Disjuntores CC

Os disjuntores CC são usados ​​para desconectar um circuito sob carga. Nas subestações de tração, os interruptores são usados ​​para desconectar as linhas de energia de 600 V durante sobrecarga e correntes de curto-circuito e para desconectar a corrente reversa dos retificadores durante a contraignição ou falha da válvula (ou seja, curtos-circuitos internos durante a operação do bloco paralelo).

A extinção do arco por interruptores automáticos ocorre no ar em cornetas de arco. A extensão do arco pode ser feita usando uma explosão magnética ou em câmaras estreitas.

Em todos os casos de desconexão do circuito e formação de arco elétrico, ocorre um movimento ascendente natural do arco junto com o movimento do ar por ele aquecido, ou seja,

Sobre subestações de tração principalmente aplicado a disjuntores de alta velocidade.

Arroz. 1. Oscilogramas de corrente e tensão quando a corrente de curto-circuito é desligada: a-interruptor rápido, b-interruptor de alta velocidade

O tempo total T de interrupção da corrente de curto-circuito ou sobrecarga pelo disjuntor consiste em três partes principais (Fig. 1):

T = tO + t1 + t2

onde t0 é o tempo de elevação da corrente no circuito a ser desligado ao valor da corrente de ajuste, ou seja, ao valor no qual o dispositivo de desconexão do disjuntor é acionado; t1 é o tempo de abertura do próprio disjuntor, ou seja, o tempo desde o momento em que a corrente de ajuste é atingida até o momento em que os contatos do disjuntor começam a divergir; t2 — tempo de queima do arco.

O tempo de subida da corrente no circuito t0 depende dos parâmetros do circuito e da configuração do interruptor.

O tempo de disparo interno t1 depende do tipo de comutador: para comutadores sem alta velocidade, o tempo de disparo interno está na faixa de 0,1-0,2 s, para comutadores de alta velocidade - 0,0015-0,005 seg.

O tempo de arco t2 depende do valor da corrente a ser interrompida e das características dos disjuntores.

O tempo total de disparo do disjuntor de alta velocidade está dentro de 0,15-0,3s, para alta velocidade de 0,01-0,03s.

Devido ao curto tempo de disparo inerente, o disjuntor de alta velocidade limita o valor máximo da corrente de curto-circuito no circuito protegido.

Nas subestações de tração, são utilizados disjuntores automáticos CC de alta velocidade: VAB-2, AB-2/4, VAT-43, VAB-20, VAB-20M, VAB-28, VAB-36 e outros.

A chave VAB-2 é polarizada, ou seja, responde à corrente em apenas uma direção - para frente ou para trás, dependendo da configuração da chave.

Na fig. 2 mostra o mecanismo eletromagnético do disjuntor DC.

Arroz. 2.Mecanismo eletromagnético do disjuntor VAB -2: a — desconexão do disjuntor, b — limites de desgaste limite dos contatos do disjuntor VAB -2, (A — a espessura mínima do contato fixo é de 6 mm, B — a espessura mínima do contato móvel é de 16 mm ); 1 — bobina de retenção, 2 — circuito magnético, 3 — bobina de comutação, 4 — armadura magnética, 5 — trilho de aço superior, 6 — âncora, 7 — bobina principal, 8 — bobina de calibração, 9 — circuito magnético em forma de U, 10 — saída de corrente atual, 11 — parafuso de ajuste, 12 — placa de manobra, 13 — conexão flexível, 14 — batente, 15 — alavanca de ancoragem, 16 — eixo da alavanca de ancoragem, 17 — contato fixo, 18 — contato móvel, 19 — alavanca de contato, 20 — alavanca de contato axial, 21 — eixo com rolete, 22 — alavanca de travamento, 23 — molas de fechamento, 24 — barra de tração, 25 — parafusos de ajuste, 26 — braçadeira, 27 — núcleo da bobina de retenção

A alavanca de ancoragem 15 (Fig. 2, a) gira em torno do eixo 16 passando pela haste de aço superior 5. Na parte inferior da alavanca 15, composta por duas bochechas de silimin, uma âncora de aço 6 é apertada e na parte superior parte há um espaçador uma luva com um eixo 20 em torno do qual gira a alavanca de contato 19, feita de um conjunto de placas de duralumínio.

Um contato móvel 18 é fixado na parte superior da alavanca de contato e uma sapata de cobre com uma conexão flexível 13 é fixada abaixo, com a ajuda da qual o contato móvel é conectado à bobina de corrente principal 7 e através dela ao terminal 10. Na parte inferior da alavanca de contato, os batentes 14 são fixados em ambos os lados, e no lado direito há um eixo de aço com um rolo 21, ao qual duas molas de fechamento 23 são fixadas em um lado.

