قواطع التيار المستمر

تستخدم قواطع التيار المستمر لفصل الدائرة تحت الحمل. في المحطات الفرعية للجر ، تُستخدم المفاتيح لفصل 600 فولت من خطوط الطاقة أثناء الحمل الزائد وتيارات الدائرة القصيرة وفصل التيار العكسي للمعدلات أثناء الاشتعال الخلفي أو فشل الصمام (أي دوائر القصر الداخلية أثناء تشغيل الكتلة المتوازية).

يحدث إطفاء القوس الكهربائي بواسطة مفاتيح تلقائية في الهواء على أبواق القوس. يمكن أن يتم تمديد القوس باستخدام انفجار مغناطيسي أو في غرف ذات فتحات ضيقة.

في جميع حالات انقطاع الدائرة وتشكيل قوس كهربائي ، تحدث حركة تصاعدية طبيعية للقوس جنبًا إلى جنب مع حركة الهواء المسخن بواسطتها ، أي

على محطات الجر تطبق بشكل أساسي على قواطع الدائرة عالية السرعة.

أرز. 1. مخطط الذبذبات للتيار والجهد عند إيقاف تشغيل تيار الدائرة القصيرة: مفتاح سريع ، مفتاح عالي السرعة ب

يتكون الوقت الإجمالي T لانقطاع الدائرة القصيرة أو تيار الحمل الزائد بواسطة قاطع الدائرة من ثلاثة أجزاء رئيسية (الشكل 1):

T = tO + t1 + t2

حيث t0 هو وقت ارتفاع التيار في الدائرة ليتم إيقاف تشغيله إلى قيمة تيار الإعداد ، أي إلى القيمة التي يتم عندها تشغيل جهاز فصل قاطع الدائرة ؛ t1 هو وقت فتح قاطع الدائرة الكهربائية الخاص به ، أي الوقت من لحظة الوصول إلى تيار الإعداد إلى اللحظة التي تبدأ فيها جهات اتصال القاطع في التباعد ؛ T2 - وقت احتراق القوس.

يعتمد وقت صعود التيار في الدائرة t0 على معلمات الدائرة وإعداد المفتاح.

يعتمد وقت الرحلة الداخلية t1 على نوع المفتاح: بالنسبة للمفاتيح غير عالية السرعة ، يكون وقت الرحلة الداخلية في نطاق 0.1-0.2 ثانية ، للمفاتيح عالية السرعة - 0.0015-0.005 ثانية.

يعتمد وقت الانحناء t2 على قيمة التيار المراد مقاطعته وعلى خصائص قواطع الدائرة.

إجمالي وقت الرحلة للقاطع عالي السرعة هو في حدود 0.15-0.3 ثانية ، للسرعة العالية - 0.01-0.03 ثانية.

نظرًا لوقت الفصل المتأصل القصير ، يحد قاطع الدائرة عالي السرعة من القيمة القصوى لتيار الدائرة القصيرة في الدائرة المحمية.

في المحطات الفرعية للجر ، يتم استخدام قواطع الدائرة الأوتوماتيكية عالية السرعة DC: VAB-2 و AB-2/4 و VAT-43 و VAB-20 و VAB-20M و VAB-28 و VAB-36 وغيرها.

المحول VAB-2 مستقطب ، أي أنه يستجيب للتيار في اتجاه واحد فقط - للأمام أو للخلف ، اعتمادًا على إعداد المفتاح.

في التين. يوضح الشكل 2 الآلية الكهرومغناطيسية لقاطع دائرة التيار المستمر.

