obecność specjalnej komory łukowej. W tym przypadku jest reprezentowany przez cel labiryntowy i jest w stanie rozciągnąć łuk do 4,5 metra. Jej funkcjonowanie wymaga uderzenia magnetycznego, które w tym przypadku rozwija się dzięki silnym biegunom umieszczonym na zewnątrz po obu stronach komory.
Przewody nie są pozbawione ochrony, ale są wbudowane w specjalny obwód magnetyczny. Po obu stronach takiego drutu znajduje się komora magnetycznej cewki wybuchowej. U góry ściany tej komory nieco się rozchodzą, a tu również znajduje się kilka przedzielonych ze sobą przegród w kształcie klina, tworzących niezbędny labirynt. W ten sposób można stworzyć szczelinę typu zygzakowatego, za pomocą której można rozciągnąć łuk.
Na samym szczycie komnaty pęka labirynt. Oto specjalne przerywacze płomieni, które są prezentowane w postaci kilku pakietów cienkich stalowych płyt. Są przeznaczone do chłodzenia i dejonizacji gazów i płomieni towarzyszących wyładowaniu łukowemu.
Podłączenie elektryczne
Funkcją przełącznika szybkiego działania jest otwieranie obwodu podczas zwarcia i włączanie/wyłączanie. W tym celu konstrukcja ma dwa specjalne wyjścia stykowe. Przeznaczone są do podłączenia BV do sieci elektrycznej. Połączenie odbywa się za pomocą elektrycznych szyn zbiorczych. Projekt ma również boczniktyp indukcyjny, który jest prezentowany jako pakiet z kilkoma izolowanymi od siebie płytami stalowymi i ubranymi na szynie miedzianej.
BV ma blok kontaktów. Podłączone są do głównych styków znajdujących się w dolnej części komory łukowej. To połączenie jest realizowane przez system prętów i dźwigni.
Przełącznik elektromagnetyczny
Mechanizm przełącznika elektromagnetycznego znajduje się na specjalnej żeliwnej ramie. Mechanizm ma obwód magnetyczny, który reprezentowany jest przez dwa odlewane pręty o prostokątnym przekroju. Z kolei są one połączone okrągłym prętem, a na nim nakładana jest kolejna część - cewka trzymająca. Na jednym z prętów znajduje się również obwód magnetyczny w kształcie litery U. Jest reprezentowany przez kilka stalowych płyt, z których każda jest oddzielona od drugiej. Obwód magnetyczny ma dwa pręty. Prawy drążek przeznaczony jest do mocowania cewki zamykającej. Lewa podtrzymuje cewkę rozmagnesowującą głównego prądu, czyli cewkę automatycznego wyłącznika. Dodatkowo jest też dodatkowa cewka do kalibracji. Jest w stanie symulować główną cewkę podczas konfiguracji przyrządu.
Kolejna wiązka z kolei znajduje się między dwoma „policzkami”. Tutaj jest specjalna oś do mocowania kotwy, która jest również zmontowana z izolowanych płyt stalowych.
Podczas obracania kotwy istnieje przerwa między nią a belką. Na tej osi pomiędzypoliczki utrwaliły również dźwignię działającą na ruchome kontakty. Do działania na dźwignię służy specjalna sprężyna otwierająca, która ciągnie ją w prawo. Z kolei dźwignia jest połączona z cewką demagnetyzującą za pomocą elastycznego przewodu z folii miedzianej. Równolegle do tej samej cewki włączany jest bocznik indukcyjny.
Przełącznik ma również stały styk, który jest połączony szeregowo z magnetyczną cewką nadmuchową. Aby podłączyć się do obwodu zewnętrznego, BV ma dwa styki wyjściowe.