Na posição desligado, o sistema de alavancas (alavanca de armadura e alavanca de contato) é girado pelas molas de parada 23 em torno do eixo 16 até que a armadura 6 pare na haste esquerda do circuito magnético em forma de U.

As bobinas de fechamento 3 e de retenção 1 do disjuntor são alimentadas por seus próprios requisitos CC.

Para ligar o interruptor, você deve primeiro fechar o circuito da bobina de retenção 1, depois o circuito da bobina de fechamento 3. A direção da corrente em ambas as bobinas deve ser tal que os fluxos magnéticos gerados por elas se somem ao núcleo certo do circuito magnético 9, que serve de núcleo da bobina de fechamento; então a armadura 6 será atraída para o núcleo da bobina de fechamento, ou seja, ficará na posição «On». Nesse caso, o eixo 20 junto com a alavanca de contato 19 irá girar para a esquerda, as molas de desacoplamento 23 irão se esticar e tenderão a girar a alavanca de contato 19 em torno do eixo 20.

Quando o interruptor está desligado, a armadura 4 repousa no lado da extremidade da bobina de fechamento e, quando o interruptor está ligado, permanece atraída para a extremidade do núcleo pelo fluxo magnético comum das bobinas de fechamento e retenção. A armadura magnética 4 por meio de uma haste 24 é conectada à alavanca de travamento 22, o que não permite que a alavanca de contato gire para o limitador do contato móvel no fixo. Portanto, permanece uma folga entre os contatos principais, que pode ser ajustada alterando o comprimento da haste 24 e deve ser igual a 1,5-4 mm.

Se a tensão for removida da bobina de fechamento, as forças eletromagnéticas que mantêm a armadura 4 na posição atraída serão reduzidas e as molas 23 com a ajuda da alavanca de travamento 22 e a haste 24 rasgarão a armadura da extremidade do núcleo da bobina de fechamento e gire a alavanca de contato até que os contatos principais fechem. Portanto, os contatos principais fecharão somente após a abertura da bobina de fechamento.

Desta forma, o princípio de disparo livre é realizado para os disjuntores VAB-2. A folga entre a armadura magnética 4 (também chamada de armadura de disparo livre) e o lado final do núcleo de fechamento da bobina na posição ligada do interruptor deve estar dentro de 1,5-4 mm.

O circuito de controle garante o fornecimento de um pulso de corrente de curto prazo à bobina de fechamento, cuja duração é suficiente apenas para ter tempo de mover a armadura para a posição «On». O circuito da bobina de fechamento é então aberto automaticamente.

A disponibilidade de viagens gratuitas pode ser verificada da seguinte forma. Uma folha de papel é colocada entre os contatos principais e o contato do contator é fechado. O disjuntor está ligado, mas enquanto o contato do contator estiver fechado, os contatos principais não devem ser fechados e o papel pode ser removido livremente do espaço entre os contatos. Assim que o contator do contator abrir, a armadura magnética se soltará da extremidade do núcleo da bobina de fechamento e os contatos principais fecharão. Nesse caso, o pedaço de papel ficará pressionado entre os contatos e não será possível removê-lo.

Quando o interruptor é ligado, ouve-se um estrondo duplo característico: o primeiro é da colisão da armadura e do núcleo da bobina de fechamento, o segundo é da colisão dos contatos principais fechados.

A polarização do interruptor consiste em escolher o sentido da corrente na bobina de retenção, dependendo do sentido da corrente na bobina de corrente principal.

Para que o interruptor desligue o circuito quando a direção da corrente muda, a direção da corrente na bobina de retenção é escolhida de forma que os fluxos magnéticos criados pela bobina de retenção e a bobina de corrente principal coincidam na direção em o núcleo da bobina de fechamento. Portanto, quando a corrente flui na direção direta, a corrente do circuito principal ajudará a manter o disjuntor na posição fechada.

No modo de emergência, quando a direção da corrente principal é invertida, a direção do fluxo magnético criado pela bobina da corrente principal no núcleo da bobina de fechamento mudará, ou seja, o fluxo magnético da bobina de corrente primária será direcionado contra o fluxo magnético da bobina de retenção e a um certo valor de corrente primária o núcleo da bobina de fechamento será desmagnetizado e as molas de abertura abrirão o disjuntor. A velocidade de resposta é determinada em grande medida pelo fato de que enquanto no núcleo da bobina de comutação o fluxo magnético diminui, no núcleo da bobina de corrente principal o fluxo magnético aumenta.

Para que o interruptor desligue o circuito quando a corrente aumenta acima da corrente direta definida, a direção da corrente na bobina de retenção é escolhida de modo que o fluxo magnético da bobina de retenção no núcleo da bobina de fechamento seja direcionado contra o fluxo magnético da bobina de corrente principal, quando a corrente direta flui através dela.Neste caso, à medida que a corrente de base aumenta, aumenta a desmagnetização do núcleo da bobina de fechamento e, a um determinado valor da corrente de base, igual ou superior à corrente de ajuste, o disjuntor abre.