أرز. 2.الآلية الكهرومغناطيسية لقاطع الدائرة VAB -2: أ - فصل قاطع الدائرة ، ب - حدود تآكل ملامسات قاطع الدائرة VAB -2 ، (أ - الحد الأدنى لسمك التلامس الثابت هو 6 مم ، ب - الحد الأدنى لسمك التلامس المتحرك 16 مم) ؛ 1 - ملف التثبيت ، 2 - دائرة مغناطيسية ، 3 - ملف التبديل ، 4 - المحرك المغناطيسي ، 5 - قضيب فولاذي علوي ، 6 - مرساة ، 7 - ملف رئيسي ، 8 - ملف معايرة ، 9 - دائرة مغناطيسية على شكل حرف U ، 10 - خرج التيار الحالي ، 11 - برغي ضبط ، 12 - لوحة مناورة ، 13 - اتصال مرن ، 14 - توقف ، 15 - ذراع مرساة ، 16 - محور ذراع المرساة ، 17 - اتصال ثابت ، 18 - اتصال متحرك ، 19 - ذراع ملامس ، 20 - ذراع التلامس المحوري ، 21 - المحور مع بكرة ، 22 - ذراع القفل ، 23 - نوابض الإغلاق ، 24 - قضيب الجر ، 25 - مسامير الضبط ، 26 - المشبك ، 27 - قلب ملف التثبيت

يدور ذراع المرساة 15 (الشكل 2 ، أ) حول المحور 16 مروراً بالقضيب الفولاذي العلوي 5. في الجزء السفلي من الرافعة 15 ، المكونة من خدين من السليمن ، يتم شد المرساة الفولاذية 6 ، وفي الجزء العلوي الجزء يوجد فاصل كم مع محور 20 يدور حوله ذراع التلامس 19 ، مصنوع من مجموعة من ألواح duralumin.

تم تثبيت جهة اتصال متحركة 18 في الجزء العلوي من ذراع التلامس ، وتم تثبيت حذاء نحاسي بوصلة مرنة 13 أدناه ، وبمساعدته يتم توصيل جهة الاتصال المنقولة بملف التيار الرئيسي 7 ومن خلاله إلى الطرف 10. في الجزء السفلي من ذراع التلامس ، يتم تثبيت توقفات 14 على كلا الجانبين ، وعلى الجانب الأيمن يوجد محور فولاذي مع بكرة 21 ، حيث يتم تثبيت نوابض إغلاق 23 على جانب واحد.

في وضع الإيقاف ، يتم تدوير نظام الروافع (ذراع المحرك ورافعة التلامس) بواسطة نوابض الإيقاف 23 حول المحور 16 حتى يتوقف المحرك 6 في القضيب الأيسر للدائرة المغناطيسية على شكل حرف U.

يتم تشغيل ملفات الإغلاق 3 و 1 من قاطع الدائرة بواسطة متطلبات DC الخاصة بهم.

لتشغيل المفتاح ، يجب أولاً إغلاق دائرة ملف التثبيت 1 ، ثم دائرة ملف الإغلاق 3. يجب أن يكون اتجاه التيار في كلا الملفين بحيث تضيف التدفقات المغناطيسية الناتجة عنهما إلى القلب الأيمن الدائرة المغناطيسية 9 ، والتي تعمل بمثابة قلب ملف الإغلاق ؛ ثم ينجذب المحرك 6 إلى قلب ملف الإغلاق ، أي أنه سيكون في وضع "التشغيل". في هذه الحالة ، سوف يدور المحور 20 مع ذراع التلامس 19 إلى اليسار ، وسوف تمتد نوابض الفصل 23 وتميل إلى تدوير ذراع التلامس 19 حول المحور 20.

عندما يكون المفتاح مغلقًا ، يقع المحرك 4 على الجانب النهائي من ملف الإغلاق ، وعندما يكون المفتاح قيد التشغيل ، يظل منجذبًا إلى النهاية الأساسية من خلال التدفق المغناطيسي المشترك لملفات الإغلاق والإمساك. يتم توصيل المحرك المغناطيسي 4 عن طريق قضيب 24 برافعة القفل 22 ، والتي لا تسمح لرافعة التلامس بالدوران إلى محدد جهة الاتصال المنقولة في الموصل الثابت. لذلك ، لا تزال هناك فجوة بين جهات الاتصال الرئيسية ، والتي يمكن تعديلها عن طريق تغيير طول القضيب 24 ويجب أن تكون مساوية لـ 1.5-4 مم.

