Pemutus sirkuit DC

Pemutus sirkuit DC digunakan untuk memutuskan sirkuit di bawah beban. Di gardu traksi, sakelar digunakan untuk memutus saluran listrik 600 V selama arus beban berlebih dan hubung singkat dan untuk memutuskan arus balik penyearah selama pengapian balik atau kegagalan katup (yaitu, hubung singkat internal selama operasi blok paralel).

Pemadaman busur dengan sakelar otomatis terjadi di udara pada tanduk busur. Perpanjangan busur dapat dilakukan dengan menggunakan semburan magnet atau di ruang celah sempit.

Dalam semua kasus pemutusan sirkuit dan pembentukan busur listrik, gerakan alami busur ke atas terjadi bersamaan dengan pergerakan udara yang dipanaskan olehnya, mis.

Pada gardu traksi terutama diterapkan pada pemutus sirkuit berkecepatan tinggi.

Beras. 1. Osilogram arus dan tegangan saat arus hubung singkat dimatikan: sakelar cepat, sakelar b-kecepatan tinggi

Total waktu T gangguan arus hubung singkat atau beban berlebih oleh pemutus sirkuit terdiri dari tiga bagian utama (Gbr. 1):

T = tO + t1 + t2

di mana t0 adalah waktu kenaikan arus dalam rangkaian yang akan dimatikan ke nilai arus pengaturan, yaitu ke nilai di mana perangkat pemutusan pemutus sirkuit digerakkan; t1 adalah waktu pembukaan pemutus sirkuit sendiri, mis. waktu dari saat arus pengaturan tercapai hingga saat kontak pemutus mulai menyimpang; t2 — waktu pembakaran busur.

Waktu naik arus dalam rangkaian t0 tergantung pada parameter rangkaian dan pengaturan sakelar.

Waktu trip internal t1 bergantung pada jenis sakelar: untuk sakelar non-kecepatan tinggi, waktu trip internal berada dalam kisaran 0,1-0,2 detik, untuk sakelar kecepatan tinggi - 0,0015-0,005 detik.

Waktu busur api t2 bergantung pada nilai arus yang akan diinterupsi dan pada karakteristik pemutus sirkuit.

Total waktu perjalanan pemutus kecepatan tinggi adalah dalam 0,15-0,3 detik, untuk kecepatan tinggi-0,01-0,03 detik.

Karena waktu trip bawaan yang singkat, pemutus sirkuit kecepatan tinggi membatasi nilai maksimum arus hubung singkat di sirkuit yang dilindungi.

Di gardu traksi, pemutus sirkuit otomatis DC berkecepatan tinggi digunakan: VAB-2, AB-2/4, VAT-43, VAB-20, VAB-20M, VAB-28, VAB-36, dan lainnya.

Sakelar VAB-2 terpolarisasi, yaitu merespons arus hanya dalam satu arah - maju atau mundur, tergantung pada pengaturan sakelar.

Dalam gambar. 2 menunjukkan mekanisme elektromagnetik dari pemutus sirkuit DC.

Beras. 2.Mekanisme elektromagnetik pemutus sirkuit VAB -2: a — pemutusan pemutus sirkuit, b — batas keausan kontak pemutus sirkuit VAB -2, (A — ketebalan minimum kontak tetap adalah 6 mm, B - ketebalan minimum dari kontak yang dapat digerakkan adalah 16 mm); 1 — koil penahan, 2 — sirkuit magnetik, 3 — koil pengalih, 4 — angker magnetik, 5 — rel baja atas, 6 — jangkar, 7 — koil utama, 8 — koil kalibrasi, 9 — sirkuit magnetik berbentuk U, 10 — output arus saat ini, 11 — sekrup penyetel, 12 — pelat manuver, 13 — sambungan fleksibel, 14 — stop, 15 — tuas jangkar, 16 — sumbu tuas jangkar, 17 — kontak tetap, 18 — kontak bergerak, 19 — tuas kontak, 20 — tuas kontak aksial, 21 — poros dengan roller, 22 — tuas pengunci, 23 — pegas penutup, 24 — drawbar, 25 — sekrup penyetel, 26 — penjepit, 27 — inti koil penahan

Tuas jangkar 15 (Gbr. 2, a) berputar di sekitar sumbu 16 melewati batang baja atas 5. Di bagian bawah tuas 15, terdiri dari dua pipi silimin, jangkar baja 6 dikencangkan, dan di bagian atas bagian ada pengatur jarak selongsong dengan sumbu 20 di mana tuas kontak 19 berputar, terbuat dari satu set pelat duralumin.

