Применение вакуумных переключателей, в которых для отключения переменного тока используется вакуумная дугогасительная камера (ВДК), позволяет устранить многие из недостатков, присущих открытой электрической дуге. В таких аппаратах коммутация тока осуществляется в герметизированном вакуумном объеме, что позволяет значительно уменьшить падение напряжения на дуге, снизить таким образом энергетические потери и, как следствие, получить высокий коммутационный и механический ресурс.
Вакуумные переключатели обладают:
- высокой надежностью и быстродействием;
- пожаро- и взрывобезопасностью;
- удобством в эксплуатации;
- экологической чистотой в эксплуатации и производстве.
Сравнительно малый (2-4 мм) ход контактов ВДК позволяет наиболее эффективно использовать электромагнитный привод и, как следствие, существенно уменьшить массогабаритные показатели контактора.
3.2. Вакуумные контакторы переменного тока
Однофазные вакуумные контакторы типа КВО могут коммутировать номинальный переменный ток 500 и 1500 А с отключающей способностью до 5000 А при номинальном напряжении 3 Кв. Технические характеристики контакторов приведены в таблице1.
Все вакуумные контакторы типа КВО имеют однотипную компоновку. Они содержат изоляционный цилиндрический корпус 1, вдоль оси которого размещены ВДК 2, тяговый изолятор 3 и электромагнит с якорем 4. На торце электромагнита установлен конус 5, упирающийся в конус 6, который закреплен на корпусе контактора. Указанные конусы предназначены для демпфирования колебаний контактов ВДК при отключении. Внутри электромагнита размещены пружины отключения 7 и поджатия 8 контактов ВДК. Якорь электромагнита упруго связан с двумя парами нормально замкнутых и разомкнутых контактов микропереключателей 9.
Электронная схема управления 10 расположена на опорной пластине 11, на которой закреплен корпус с помощью изоляционной стойки 12 и металлической стойки 13. Внешняя изоляция ВДК, как правило, усиливается путем заливки кремнийорганического компаунда 14 в зазор между камерой и цилиндрическим корпусом.
Электромагнитный привод может питаться как от постоянного, так и от переменного выпрямленного напряжения. Предложенная схема включения и удержания контактора во включенном положении выполнена на транзисторном ключе с установкой по времени и по положению якоря электромагнита при переключении с пускового режима в режим удержания. Ток удержания ограничивается дополнительным резистором включенным последовательно с катушкой электромагнита. Помимо схемыудержания с балластным сопротивлением в настоящее время разработана и внедрена схема с полевым транзистором, в которой стабилизация тока удержания осуществляется с помощью широтно-импульсного регулятора (ШИР). Такое решение позволяет существенно уменьшить (более чем на порядок) потребление энергии в режиме удержания по сравнению со схемой на балластных сопротивлениях.
Структурная схема блока управления показана на рис.6. При подаче сигнала тока управления на вход узла пуска-останова запускается таймер, который в течение 0,1 с. подаст постоянное напряжение на затвор транзистора, достаточное для его полного насыщения, и запрещает прохождение формируемых модулятором импульсов ШИР. В результате обмотка привода включается на полное напряжение питания Uпит, что обеспечивает протекание пускового тока. Через 0,1 с таймер выключается, на ШИР поступают импульсы управления, формируемые модулятором, после чего начинается регулирование напряжения на обмотке электромагнита.
Конструкция вакуумного контактора
 |
1- корпус; 2- вакуумная камера; 3- тяговый изолятор; 4- электромагнит; 5, 6- конуса; 7- пружина отключения контакта, 8- пружина поджатия контакта, 9- микропереключатель; 10- электронная схема управления; 11- опорная пластина; 12- изоляционная стойка; 13- металлическая стойка.
Рис.5
Этим обеспечивается требуемый ток удержания. Перейти на более высокий класс напряжения контакторов, можно не изменяя его компопоновку, заменив ВДК па камеру с более высоким напряжением и усилив изоляцию опорного и тягового изоляторов.
3.2. Вакуумный контактор постоянного тока
Для отключения постоянного тока в вакуумном выключателе обычно используется принцип принудительного перевода тока в ВДК через нуль с помощью разряда предварительно заряженного конденсатора. Такие выключатели способны отключать токи до нескольких десятков килоампер при напряжении до 100 кВ и более. При отключении токов до 1000 А и сравнительно небольших напряжениях до 3 кВ представляется перспективным использование также и гибридного коммутатора, состоящего из вакуумного контактора и подсоединенного параллельно ему силового полупроводникового прибора (СПП), например запираемого тиристора. В таком устройстве отключение тока осуществляется с помощью СПП, который включается перед разведением контактов ВДК и отключается сразу после их разведения. В этом случае СПП и ВДК работают в режиме минимальной токовой нагрузки, что позволяет значительно увеличить их срок службы. Однако при отключении сравнительно малых токов до 100 А сложность конструкции, сравнительно большие габаритные размеры и стоимость таких аппаратов снижают их конкурентоспособность по сравнению с другими типами переключателей.
Другой способ отключения постоянного тока, который реализуется, например, в электромагнитных выключателях, заключается в создании условий для повышения напряжения на дугогасительном устройстве до уровня, превышающего напряжение на источнике питания. В ВДК такие условия можно создать путем формирования в межконтактном промежутке поперечного, относительно направления тока магнитного поля. Поперечное магнитное поле нарушает устойчивость горения вакуумной дуги, что приводит к быстрому росту напряжения на вакуумном промежутке, и обрыву тока в ВДК.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.