إذا تمت إزالة الجهد من ملف الإغلاق ، فإن القوى الكهرومغناطيسية التي تمسك المحرك 4 في وضع الانجذاب ستنخفض وستقوم الينابيع 23 بمساعدة ذراع القفل 22 والقضيب 24 بتمزيق المحرك من نهاية القلب من ملف الإغلاق وقم بتدوير ذراع التلامس حتى تغلق جهات الاتصال الرئيسية. لذلك ، لن يتم إغلاق جهات الاتصال الرئيسية إلا بعد فتح ملف الإغلاق.

بهذه الطريقة ، يتم تحقيق مبدأ الفصل الحر لقواطع الدائرة VAB-2. يجب أن تكون الفجوة بين المحرك المغناطيسي 4 (يُطلق عليه خلاف ذلك محرك الرحلة الحرة) والجانب النهائي لللب المغلق للملف في الموضع التشغيلي للمفتاح في نطاق 1.5-4 مم.

تضمن دائرة التحكم إمداد نبضة تيار قصيرة المدى إلى ملف الإغلاق ، والتي تكون مدتها كافية فقط لإتاحة الوقت لتحريك المحرك إلى وضع "التشغيل". يتم بعد ذلك فتح دائرة ملف الإغلاق تلقائيًا.

يمكن التحقق من توفر السفر المجاني على النحو التالي. يتم وضع ورقة بين جهات الاتصال الرئيسية ويتم إغلاق جهة الاتصال. يتم تشغيل قاطع الدائرة ، ولكن أثناء إغلاق جهة الاتصال ، لا ينبغي إغلاق جهات الاتصال الرئيسية ، ويمكن إزالة الورق بحرية من الفجوة بين جهات الاتصال. بمجرد فتح موصل الموصل ، سينفصل المحرك المغناطيسي عن النهاية الأساسية لملف الإغلاق وستغلق جهات الاتصال الرئيسية. في هذه الحالة ، سيتم ضغط قطعة الورق بين جهات الاتصال ولن يكون من الممكن إزالتها.

عند تشغيل المفتاح ، يتم سماع دوي مزدوج مميز: الأول ناتج عن اصطدام المحرك وجوهر ملف الإغلاق ، والثاني ناتج عن تصادم جهات الاتصال الرئيسية المغلقة.

يتمثل استقطاب المفتاح في اختيار اتجاه التيار في ملف التثبيت ، اعتمادًا على اتجاه التيار في الملف الحالي الرئيسي.

لكي يقوم المفتاح بإيقاف تشغيل الدائرة عندما يتغير اتجاه التيار فيه ، يتم اختيار اتجاه التيار في ملف التثبيت بحيث تتزامن التدفقات المغناطيسية التي تم إنشاؤها بواسطة ملف التثبيت والملف الحالي الرئيسي في الاتجاه في قلب ملف الإغلاق. لذلك ، عندما يتدفق التيار في الاتجاه الأمامي ، فإن تيار الدائرة الرئيسية سيساعد في الحفاظ على قاطع الدائرة في الوضع المغلق.

في وضع الطوارئ ، عندما يتم عكس اتجاه التيار الرئيسي ، سيتغير اتجاه التدفق المغناطيسي الناتج عن الملف الحالي الرئيسي في قلب ملف الإغلاق ، أي سيتم توجيه التدفق المغناطيسي لملف التيار الأساسي ضد التدفق المغناطيسي لملف التثبيت وعند قيمة معينة للتيار الأولي ، سيتم إزالة مغناطيسية قلب ملف الإغلاق وستفتح نوابض الفتح الكسارة. يتم تحديد سرعة الاستجابة إلى حد كبير من خلال حقيقة أنه بينما في قلب ملف التبديل يتناقص التدفق المغناطيسي ، في قلب ملف التيار الرئيسي يزداد التدفق المغناطيسي.

لكي يقوم المفتاح بإيقاف تشغيل الدائرة عندما يزيد التيار فوق التيار الأمامي المحدد ، يتم اختيار اتجاه التيار في ملف التثبيت بحيث يتم توجيه التدفق المغناطيسي لملف التثبيت في قلب ملف الإغلاق ضد التدفق المغناطيسي للملف الحالي الرئيسي ، عندما يتدفق التيار الأمامي خلاله.في هذه الحالة ، مع زيادة تيار القاعدة ، تزداد إزالة مغناطيسية نواة ملف الإغلاق ، وعند قيمة معينة للتيار الأساسي ، تساوي أو أعلى من تيار الإعداد ، يفتح قاطع التيار.