A corrente de sintonia em ambos os casos é ajustada alterando o valor da corrente da bobina de retenção e alterando o gap δ1.

A magnitude da corrente da bobina de retenção é ajustada variando a magnitude da resistência adicional conectada em série com a bobina.

Alterar a folga δ1 altera a resistência do fluxo magnético da bobina de corrente primária. À medida que o intervalo δ1 diminui, a resistência magnética diminui e, portanto, a magnitude da corrente de interrupção diminui. A folga δ1 é alterada usando o parafuso de ajuste 11.

A distância δ2 entre os batentes 14 e as bochechas da alavanca da armadura 15 na posição ligada do interruptor caracteriza a qualidade do fechamento dos contatos principais e deve estar dentro de 2-5 mm. A fábrica produz chaves com folga δ2 igual a 4-5 mm. O tamanho da folga δ2 determina o ângulo de rotação da alavanca de contato 19 em torno do eixo 20.

A ausência de folga δ2 (os batentes 14 estão em contato com as faces da alavanca da armadura 15) indica mau contato ou falta de contato entre os contatos principais. Uma distância δ2 menor que 2 ou maior que 5 mm indica que os contatos principais estão em contato apenas na borda inferior ou superior. A diferença δ2 pode ser pequena devido ao alto desgaste dos contatos, que são então substituídos.

Se as dimensões dos contatos forem suficientes, então a folga δ2 é ajustada movendo todo o mecanismo de comutação ao longo da estrutura do disjuntor.Para mover o mecanismo, são liberados dois parafusos que fixam o mecanismo à estrutura.

A distância entre os contatos principais na posição aberta deve ser igual a 18-22 mm. A pressão dos contatos principais para interruptores com corrente nominal de até 2.000 A inclusive deve estar na faixa de 20-26 kg e para interruptores com corrente nominal de 3.000 A - dentro de 26-30 kg.

Na fig. 2, b mostra o sistema móvel da chave com a designação do limite de desgaste dos contatos. O contato móvel é considerado desgastado quando a dimensão B for menor que 16 mm, e o contato fixo quando a dimensão A for menor que 6 mm.

Na fig. A figura 3 mostra um esquema de controle detalhado do disjuntor VAB 2. O esquema garante o fornecimento de um pulso de curto prazo à bobina de fechamento e não permite a ativação repetida quando o botão liga / desliga é pressionado por um longo tempo, ou seja, impede o "toque". A bobina de retenção é continuamente carregada com corrente.

Para ligar o interruptor, pressione o botão «On», fechando assim o circuito das bobinas do contator K e do bloqueio RB. Neste caso, apenas o contator que fecha o circuito da bobina de fechamento VK é acionado.

Assim que a armadura assumir a posição «On», os contatos auxiliares de fechamento do disjuntor BA se fecharão e os contatos de abertura se abrirão. Um dos contatos auxiliares desvia a bobina do contator K, o que interromperá o circuito da bobina de fechamento. Neste caso, toda a tensão da rede será aplicada na bobina do relé de bloqueio RB, que, após a atuação, volta a manipular a bobina do contator com seus contatos.

Para fechar o interruptor novamente, abra o botão liga/desliga e feche-o novamente.

A resistência de descarga CP conectada em paralelo com a bobina de retenção CC serve para reduzir a sobretensão de circuito aberto da bobina. A resistência ajustável do LED fornece a capacidade de variar a corrente da bobina de retenção.

A corrente nominal da bobina de retenção em 110 V é de 0,5 A e a corrente nominal da bobina de fechamento na mesma tensão e conexão paralela das duas seções é de 80 A.

Arroz. 3. Esquema elétrico para controle do disjuntor VAB-2: Desligado. — botão de desligar, DC — bobina de retenção, LED — resistência adicional, CP — resistência de descarga, BA — interruptor dos contatos auxiliares, LK, LZ — lâmpadas de sinalização vermelha e verde, Incl. — botão liga/desliga, K — contator e seu contato, RB — relé de bloqueio e seu contato, VK — bobina de fechamento, AP — chave automática

As flutuações na tensão dos circuitos de trabalho são permitidas de - 20% a + 10% da tensão nominal.

O tempo total para desconectar o circuito do disjuntor VAB-2 é de 0,02-0,04 seg.

A extinção do arco, quando o disjuntor corta o circuito sob carga, ocorre na calha do arco por meio de rajada magnética.

