Электромагнитный привод автоматического выключателя

Электромагнитный привод автоматического выключателя

Изучение конструкции различных видов приводов выключателей

2. Программа работы

1. Изучить назначение, конструкцию и виды приводов выключателей

2. Изучить принцип работы приводов выключателей

3. Краткие теоретические сведения

Приводы служат для включения и отключения масляных выключателей за счет энергии, поступающей в них от внешнего источника. По виду используемой энергий они могут быть электромагнитными, пневматическими и пружинными. По способу включения и отключения выключателей приводы подразделяют на полуавтоматические, осуществляющие включение выключателя с помощью приложения мускульной силы, а отключение как дистанционно от ключа (устройства релейной защиты), так и вручную, и автоматические, осуществляющие включение и отключение выключателя дистанционно (от релейной защиты), а также отключение вручную.

Основными частями привода являются:

силовое устройство, служащее для преобразования подведенной к приводу энергии в механическую;

операционный и передаточный механизмы, служащие для передачи движения от силового устройства к механизму выключателя и для удержания его во включенном положении;

Электромагнитные приводыпостоянного тока применяются для управления всеми типами масляных выключателей напряжением 110 кВ. Привод представляет собой корпус с электромагнитом включения и операционным механизмом. В корпусе размещены также электромагнит отключения, контакты вспомогательных цепей, механизм ручного отключения и в ряде случаев механический указатель положения выключателя, жестко связанный с его валом.

1 — шток с пружиной; 2 — сердечник; 3 — обмотка электромагнита включения; 4 — удерживающий рычаг; 5 — ролик; 6, 8 — контакторы вспомогательных цепей; 7 — вал привода; 9 — рычаги механизма свободного расцепления; 10 — защелка; 11 — рычаг ручного отключе­ния; 12 — электромагнит отключения; 13 — сборка зажимов; 14 -корпус привода.

Рис.7.1.Привод электромагнитный для маломасляных выключателей

На рис. 7.1 показан привод для маломасляного выключателя. Силовое устройство — электромагнит включения — представляет собой магнитопровод с обмоткой 3 и сердечником 2 со штоком 1. Тяговое усилие необходимое, для включения выключателя, создается сердечником 2, который втягивается электромагнитом при прохождении, по его обмотке тока. Усилие передается выключателю системой рычагов операционного и передаточного механизмов.

После завершения операции включения выключателя цепь электромагнита автоматически разрывается и сердечник под действием силы тяжести (и пружины) опускается вниз.

Для отключения выключателя в обмотку электромагнита отключения подается оперативный ток. Сердечник втягивается электромагнитом, и его боек ударяет в одно из звеньев механизма свободного расцепления 9. Звенья механизма свободного расцепления складываются, вал выключателя поворачивается под действием встроенных отключающих пружин — происходит отключение выключателя.

Остановимся более подробно на некоторых элементах электромагнитного привода, с которыми, часто сталкивается оперативный персонал в своей практической деятельности. К таким элементам относятся запирающий механизм, отключающее устройство и механизм свободного расцепления.

Рис. 7.2.Запирающий механизм.

Запирающий механизм необходим для удержания выключателя во включенном положении. Простейшая конструкция запирающего механизма приведена на рис. 7.2. Удерживающее (запирающее) звено 1 с роликом 2 прижимается защелкой 3 вращающим моментом М. Для расцепления механизма, т.е. для поворота звена 1 в направлении, указанном стрелкой М, надо защелку 3 повернуть против вращения часовой стрелки. Такой поворот выполняется электромагнитом отключения 4 или вручную, воздействием на рычаг отключения.

Для надежной работы запирающего механизма, трущиеся поверхности ролика и защелки подвергаются шлифовке, они должны содержаться в чистоте и регулярно смазываться незамерзающей смазкой.