يتم ضبط تيار التوليف في كلتا الحالتين عن طريق تغيير القيمة الحالية لملف التثبيت وعن طريق تغيير الفجوة δ1.

يتم ضبط حجم تيار ملف التثبيت عن طريق تغيير حجم المقاومة الإضافية المتصلة في سلسلة مع الملف.

يؤدي تغيير الفجوة δ1 إلى تغيير مقاومة التدفق المغناطيسي لملف التيار الأساسي. مع انخفاض الفجوة 1 ، تقل المقاومة المغناطيسية وبالتالي يتناقص حجم تيار الانكسار. يتم تغيير الفجوة δ1 باستخدام برغي الضبط 11.

تميز المسافة δ2 بين المحطات 14 وخدود ذراع المحرك 15 في موضع التشغيل للمفتاح جودة إغلاق جهات الاتصال الرئيسية ويجب أن تكون في حدود 2-5 مم. ينتج المصنع مفاتيح بفجوة δ2 تساوي 4-5 مم. يحدد حجم الفجوة δ2 زاوية دوران ذراع التلامس 19 حول المحور 20.

يشير عدم وجود فجوة δ2 (توقف 14 على اتصال مع خدود ذراع المحرك 15) إلى ضعف الاتصال أو نقص الاتصال بين جهات الاتصال الرئيسية. تشير المسافة 2 الأقل من 2 أو أكثر من 5 مم إلى أن جهات الاتصال الرئيسية على اتصال فقط عند الحافة السفلية أو العلوية. يمكن أن يكون الاختلاف δ2 صغيرًا بسبب التآكل الشديد في جهات الاتصال ، والتي يتم استبدالها بعد ذلك.

إذا كانت أبعاد جهات الاتصال كافية ، يتم تعديل الفجوة δ2 عن طريق تحريك آلية التبديل بأكملها على طول إطار قاطع الدائرة.لتحريك الآلية ، يتم تحرير اثنين من البراغي لتثبيت الآلية في الإطار.

يجب أن تكون المسافة بين جهات الاتصال الرئيسية في الوضع المفتوح 18-22 ملم. يجب أن يكون ضغط جهات الاتصال الرئيسية للمفاتيح ذات التيار المقنن حتى 2000 أمبير في حدود 20-26 كجم ، وللمفاتيح ذات التيار المقدر 3000 أمبير - في حدود 26-30 كجم.

في التين. يوضح الشكل 2 ، ب النظام المتحرك للمفتاح مع تعيين حد تآكل جهات الاتصال. يعتبر التلامس المتحرك بالية عندما يصبح البعد B أقل من 16 مم ، والاتصال الثابت عندما يصبح البعد A أقل من 6 مم.

في التين. يوضح الشكل 3 مخطط تحكم مفصل لقاطع الدائرة VAB-2. يضمن المخطط إمداد نبضة قصيرة المدى بملف الإغلاق ولا يسمح بالتشغيل المتكرر عند الضغط على زر الطاقة لفترة طويلة ، أي يمنع "الرنين". يتم شحن الملف القابضة باستمرار بالتيار.

لتشغيل المفتاح ، اضغط على الزر "On" ، وبذلك تغلق دائرة ملفات الموصل K و RB المانع. في هذه الحالة ، يتم تنشيط الموصل الذي يغلق دائرة ملف الإغلاق VK فقط.

بمجرد أن يأخذ عضو الإنتاج موضع "التشغيل" ، سيتم إغلاق جهات الاتصال المساعدة للإغلاق لقاطع BA وتفتح جهات الاتصال الافتتاحية. تتجاوز إحدى جهات الاتصال الإضافية ملف الموصل K ، والذي سيؤدي إلى كسر دائرة ملف الإغلاق. في هذه الحالة ، سيتم تطبيق جهد الخط بالكامل على ملف مرحل منع RB ، والذي ، بعد التشغيل ، يعالج ملف الموصل مرة أخرى بملامساته.