Kontak bergerak 18 dipasang di bagian atas tuas kontak, dan sepatu tembaga dengan sambungan fleksibel 13 dipasang di bagian bawah, dengan bantuan kontak bergerak dihubungkan ke kumparan arus utama 7 dan melaluinya ke terminal 10. Penghenti 14 dipasang di kedua sisi ke bagian bawah tuas kontak, dan di sisi kanan ada poros baja dengan roller 21, di mana dua pegas penutup 23 dipasang di satu sisi.

Dalam posisi mati, sistem tuas (tuas armatur dan tuas kontak) diputar oleh pegas penghenti 23 pada sumbu 16 hingga armatur 6 berhenti di batang kiri rangkaian magnet berbentuk U.

Penutup 3 dan kumparan penahan 1 dari pemutus sirkuit ditenagai oleh persyaratan DC mereka sendiri.

Untuk menyalakan sakelar, pertama-tama Anda harus menutup rangkaian kumparan penahan 1, kemudian rangkaian kumparan penutup 3. Arah arus di kedua kumparan harus sedemikian rupa sehingga fluks magnet yang dihasilkannya ditambahkan ke inti kanan dari sirkuit magnetik 9, yang berfungsi sebagai inti dari koil penutup; maka angker 6 akan tertarik ke inti koil penutup, yaitu, akan berada pada posisi «Aktif». Dalam hal ini, sumbu 20 bersama dengan tuas kontak 19 akan berputar ke kiri, pegas pemisah 23 akan meregang dan cenderung memutar tuas kontak 19 di sekitar sumbu 20.

Saat sakelar mati, angker 4 terletak di sisi ujung koil penutup dan, saat sakelar aktif, tetap tertarik ke ujung inti oleh fluks magnet bersama dari koil penutup dan penahan. Angker magnetik 4 melalui batang 24 dihubungkan ke tuas pengunci 22, yang tidak memungkinkan tuas kontak berputar ke pembatas kontak yang dapat digerakkan pada yang tetap. Oleh karena itu, ada celah di antara kontak utama, yang dapat disesuaikan dengan mengubah panjang batang 24 dan harus sama dengan 1,5-4 mm.

Jika tegangan dilepas dari koil penutup, maka gaya elektromagnetik yang menahan armature 4 pada posisi tertarik akan berkurang dan pegas 23 dengan bantuan tuas pengunci 22 dan batang 24 akan merobek armature dari ujung inti. koil penutup dan putar tuas kontak sampai kontak utama menutup. Oleh karena itu, kontak utama hanya akan menutup setelah koil penutup terbuka.

Dengan cara ini, prinsip trip bebas direalisasikan untuk pemutus sirkuit VAB-2. Kesenjangan antara angker magnet 4 (atau disebut angker perjalanan bebas) dan sisi ujung inti penutup koil pada posisi sakelar harus berada dalam jarak 1,5-4mm.

Sirkuit kontrol memastikan suplai pulsa arus jangka pendek ke koil penutup, durasi yang cukup hanya untuk memiliki waktu untuk memindahkan armatur ke posisi "Aktif". Sirkuit koil penutup kemudian dibuka secara otomatis.

Ketersediaan perjalanan gratis dapat diperiksa sebagai berikut. Selembar kertas ditempatkan di antara kontak utama dan kontak kontaktor ditutup. Pemutus sirkuit dihidupkan, tetapi saat kontak kontaktor ditutup, kontak utama tidak boleh ditutup, dan kertas dapat dilepas dengan bebas dari celah di antara kontak. Segera setelah kontaktor kontaktor terbuka, angker magnet akan terlepas dari ujung inti koil penutup dan kontak utama akan menutup. Dalam hal ini, selembar kertas akan ditekan di antara kontak dan tidak mungkin untuk melepaskannya.