A bobina do inflador magnético geralmente é conectada em série com o contato fixo principal da chave e é uma volta do barramento principal, dentro do qual existe um núcleo feito de tira de aço. Para concentrar o campo magnético na zona de arco nos contatos, o núcleo da bobina de explosão magnética nas chaves possui partes polares.

A câmara de extinção de arco (Fig. 4) é uma caixa plana de fibrocimento, dentro da qual são feitas duas divisórias longitudinais 4. Na câmara é instalada uma buzina 1, dentro da qual passa o eixo de rotação da câmara.Esta buzina é conectada eletricamente ao contato móvel. Outra buzina 7 é fixada em um contato estacionário. Para garantir uma transição rápida do arco do contato móvel para a buzina 1, a distância da buzina do contato não deve ser superior a 2-3 mm.

O arco elétrico que ocorre ao desligar entre os contatos 2 e 6 sob a ação de um forte campo magnético da bobina infladora magnética 5 é rapidamente soprado sobre as pontas 1 e 7, alongado, resfriado pelo contrafluxo de ar e pelas paredes do câmara em slots estreitos entre partições e são rapidamente extintos. Recomenda-se colocar placas cerâmicas nas paredes da câmara na área de extinção de arco.

As câmaras de extinção de arco para disjuntores para tensões de 1500 V e mais (Fig. 5) diferem das câmaras para tensões de 600 V em grandes dimensões e na presença de orifícios nas paredes externas para a saída de gases e um dispositivo adicional para detonação magnética .

Arroz. 4. Câmara de extinção de arco do disjuntor VAB -2 para uma tensão de 600 V: 1 e 7 — buzinas, 2 — contato móvel, 3 — paredes externas, 4 — divisórias longitudinais, 5 — bobina de explosão magnética, 6 — contato fixo

Arroz. 5. Câmara para extinção de arco do disjuntor VAB -2 para tensão de 1500 V: a — câmara de câmera, b — circuito de extinção de arco com rajada magnética adicional; 1 — contato móvel, 2 — contato fixo, 3 — bobina detonadora magnética, 4 E 8 — buzinas, 5 e 6 — buzinas auxiliares, 7 — bobina detonadora magnética auxiliar, I, II, III, IV — posição do arco durante a extinção

O dispositivo para sopro magnético adicional consiste em duas buzinas auxiliares 5 e 6, entre as quais está conectada a bobina 7. À medida que o arco é estendido, ele começa a fechar através das buzinas auxiliares e da bobina, que, devido à corrente que flui através dela , cria um choque magnético adicional. Todas as câmeras têm ladrilhos de metal do lado de fora.

Para uma extinção de arco rápida e estável, a folga entre os contatos deve ser de pelo menos 4-5 mm.

O corpo da chave é feito de material não magnético - silimina - e é conectado a um contato móvel, portanto, durante a operação, está em plena tensão de trabalho.

BAT-42 Interruptor DC Automático de Alta Velocidade

Operação de disjuntores DC

Durante a operação, é necessário monitorar a condição dos contatos principais. A queda de tensão entre eles na carga nominal deve estar dentro de 30 mV.

O óxido é removido dos contatos com uma escova de aço (escova). Quando ocorre flacidez, eles são removidos com uma lima, mas os contatos não devem ser alimentados para restaurar sua forma plana original, pois isso leva a um desgaste rápido.

É necessário limpar periodicamente as paredes da câmara de extinção de arco dos depósitos de cobre e carvão.

Ao revisar um interruptor DC, o isolamento das bobinas de retenção e fechamento em relação ao corpo é verificado, bem como a resistência de isolamento das paredes da câmara de arco. O isolamento da câmara de arco é verificado pela aplicação de tensão entre os principais contatos móveis e fixos com a câmara fechada.

Antes de colocar o interruptor em operação após reparo ou armazenamento prolongado, a câmara deve ser seca por 10 a 12 horas a uma temperatura de 100 a 110 ° C.

Após a secagem, a câmara é montada na chave e a resistência de isolamento é medida entre os dois pontos da câmara opostos aos contatos móveis e fixos quando eles estão abertos. Esta resistência deve ser de pelo menos 20 ohms.

As configurações do disjuntor são calibradas em laboratório com corrente obtida de um gerador de baixa tensão com tensão nominal de 6-12 V.

Na subestação, os disjuntores são calibrados com corrente de carga ou usando um reostato de carga em uma tensão nominal de 600 V. Um método de calibração de chaves CC pode ser recomendado usando uma bobina de calibração de 300 voltas de fio PEL com diâmetro de 0,6 mm, montado no núcleo da bobina de corrente principal. Ao passar uma corrente contínua pela bobina, o valor da configuração da corrente é definido de acordo com o número de ampères-voltas no momento em que a chave é desligada. Os interruptores da primeira versão, produzidos anteriormente, diferem dos interruptores da segunda versão pela presença de uma válvula de óleo.