لإغلاق المفتاح مرة أخرى ، افتح زر الطاقة وأغلقه مرة أخرى.

تعمل مقاومة التفريغ CP المتصلة بالتوازي مع ملف الاحتفاظ بالتيار المستمر على تقليل الجهد الزائد للدائرة المفتوحة للملف. توفر مقاومة LED القابلة للتعديل القدرة على تغيير تيار ملف التثبيت.

التيار المقدر للملف الحامل عند 110 فولت هو 0.5 أ ، والتيار المقنن لملف الإغلاق بنفس الجهد والتوصيل المتوازي للقسمين هو 80 أ.

أرز. 3. مخطط الأسلاك للتحكم في قاطع الدائرة VAB-2: إيقاف التشغيل. - زر إيقاف التشغيل ، DC - ملف التثبيت ، LED - مقاومة إضافية ، CP - مقاومة التفريغ ، BA - تبديل جهات الاتصال المساعدة ، LK ، LZ - مصابيح الإشارة الحمراء والخضراء ، بما في ذلك. - زر الطاقة ، K - الموصل والاتصال به ، RB - منع الترحيل والاتصال به ، VK - لفائف الإغلاق ، AP - التبديل التلقائي

يُسمح بالتقلبات في جهد دوائر العمل من - 20٪ إلى + 10٪ من الجهد الاسمي.

الوقت الإجمالي لفصل الدائرة عن قاطع الدائرة VAB-2 هو 0.02-0.04 ثانية.

يحدث إطفاء القوس ، عندما يكسر قاطع الدائرة الدائرة تحت الحمل ، في مجرى القوس عن طريق انفجار مغناطيسي.

عادة ما يتم توصيل ملف النفخ المغناطيسي في سلسلة مع الاتصال الثابت الرئيسي للمفتاح وهو عبارة عن دوران لقضيب التوصيل الرئيسي ، والذي يوجد بداخله قلب مصنوع من شريط فولاذي. من أجل تركيز المجال المغناطيسي في منطقة الانحناء في جهات الاتصال ، يحتوي قلب ملف الانفجار المغناطيسي في المفاتيح على أجزاء قطبية.

حجرة الإطفاء القوسية (الشكل 4) عبارة عن صندوق مسطح مصنوع من الأسمنت الأسبستي ، يتكون بداخله من قسمين طوليين 4. يتم تثبيت قرن 1 في الغرفة ، حيث يمر داخلها محور دوران الغرفة.هذا البوق متصل كهربائيًا بجهة الاتصال المنقولة. تم تثبيت قرن آخر 7 على جهة اتصال ثابتة. لضمان الانتقال السريع للقوس من جهة الاتصال المنقولة إلى القرن 1 ، يجب ألا تزيد مسافة البوق عن جهة الاتصال عن 2-3 مم.

القوس الكهربائي الذي يحدث عند التبديل بين التلامس 2 و 6 تحت تأثير مجال مغناطيسي قوي لملف النفخ المغناطيسي 5 يتم نفخه بسرعة فوق الأبواق 1 و 7 ، ويتم إطالته وتبريده عن طريق التدفق المعاكس للهواء وجدران الغرفة في فتحات ضيقة بين الأقسام وتنطفئ بسرعة. يوصى بوضع بلاط السيراميك في جدران الغرفة في منطقة إطفاء القوس.

غرف إطفاء القوس الكهربائي للقواطع الكهربائية لجهد 1500 فولت فأكثر (الشكل 5) تختلف عن غرف الفولتية 600 فولت بأبعاد كبيرة ووجود ثقوب في الجدران الخارجية لخروج الغازات وجهاز إضافي للتفجير المغناطيسي .