Włącz urządzenie na przykładzie VB-11
Warto zauważyć, że sprzęt jest włączany w dwóch krokach. Po włączeniu urządzenia, wciśnięciu przycisku VU, napięcie podawane jest przewodem 20 A do cewki trzymającej. Podczas przepływu prądu przez ten element powstanie strumień, który zwykle oznaczany jest literą F. Jest on jednak osłabiony. Wynika to z faktu, że zamyka się przez szczelinę powietrzną istniejącą między biegunami elektromagnesu, ponieważ zwora nadal nie jest dociskana do biegunów.
Ochrona powrotu
Wyłączniki posiadają przycisk „powrotu zabezpieczenia”, po naciśnięciu którego uruchamia się zasilanie elektryczne zaworu. W tym samym czasie sprężone powietrze zaczyna napływać do pneumatycznych siłowników napędowych. Tłok jednego z cylindrów podniesie się, obracając pręt zgodnie z ruchem wskazówek zegara. To rozciągnie sprężynę otwierającą. Ze względu na to, że wraz z podciąganiempręty również się poruszają, obwód magnetyczny będzie się obracał wokół osi, ale już w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara.
Wraz z ruchem pierwszego tłoka, drugi również porusza się w dół pod wpływem sprężonego powietrza. Tłok posiada popychacz, który po przesunięciu w dół będzie oddziaływał na dźwignię styku i kotwicę. Będzie on obracał twornikiem, dopóki nie zostanie dociśnięty do biegunów magnesu elektrycznego. Jednocześnie nadal istnieje luka między głównymi kontaktami. Wynika to z faktu, że dalszy przesuw dźwigni stykowej jest ograniczony przez zwrócony w jej kierunku obwód magnetyczny. Następnie prąd trzymania, wcześniej oznaczony jako F, wzrośnie, gdy przejdzie przez kotwicę, tym samym mocno ją trzymając.
Następnie przycisk „powrót ochrony” zostaje zwolniony i prawie cały system powraca do swojej pierwotnej pozycji, z wyjątkiem zwory, która pozostaje mocno dociśnięta do biegunów. Obwód magnetyczny zostanie zwolniony i zacznie się obracać zgodnie z ruchem wskazówek zegara, aż zamknie główne styki.
Wyłącznik szybki BVP-5
Podobnie jak inne typy tego urządzenia, to jest przeznaczone do przerywania obwodu i ochrony przed zwarciem. Jeśli chodzi o projekt, istnieje kilka głównych części: obudowa, napęd pneumatyczny, KU, urządzenie przytrzymujące typu elektromagnetycznego, system gaszenia łuku, mechanizmy blokujące.
Przed przystąpieniem do naprawy tego typu wyłącznika szybkiego działania należy całkowicie poluzować napięcie sprężyn otwierających. Następnie możesz przejść dousunąć resory pneumatyczne. Następnie wszystkie ruchome części urządzenia zostaną zwolnione z naprężeń i można je obrócić w dowolnym kierunku dogodnym do naprawy.
Jeśli chodzi o awarie, najczęściej jest to zanieczyszczenie punktów styku zwory z obwodem magnetycznym, które można łatwo wyeliminować przez proste czyszczenie. Czasami zdarza się, że dźwignia dotyka ścianek komory gaszenia łuku.
Jeśli chodzi o naprawę samej komory łukowej, kratki dejonowe, ściany zewnętrzne i wewnętrzne przegrody są zwykle usuwane w tym celu. Ruszt jest demontowany i dokładnie oczyszczany z nagarów i tlenków.
Szybki wyłącznik lokomotywy elektrycznej
BV doskonale nadają się do wyłączania silników trakcyjnych w przypadku różnych usterek. Są często używane w lokomotywach elektrycznych. Na przykład na ChS2 zainstalowany jest taki typ BV jak 12NS. Posiada napęd pneumatyczny, a konstrukcja składa się z takich głównych części jak rama nośna, automatyczny przekaźnik wyzwalający stykowy, urządzenie do gaszenia łuku, napęd pneumatyczny oraz styki blokujące lub pomocnicze.
Znamionowe napięcie robocze tego typu wyłącznika szybkiego działania wynosi 3kV, a prąd znamionowy 2kA.