Отключающее устройство состоит из электромагнита и перемещающегося внутри обмотки ферромагнитного сердечника со штоком. При подаче напряжения наобмотку электромагнита(ключом идеи от реле) его сердечник втягивается и, ударяя по "хвосту" защелки, расцепляет запирающий механизм привода. Основные требования, которые могут быть предъявлены к электромагнитным механизмам отключения, — это быстродействие и постоянство динамических характеристик независимо от колебаний: (в допустимых пределах) напряжения источника питания и температуры окружающей среды. Для этого должно быть обеспечено свободное (без "заеданий") перемещение сердечника электромагнита на всем его пути, отрегулирован запас хода сердечника, проверена надежная работа электромагнитного механизма отключения при отклонениях напряжения от номинального на его выводах.

Механизм свободного расцепления — система складывающихся рычагов в приводе — является связующим звеном между силовым устройством и передаточным механизмом. Он разобщает силовое устройство с передаточным механизмом для последующего отключения выключателя в любой момент времени независимо от того, продолжает или нет действовать сила, осуществляющая включение. Необходимость такого механизма связана с требованием немедленного отключения выключателя действием релейной защиты в случае включения его на устраненное КЗ.

Рис. 7.3.Схема управления выключателем с электромагнитным приводом

На рис. 7.3 показана принципиальная схема дистанционного управления масляным выключателем с электромагнитным приводом. Схема соответствует отключенному положению масляного выключателя.

Включение выключателя осуществляется поворотом рукоятки ключа SAна 45° но часовой стрелке, при этом замыкаются контакты 1—3 в цепи реле команды "включить" КСС. Это реле замыкает контакты КСС.1в цепи питания контактора КМ. Контактор срабатывает и замыкает цепь электромагнита включения УАС- выключатель включается, ключ SA возвращается в нейтральное положение. Aналогично включается выключатель и при действии устройства автоматики, где команда на включение подается реле.

Читайте также:  Трикотажное платье сшить самой

Отключение выключателя осуществляется поворотом ключа на 45° против вращения часовой стрелки, при этом создается цепь питания реле команды "отключить" КСТ. Реле замыкает контакты КСТ.1, в результате чего через замкнутые вспомогательные контакты привода выключателя АкВ.1подается напряжение на электромагнит отключения YAT — выключатель отключается, ключ SA возвращается в нейтральное положение.

Срабатывание устройства релейной защиты также приводит к отключению выключателя, так как контакты выходного, реле защиты включены параллельно контактам реле KCТ.

Заметим, что реальные схемы управления выключателями выглядят более сложными; они содержат цепиблокировок и сигнальные цепи.

Важнейшей блокировкой является блокировки против повторения операций включения и отключения, когда предпринимается попытка включения выключателя после его автоматического отключения М неустранёное КЗ. В этом случае команда на включение поданная ключом, сможет затянуться, а выключатель тем временем отключится релейной защитой. Такое состояние схемы управления приводит к повторному включению выключателя. Блокировка запрещает в данном случае повторные включения.

Схемы управления обычно дополняются устройствами сигнализации в виде сигнальных ламп, показывающих включен или отключен выключатель после снятия соответствующей команды. В схемах предусматривается световая и звуковая сигнализация о несоответствии положения выключателя его ключа управления (например в случае автоматического отключения выключатся; релейной защитой), а также сигнализация контроля цепей включения и отключений выключателя.

В электрических схемах управления и сигнализации выключателей всегда имеются контакты, коммутирующие вспомогательные цепи; электромагнитов включения и отключения, сигнальных ламп и другие цепипостоянного тока. Контакты управляются с помощью кинематических передач между валом привода и валом контактора. Скорость срабатывания контактов определяется технологической необходимостью: есть контактные пары, которые должны быстро размыкаться (или замыкаться) в конце выполнения операции или даже после её завершения; имеются контакты, скорость срабатывания которых зависит от скорости движения перемещающихся частей, и т.д. Конструкции контактов весьма разнообразны, в отечественных приводах исполь­зуются наборные контакты типа КСА (контакты сигнальные Аксентона). В эксплуатации необходимо следить за состоянием контакторов, нарушение в работе которых может привести к отказу в работе привода.