Saat sakelar dihidupkan, terdengar dentuman ganda yang khas: yang pertama dari tumbukan angker dan inti koil penutup, yang kedua dari tumbukan kontak utama yang tertutup.

Polarisasi sakelar terdiri dari pemilihan arah arus dalam koil penahan, tergantung pada arah arus dalam koil arus utama.

Agar sakelar mematikan sirkuit ketika arah arus di dalamnya berubah, arah arus dalam kumparan penahan dipilih sehingga fluks magnet yang dibuat oleh kumparan penahan dan kumparan arus utama bertepatan dengan arah dalam inti dari kumparan penutup. Oleh karena itu, ketika arus mengalir ke arah depan, arus rangkaian utama akan membantu menjaga pemutus arus pada posisi tertutup.

Dalam mode darurat, ketika arah arus utama dibalik, arah fluks magnet yang diciptakan oleh kumparan arus utama di inti kumparan penutup akan berubah, yaitu. fluks magnet kumparan arus primer akan diarahkan melawan fluks magnet kumparan penahan dan pada nilai arus primer tertentu inti kumparan penutup akan mengalami demagnetisasi dan pegas pembuka akan membuka pemutus. Kecepatan respons sebagian besar ditentukan oleh fakta bahwa sementara di inti kumparan switching fluks magnet berkurang, di inti kumparan arus utama fluks magnet meningkat.

Agar sakelar mematikan rangkaian ketika arus meningkat di atas arus maju yang ditetapkan, arah arus dalam kumparan penahan dipilih sehingga fluks magnet kumparan penahan di inti kumparan penutup diarahkan ke arah fluks magnet kumparan arus utama, ketika arus maju mengalir melaluinya.Dalam hal ini, ketika arus basis meningkat, demagnetisasi inti koil penutup meningkat, dan pada nilai tertentu dari arus basis, sama dengan atau lebih tinggi dari arus pengaturan, pemutus terbuka.

Arus penyetelan dalam kedua kasus disesuaikan dengan mengubah nilai arus kumparan penahan dan dengan mengubah celah δ1.

Besarnya arus holding coil diatur dengan memvariasikan besarnya resistansi tambahan yang dihubungkan secara seri dengan coil.

Mengubah celah δ1 mengubah resistansi fluks magnet dari kumparan arus primer. Saat celah δ1 berkurang, resistansi magnet berkurang dan oleh karena itu besarnya arus putus berkurang. Celah δ1 diubah menggunakan sekrup penyetel 11.

Jarak δ2 antara halte 14 dan pipi tuas angker 15 pada posisi aktif sakelar mencirikan kualitas penutupan kontak utama dan harus berada dalam jarak 2-5 mm. Pabrik menghasilkan kunci dengan celah δ2 sama dengan 4-5 mm. Ukuran celah δ2 menentukan sudut rotasi tuas kontak 19 terhadap sumbu 20.

Tidak adanya celah δ2 (stop 14 bersentuhan dengan pipi tuas angker 15) menunjukkan kontak yang buruk atau kurangnya kontak antara kontak utama. Jarak δ2 kurang dari 2 atau lebih dari 5 mm menunjukkan bahwa kontak utama hanya bersentuhan di tepi bawah atau atas. Perbedaan δ2 bisa kecil karena keausan kontak yang tinggi, yang kemudian diganti.

Jika dimensi kontak cukup, maka celah δ2 disesuaikan dengan menggerakkan seluruh mekanisme switching di sepanjang bingkai pemutus sirkuit.Untuk memindahkan mekanisme, dua baut dilepaskan yang mengencangkan mekanisme ke rangka.

Jarak antara kontak utama dalam posisi terbuka harus sama dengan 18-22 mm. Penekanan kontak utama untuk sakelar dengan arus pengenal hingga dan termasuk 2000 A harus dalam kisaran 20-26 kg, dan untuk sakelar dengan arus pengenal 3000 A - dalam 26-30 kg.