أرز. 4. غرفة إطفاء القوس لقاطع الدائرة VAB -2 لجهد 600 فولت: 1 و 7 - أبواق ، 2 - اتصال متحرك ، 3 - جدران خارجية ، 4 - أقسام طولية ، 5 - ملف انفجار مغناطيسي ، 6 - اتصال ثابت

أرز. 5. حجرة إطفاء القوس لقاطع الدائرة VAB -2 بجهد 1500 فولت: أ - حجرة الكاميرا ، ب - دائرة إطفاء القوس مع انفجار مغناطيسي إضافي ؛ 1 - ملامس متحرك ، 2 - اتصال ثابت ، 3 - ملف تفجير مغناطيسي ، 4 و 8 - أبواق ، 5 و 6 - أبواق مساعدة ، 7 - ملف تفجير مغناطيسي إضافي ، I ، II ، III ، IV - وضع القوس أثناء الإطفاء

يتكون الجهاز الخاص بالنفخ المغناطيسي الإضافي من قرنين إضافيين 5 و 6 ، حيث يتم توصيل الملف 7. عندما يتم تمديد القوس ، فإنه يبدأ في الإغلاق من خلال الأبواق المساعدة والملف ، والتي ، بسبب التيار المتدفق من خلاله ، يخلق صدمة مغناطيسية إضافية. تحتوي جميع الكاميرات على بلاط معدني من الخارج.

لانقراض القوس السريع والمستقر ، يجب أن تكون الفجوة بين جهات الاتصال 4-5 مم على الأقل.

يتكون جسم المفتاح من مادة غير مغناطيسية - سيليمين - ومتصل بجهة اتصال متحركة ، لذلك أثناء التشغيل يكون تحت جهد التشغيل الكامل.

مفتاح تيار مستمر أوتوماتيكي عالي السرعة BAT-42

تشغيل قواطع التيار المستمر

أثناء التشغيل ، من الضروري مراقبة حالة جهات الاتصال الرئيسية. يجب أن يكون انخفاض الجهد بينهما عند الحمل الاسمي في حدود 30 مللي فولت.

تتم إزالة الأكسيد من نقاط التلامس بفرشاة سلكية (بالفرشاة). عند حدوث الترهل ، يتم إزالتها بملف ، ولكن لا ينبغي تغذية جهات الاتصال لاستعادة شكلها الأصلي المسطح ، لأن هذا يؤدي إلى تآكلها السريع.

من الضروري تنظيف جدران غرفة إطفاء القوس بشكل دوري من رواسب النحاس والفحم.

عند مراجعة مفتاح التيار المستمر ، يتم فحص عزل ملفات التثبيت والإغلاق فيما يتعلق بالجسم ، وكذلك مقاومة العزل لجدران غرفة الانحناء. يتم فحص عزل حجرة القوس عن طريق تطبيق جهد كهربائي بين جهات الاتصال الرئيسية المنقولة والثابتة مع الغرفة المغلقة.

قبل تشغيل المفتاح بعد الإصلاح أو التخزين طويل الأمد ، يجب تجفيف الغرفة لمدة 10-12 ساعة عند درجة حرارة 100-110 درجة مئوية.

بعد التجفيف ، يتم تثبيت الحجرة على المفتاح ويتم قياس مقاومة العزل بين نقطتي الحجرة مقابل الملامسات الثابتة والمتحركة عندما تكون مفتوحة. يجب ألا تقل هذه المقاومة عن 20 أوم.

تتم معايرة إعدادات قاطع الدائرة في المختبر بالتيار الذي يتم الحصول عليه من مولد منخفض الجهد بجهد اسمي يبلغ 6-12 فولت.

في المحطة الفرعية ، تتم معايرة قواطع الدائرة بتيار الحمل أو باستخدام مقاومة متغيرة للحمل بجهد اسمي 600 فولت.يمكن التوصية بطريقة لمعايرة مفاتيح التيار المستمر باستخدام ملف معايرة 300 لفة من سلك PEL بقطر 0.6 مم ، مثبتة على قلب الملف الحالي الرئيسي. من خلال تمرير تيار مباشر عبر الملف ، يتم ضبط قيمة الإعداد الحالي وفقًا لعدد دورات الأمبير في وقت إيقاف تشغيل المفتاح. تختلف مفاتيح الإصدار الأول ، التي تم إنتاجها مسبقًا ، عن مفاتيح الإصدار الثاني من خلال وجود صمام الزيت.