3. Пояснить работу полюса выключателя серии bb/tel.

Выключатель вакуумный серии ВВ/ТЕL состоит из трех полюсов, установленных на общем основании [4 – 6]. Все три полюса имеют одинаковую конструкцию.

Привод выключателя состоит из электромагнитов (по одному на каждую фазу), электрически соединенных между собой параллельно, и блока управления (БУ).

Каждый полюс состоит из опорного изолятора, выполненного из органического изоляционного материала, деталей главный цепей (ВДК и токосъемы), размещающихся внутри опорного изолятора, и электромагнита, который расположен в общем основании выключателя и соединен с подвижным контактом ВДК тяговым изолятором. Схема устройства полюса выключателя представ­лена на рис. 8, где условно показан только один полюс выключателя, а два других соединены с ним общим валом.

Механически якоря 11 приводных электромагнитов выключателя соединены между собой общим валом 14, который в процессе включения и отключения поворачивается вокруг своей продольной оси и обеспечивает выполнение следующих функций:

управление указателем положения выключателя «Вкл-Откл»;

ручное отключение выключателя при аварийных ситуациях;

управление контактами для внешних вспомогательных цепей с помощью постоянного магнита;

предотвращение срабатывания выключателя в неполнофазном режиме.

Р исунок 8 - Полюс выключателя серии ВВ/ТЕL:

1 – неподвижный контакт ВДК; 2 – вакуумная дугогасительная камера; 3 – подвижный контакт ВДК; 4 – гибкий токосъем; 5 – тяговый изолятор; 6 – пружина поджатия; 7 – верхняя крышка; 8 – кольцевой магнит; 9 – якорь; 10 – отключающая пружина; 11 – катушка; 12 – нижняя крышка; 13 – вал; 14 – пластина; 15 – постоянный магнит; 16 – герконы (контакты для внешних

вспомогательных цепей)

4. пояснить работу привода при включении и отключении выключателя.

В исходном состоянии контакты вакуумной дугогасительной камеры разомкнуты за счет воздействия на них отключающей пружины 10 через тяговый изолятор 5 (см. рис. 8). При подаче напряжения положительной поляр­ности к катушке 11 электромагнита в зазоре магнитной системы (рис. 9) нарастает магнитный поток.

Рисунок 9 - Изменение тока в катушке привода при переходном процессе

В момент, когда сила тяги якоря, создаваемая магнитным потоком, превосходит усилие пружины отключения 10, якорь 9 электромагнита вместе с тяговым изолятором 5 и подвижным контактом 3 вакуумной камеры начинает движение вверх, сжимая пружину отключения. При этом в катушке возникает двигательная противоЭДС, которая препятствует дальнейшему нарастанию тока и даже несколько уменьшает его. В процессе движения якорь набирает скорость около 1 м/с, что позволяет избежать предпробоев при включении и исключить дребезг контактов ВДК [9, 10].

При замыкании контактов вакуумной камеры в магнитной системе остается зазор дополнительного поджатия, равный 2 мм. Скорость движения якоря резко падает, так как ему приходится преодолевать еще и усилие пружины дополнительного контактного поджатия 6. Однако под воздействием усилия, создаваемого магнитным потоком и инерцией, якорь 9 продолжает двигаться вверх, сжимая пружину отключения 10 и пружину 6 дополнительного контактного поджатия.

В момент замыкания магнитной системы якорь соприкасается с верхней крышкой привода 7 и останавливается. Двигательная ЭДС становится равной нулю, в катушке 11 снова начинает увеличиваться ток. В этот период формируется необходимая остаточная индукция кольцевого постоянного магнита (запасается магнитная энергия, необходимая для удержания выключателя во включенном состоянии). После окончания процесса включения ток катушки привода отключается.

Выключатель остается во включенном положении за счет остаточной индукции, создаваемой кольцевым постоянным магнитом 8, который удерживает якорь 9 в притянутом к верхней крышке 7 положении без дополнительной токовой подпитки. В таком положении якорь остается неограниченно долго, пока постоянный магнит не будет размагничен импульсом тока отрицательной полярности либо магнитная система не будет разорвана механически (ручное отключение). Данный принцип удержания коммутационного аппарата во включенном положении, известный в электротехнике под названием «магнитная защелка», широко применяется в слаботочных аппаратах (поляризованные реле). Современные достижения в области магнитотвердых материалов позволили реализовать на этом же принципе силовой коммутационный аппарат. Запас по усилию удержания (сила, необходимая для отрыва якоря 9 от верхней крышки 7) составляет 450 – 500 Н для одного полюса выключателя, т. е. 1350 – 1500 Н для выключателя в целом, что вполне достаточно для надежного удержания выключателя во включенном положении даже в условиях воздействия на выключатель вибраций и ударных нагрузок.

Для отключения выключателя необходимо приложить к выводам катушки напряжение отрицательной полярности (см. рис. 9, линия t₅). Ток, протекающий по обмотке (см. рис. 8), размагничивает магнит 8. Якорь 9 электромагнита под давлением пружины отключения 10 и пружины дополнительного контактного поджатия 6 разгоняется и наносит удар по тяговому изолятору 5, соединенному с подвижным контактом 3 вакуумной камеры. Ударное усилие, создаваемое якорем электромагнита, превышает 200 кгс, что способствует разрыву точек сварки, которые могут возникать между контактами при пропускании тока короткого замыкания. Кроме того, подвижный контакт 3 вакуумной камеры фактически мгновенно приобретает высокую стартовую скорость, что положительно сказывается на отключении тока КЗ [1, 2, 7, 9]. После упомянутого выше удара якорь 9 электромагнита движется вниз вместе с подвижным контактом 3 вакуумной камеры и тяговым изолятором 5 под действием пружины отключения, пока все детали не займут исходного положения. Привод с магнитной защелкой требует незначительной энергии для «сброса» защелки. При отключении от источника постоянного напряжения время приложения напряжения обычно ограничивается 10 мс. При этом ток в цепи отключения не превышает 1,5 А при на­пряжении 220 В.

Якоря электромагнитов всех полюсов выключателя соединены между собой общим валом 13. При движении якорей пластина 14, входящая в прорезь вала 13, поворачивает вал, а вместе с ним и закрепленный магнит 15, который управляет герметизированными контактами для внешних вспомогательных цепей 16.

Вывод: в ходе выполнения лабораторной работы были изучены устройство, принцип действия и конструктивное исполнение вакуумного выключателя с магнитной защелкой TEL/10; был изучен механизм возникновения перенапряжения при коммутации вакуумных выключателей, нихуя не понял.