Dalam gambar. 2, b menunjukkan sistem sakelar yang dapat digerakkan dengan penunjukan batas keausan kontak. Kontak bergerak dianggap aus saat dimensi B menjadi kurang dari 16 mm, dan kontak tetap saat dimensi A menjadi kurang dari 6 mm.

Dalam gambar. 3 menunjukkan skema kontrol terperinci dari pemutus sirkuit VAB-2 Skema ini memastikan suplai pulsa jangka pendek ke koil penutup dan tidak memungkinkan pengaktifan berulang saat tombol daya ditekan untuk waktu yang lama, mis. mencegah "dering". Kumparan penahan terus diisi dengan arus.

Untuk menghidupkan sakelar, tekan tombol «Hidup», dengan demikian menutup sirkuit gulungan kontaktor K dan RB pemblokiran. Dalam hal ini, hanya kontaktor yang menutup rangkaian koil penutup VK yang diaktifkan.

Segera setelah angker mengambil posisi «Aktif», kontak bantu penutup pemutus BA akan menutup dan kontak pembuka akan terbuka. Salah satu kontak bantu melewati koil kontaktor K, yang akan memutus rangkaian koil penutup. Dalam hal ini, seluruh tegangan saluran akan diterapkan ke koil relai pemblokiran RB, yang, setelah digerakkan, kembali memanipulasi koil kontaktor dengan kontaknya.

Untuk menutup kembali sakelar, buka tombol daya dan tutup kembali.

Pelepasan resistansi CP yang terhubung secara paralel dengan kumparan penahan DC berfungsi untuk mengurangi tegangan lebih sirkuit terbuka dari kumparan. Resistensi LED yang dapat disesuaikan memberikan kemampuan untuk memvariasikan arus holding coil.

Arus pengenal koil penahan pada 110 V adalah 0,5 A, dan arus pengenal koil penutup pada tegangan yang sama dan sambungan paralel dari dua bagian adalah 80 A.

Beras. 3. Diagram pengkabelan untuk kontrol pemutus arus VAB-2: Mati. — tombol mati, DC — koil penahan, LED — resistansi tambahan, CP — resistansi pelepasan, BA — sakelar kontak tambahan, LK, LZ — lampu sinyal merah dan hijau, Termasuk. — tombol daya, K — kontaktor dan kontaknya, RB — relai pemblokiran dan kontaknya, VK — koil penutup, AP — sakelar otomatis

Fluktuasi tegangan sirkuit kerja diperbolehkan dari - 20% hingga + 10% dari tegangan nominal.

Total waktu untuk memutuskan sirkuit dari pemutus sirkuit VAB-2 adalah 0,02-0,04 detik.

Pemadaman busur, ketika pemutus sirkuit memutus sirkuit di bawah beban, terjadi di saluran busur melalui semburan magnet.

Koil inflator magnet biasanya dihubungkan secara seri dengan kontak tetap utama sakelar dan merupakan belokan busbar utama, di dalamnya terdapat inti yang terbuat dari strip baja. Untuk memusatkan medan magnet di zona lengkung di kontak, inti dari kumparan ledakan magnet di sakelar memiliki bagian kutub.

Ruang pemadam busur (Gbr. 4) adalah kotak datar yang terbuat dari semen asbes, di dalamnya dibuat dua partisi longitudinal 4. Sebuah tanduk 1 dipasang di dalam ruang, di dalamnya melewati sumbu rotasi ruang.Klakson ini terhubung secara elektrik ke kontak yang dapat digerakkan. Klakson 7 lainnya dipasang pada kontak stasioner. Untuk memastikan transisi busur yang cepat dari kontak bergerak ke tanduk 1, jarak tanduk dari kontak tidak boleh lebih dari 2-3 mm.

Busur listrik yang terjadi ketika mematikan antara kontak 2 dan 6 di bawah aksi medan magnet yang kuat dari kumparan inflator magnet 5 dengan cepat meledak di atas tanduk 1 dan 7, diperpanjang, didinginkan oleh aliran balik udara dan dinding dari ruang di slot sempit antara partisi dan cepat padam. Disarankan untuk menempatkan ubin keramik di dinding ruangan di area pemadam busur.

