Лабораторная работа №1
Исследование вакуумного выключателя
Выполнили студенты группы ЭСиС-313:
1.Скиба К.
2.Ахатов А.
3.Скиба И.
4.Васильев А.
Принял: Потапчук Н.К.
Нефтекамск 2011
Исследование вакуумного выключателя
Цель работы
Изучение вакуумного выключателя на натурном образце; принципа действия отдельных узлов и измерение собственного времени включения, отключения выключателя.
Теоретическая часть
Вакуумные выключатели предназначены для коммутации в нормальных и аварийных режимах электрических цепей переменного тока частотой 50 Гц с номинальным напряжением 10 кВ.
Вакуумные выключатели используются как коммутирующие аппараты в комплектных распределительных устройствах (КРУ) или других подобных устройствах распределения электрической энергии в сетях переменного тока с изолированной нейтралью.
Принцип работы выкл основан на гашении электрической дуги, возникающей между контактами, в вакууме. Ввиду высокой электрической прочности вакуумногопромежутка и отсутствия среды, поддерживающей горение дуги, время горения дуги минимальное.
Общий вид показан на рис.6.1 и 6.2. На раме 1 выключателя устанавливают вал выключателя 8 с механизмом свободного расцепления 5, буфер 10, встроенный электромагнитный привод 6, полюсы 2, лицевая крышка 9, тяги изоляционные 3, блок сигнализации 7, кнопку ручного аварийного отключения 4.
| Рис. 6.1. Выключатель вакуумный, вид сбоку |
. 
Рис. 6.2. Вакуумный выключатель, вид спереди
Устройство и работа составных частей
Рама выключателя 1 собрана из литых алюминиевых деталей: двух боковых стоек, верхней, средней и нижней поперечин.
| Рис. 6.3. Электромагнитный привод |
Вал выключателя 8 установлен горизонтально в боковых стойках на подшипниках качения и служит для передачи тягового усилия электромагнитного привода 6 через изоляционные тяги 3 и узлы поджатия на подвижные контакты вакуумной дугогасительной камеры (ВДК), а также осуществляет кинематическую связь с блоком сигнализации 7 и пружиной отключения 11. На валу выключателя собран механизм свободного расцепления 5 (рис.6.3а). Он состоит из двух рычагов 39, приваренных к валу выключателя 8, коромысла 40 с роликами, которое шарнирно с помощью оси 38 установлено между рычагами 39. Благодаря пружине 37 коромысло постоянно стремится повернуться против часовой стрелки; его движение ограничено скобой 41, которая приварена между рычагами 39, положение защелки 42 устанавливается с помощью болта 46.
В привод выключателя 8 (рис. 6.2) входят два электромагнита: включающий 13 и отключающий 12 и кнопка ручного аварийного отключения 4.
| Рис. 6.3,а. Электромагнитный привод |
Дистанционное включение выключателя происходит при подаче напряжения на зажимы катушки 19, при этом якорь 24 притягивается к стопу 16, воздействует толкателем 22 на ролик коромысла 40 (см. рис. 6.3а) и поворачивает вал выключателя 43. После обесточивания катушки электромагнита включения якорь 24 под действием пружины 21 возвращается в исходное положение.
Электромагнит отключения с помощью кронштейна 29 крепится к стенке 26 включающего электромагнита. На этом же кронштейне устанавливается кнопка ручного аварийного отключения 33. Блок-контакт 27жестко связан с якорем отключающего электромагнита, на этом же блок - контакте выполнена блокировка от повторного включения. В состав электромагнита отключения также входит толкатель 32, пружина 30, установленная в направляющей втулке 31.
Обмоточные данные катушек электромагнитов приведены в таблице 6.1.
Таблица 6.1
Обмоточные данные катушек электромагнитов
| Электромагнит | В | Число витков | Провод, марка, диаметр | Сопротивление, Ом |
| Включения YAC1 | ПЭВ-2-1,4 | 3,00 ± 5% | ||
| Отключения YAT1 | ПЭВ-2-0,28 | 87 ± 5% |
1) Блок электромагнитов отключения для работы переменном оперативном токе кренится к средней поперечине, они своими толкателями воздействуют на рычаг вала, который в свою очередь воздействует на защелку и отключает выключатель, электромагниты управления и катушки расцепления расположены на единой конструкции.
2) Расцепители максимального тока запитаны от вторичных цепей трансформатора тока в схемах с дешунтированием.
Блок сигнализации 7 (рис. 6.1) предназначен для обеспечения работы схемы управления выключателя, его свободные блок-контакты предназначены для использования в схемах защиты и сигнализации положения выключателя.
На кронштейн установлены таблички указателя включенного и отключенного положения выключателя.
Пневматический буфер 10 (рис. 6.1) предназначен для амортизации удара при отключении выключателя. Буфер состоит из корпуса, установленного на поперечине, поршня, возвратной пружины, резиновой прокладки, штока, шайбы и крышки (рис. 6.1).
При отключении выключателя ролик, установленный на рычаге вала, бьет по штоку, и поршень начинает движение. Воздух в подпоршневом пространстве начинает сжиматься и гасит скорость перемещения подвижных масс выключателя. В конце хода поршня для предотвращения отброса происходит разгерметизация подпоршневого пространства. Воздух через проточки в поршне и проточку в корпусе выходит из подпоршневой полости. При включении выключателя поршень под действием пружины возвращается в исходное положение.
