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 |

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 |

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.