Ruang pemadam busur untuk pemutus sirkuit untuk tegangan 1500 V dan lebih (Gbr. 5) berbeda dari ruang untuk tegangan 600 V dalam dimensi besar dan adanya lubang di dinding luar untuk keluarnya gas dan perangkat tambahan untuk peledakan magnetik .

Beras. 4. Ruang pemadam busur pemutus sirkuit VAB -2 untuk tegangan 600 V: 1 dan 7 — tanduk, 2 — kontak bergerak, 3 — dinding luar, 4 — partisi memanjang, 5 — koil ledakan magnetik, 6 — kontak tetap

Beras. 5. Ruang untuk pemadaman busur pemutus sirkuit VAB -2 untuk tegangan 1500 V: a — ruang kamera, b — sirkuit pemadaman busur dengan semburan magnet tambahan; 1 — kontak bergerak, 2 — kontak tetap, 3 — koil peledak magnetik, 4 DAN 8 — klakson, 5 dan 6 — klakson tambahan, 7 — koil detonasi magnetik bantu, I, II, III, IV — posisi busur selama pemadaman

Perangkat untuk hembusan magnet tambahan terdiri dari dua tanduk bantu 5 dan 6, di mana koil 7 dihubungkan. Saat busur diperpanjang, ia mulai menutup melalui tanduk bantu dan koil, yang karena arus mengalir melaluinya , menciptakan kejutan magnet tambahan. Semua kamera memiliki ubin logam di bagian luar.

Untuk pemadaman busur yang cepat dan stabil, jarak antara kontak harus minimal 4-5 mm.

Badan sakelar terbuat dari bahan non-magnetik - silymine - dan terhubung ke kontak yang dapat digerakkan, sehingga selama pengoperasian sakelar berada di bawah tegangan kerja penuh.

BAT-42 Sakelar DC Kecepatan Tinggi Otomatis

Pengoperasian Pemutus Sirkuit DC

Selama pengoperasian, kondisi kontak utama perlu dipantau. Penurunan tegangan di antara mereka pada beban nominal harus dalam 30 mV.

Oksida dihilangkan dari kontak dengan sikat kawat (menyikat). Saat kendur terjadi, mereka dilepas dengan kikir, tetapi kontak tidak boleh diumpankan untuk mengembalikan bentuk datar aslinya, karena hal ini menyebabkan keausan yang cepat.

Dinding ruang pemadam busur perlu dibersihkan secara berkala dari endapan tembaga dan batubara.

Saat merevisi sakelar DC, insulasi kumparan penahan dan penutup sehubungan dengan bodi diperiksa, serta resistansi insulasi dinding ruang lengkung. Isolasi ruang busur diperiksa dengan menerapkan tegangan antara kontak bergerak dan tetap utama dengan ruang tertutup.

Sebelum menghidupkan sakelar setelah perbaikan atau penyimpanan jangka panjang, bilik harus dikeringkan selama 10-12 jam pada suhu 100-110 ° C.

Setelah pengeringan, bilik dipasang pada sakelar dan resistansi isolasi diukur antara dua titik bilik yang berlawanan dengan kontak bergerak dan tetap saat terbuka. Resistensi ini harus minimal 20 ohm.

Setting pemutus arus dikalibrasi di laboratorium dengan arus yang didapat dari generator tegangan rendah dengan tegangan nominal 6-12 V.

Di gardu induk, pemutus sirkuit dikalibrasi dengan arus beban atau menggunakan rheostat beban pada tegangan nominal 600 V. Metode untuk mengkalibrasi sakelar DC dapat direkomendasikan menggunakan kumparan kalibrasi 300 putaran kawat PEL dengan diameter 0,6 mm, dipasang pada inti kumparan arus utama. Dengan mengalirkan arus searah melalui kumparan, nilai pengaturan arus diatur sesuai dengan jumlah lilitan ampere pada saat saklar dimatikan. Sakelar versi pertama, yang diproduksi sebelumnya, berbeda dari sakelar versi kedua dengan adanya katup oli.