В полюс выключателя входят: вакуумная камера, кронштейны верхний и нижний, токопроводы (верхний и нижний), соединенные с подвижным контактом камеры гибкой связью, изоляционная тяга, узел поджатия, состоящий из пружины, втулки, направляющей, оси.
В процессе включения выключателя после замыкания контактов ВДК, при дальнейшем ходе благодаря наличию паза на направляющей, происходит деформация пружины, которая создает провал контактов. Величина контактного усилия, создаваемого пружиной, составляет 1170 – 1820 Н при провале контактов 6 мм.
Крепление камеры к каркасу полюса осуществляется со стороны неподвижного контакта камеры.
За время работы камеры не требуется ухода за контактами.
Лицевая крышка выключателя выполнена из металлического листа и предназначена для перекрытия доступа к движущимся и токоведущим частям, а также для придания эстетического вида выключателю.
В крышке имеются отверстия для кнопки ручного аварийного отключения и окна для наблюдения за механическим указателем включенного и отключенного положений выключателя и счетчиком числа циклов «ВО».
Тяга изоляционная служит для изоляции между токоведущим контуром и заземленными частями выключателя, а также для передачи движения от вала выключателя подвижному контакту ВДК и представляет собой прессованную конструкцию из изоляционного материала с запрессованной на конце металлической шпилькой.
Работа выключателя
С работой выключателя и механизма свободного расцепления можно познакомиться по рис.6.1 - 6.6.
Включение выключателя
Исходное положение выключателя показано на рис. 6.3,а. Контакты 48 и 49 вакуумной дугогасительной камеры (ВДК) разомкнуты, выключатель удерживается в отключенном положении пружиной 50.
Механизм свободного расцепления состоит из двух рычагов 39; приваренных к валу выключателя, коромысла с роликами 40, которое шарнирно с помощью оси 38 установлено между рычагами. Благодаря пружине 37, коромысло постоянно стремится повернуться против часовой стрелки, его движение ограничено скобой 41, которая приварена к рычагам 39. Подпружиненная защелка 42 также шарнирно устанавливается между рычагами 39, положение защелки устанавливается с помощью болта 46.
При подаче напряжения на катушку 19 включающего электромагнита 34 якорь 24 электромагнита притягивается к стопу 16, и толкатель 22 воздействует на ролик коромысла 40, при этом другой ролик упирается на защелку 42, вал выключателя 43 поворачивается и через рычаги 44, изоляционные тяги 45, узлы поджатия замыкает контакты 38 и 49 ВДК, одновременно взводится пружина отключения 50. В конце хода под воздействием прижимной силы пружины, защелка 36, шарнирно установленная на приводе, поворачивается и фиксирует выключатель во включенном состоянии. Под воздействием возвратной пружины 21 якорь 24 возвращается в исходное состояние.
Включенное положение выключателя показано на рис.6.4.
Ручное неоперативное включение выключателя осуществляется рычагом для ручного включения выключателя. Гнездо рычага для ручного включение устанавливается на четырехгранный выступ вала выключателя, расположенный с правой стороны выключателя. Нажатием рычага вниз осуществляется включение выключателя.
Отключение выключателя
1. Отключение выключателя при работе на постоянном оперативном токе
| Рис. 6.4. Положение механизмов включенного выключателя |
При подаче напряжения на катушку отключающего электромагнита его якорь через толкатель 52 (рис. 6.5) воздействует на рычаг 53, который в свою очередь воздействует на защелку 42 механизма свободного расцепления. Защелка 42 выходит из зацепления с роликом коромысла 40 и происходит отключение выключателя за счет энергии, запасенной отключающей пружиной 50 и пружинами узлов поджатия. Коромысло 40, поворачиваясь по часовой стрелке, соскальзывает с защелки 36 и под действием пружины 37 становится на защелку 42. Механизм подготовлен к включению.
2. Отключение выключателя при работе на переменном оперативном токе
| Рис. 6.5. Положение механизмов выключателя в промежуточном состоянии при отключении |
Ручное отключение выключателя осуществляется путем воздействия на кнопку аварийного отключения 33, которая через рычаг 54 воздействует на защелку 42 и выключатель отключается.
Достоинства вакуумного выключателя: простота конструкция; высокая степень надежности, высокая коммутационная износостойкость, малые размеры, пожаро- и взрывобезопасность, отсутствие шума при операциях, отсутствие загрязнения окружающей среды, малые эксплуатационные расходы.
Недостатки вакуумных выключателей: сравнительно небольшие номинальные токи и токи отключения, возможность коммутационных перенапряжений при отключении малых индуктивных токов.
ВЫВОД:
В ходе выполнения лабораторной работы был изучен вакуумный выключатель на натурном образце; так же было изучен принцип действия отдельных узлов, измерение собственного времени включения и отключения выключателя.
4. Контрольные вопросы
1. Достоинства и недостатки вакуумных выключателей.
2. В сетях какого напряжения устанавливаются вакуумные выключатели?
3. Принцип гашения дуги.
4. Условия выбора выключателя.
5. Ход подвижных контактов в вакуумной камере выключателя.
6. Почему тяги привода из изоляционного материала?
7. Назовите и укажите электромагниты управления.
8. Конструкция токопровода, гибкой связи.