Схемы управления и сигнализации применяются на подстанциях в различных вариантах в зависимости от типа выключателя и его привода, использования устройств телемеханики и других условий.

1 — подача сжатого воздуха; 2.. — цилиндр; 3 — поршень; 4 — пружина; 5 — шток Рис. 7.4.Принципиальная схема поршневого пневматического блока одностороннего действия.

Рис. 7.5.Пневматический привод типа ШПВ – 46П для масляного выключателя с большим объемом масла типа У-220

Пневматические приводы применяются для управления масляными выключателями серий У, С и др. Источником энергии для них является сжатый воздух. В качестве силовых элементов используются поршневые пневматические блоки одностороннего действия (рис. 7.4), в которых сжатый воздух при работе Привода подается с одной стороны поршня 5, а обратный ход поршня осуществляется действием пружины 4. , Кинематическая схема пневматического привода подобна схе­ме электромагнитного привода.

На рис. 7.5 показан пневматический привод типа ШПВ-46П для масляного выключателя У-220,.созданный на базе электромагнитного привода. В нем вместо Электромагнита включения установлен пневматический блок, который состоит из рабочего цилиндра 4, дутьевого клапана 5, патрубка 6, соединяющего дутьевой клапан с; воздухосборником сжатого воздуха 1, устройства, ручного отключений 3, электроподогревателя 7, включаемого при низких температурах наружного воздуха. К воздухосборнику присоединен контактный манометр 2, контролирующий давление сжатого воздуха. Привод рассчитан на номинальное давление сжатого воздуха 2 МПа. Объем воздуха в воздухосборнике достаточен для осуществления цикла АПВ.

Привод крепится на баке выключателя и соединяется тягой с механизмом полюса выключателя. Каждый полюс имеет самостоятельную схему управлений, обеспечивающую дистанционное трехполосное и пофазное управление выключателем.

Пружинные приводы предназначаются для маломасляных выключателей 6-10 кВ. Источником энергии в приводах служат мощные предварительно заведенные рабочие пружины. Завод пружины обычно осуществляется с помощью электродвигателя, соединен­ного с редуктором, но возможен и ручной завод съемным рычагом. Время завода пружин для разных типов приводов составляет от нескольких секунд до десятков секунд.

Операция включения выключателя, выполняемая за счет потенциальной энергии рабочих пружин, может происходить лишь после их полного завода, что контролируется специальной блокировкой и сигнализируется указателем готовности привода к работе. В пружинных приводах ППМ-10, ПП-67 рабочие пружины должны заводиться перед каждой операцией включения. Завод рабочих пружин возможен как при отключенном, так и при включенном выключателе — в последнем случае для осуществления электрического АПВ.

Читайте также:  100 Ампер часов сколько ватт

4. Порядок выполнения работы

1. Рассмотреть принцип действия приводов выключателей

2. Определить различия между видами приводов

Выводы

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Для чего служат приводы выключателей.

2. Основные части приводы выключателя.

3. Электромагнитные приводы.

4. Запирающий механизм в приводе.

5. Отключающее устройство привода.

6. Механизм расцепления.

7. Пневматические приводы.

8. Пружинные приводы.

9. Классификация приводов

10. Основные требования, предъявляемые к электромагнитным механизмам отключения

Лабораторная работа №8

Выключатели масленые.

Владельцы патента RU 2321095:

Изобретение относится к электротехнике, к защитной коммутационной аппаратуре. Техническим результатом является повышение быстродействия электромагнитного привода выключателя при отключении аварийных токов. Электромагнитный привод содержит магнитопровод с якорем, катушку управления, токоведущую шину и постоянный магнит для удержания якоря. Привод снабжен дополнительной токоведущей шиной с индуктивным сопротивлением, которая подключена параллельно основной токоведущей шине и расположена вне магнитного контура магнитопровода с якорем или экранирована от него. 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к защитной коммутационной аппаратуре, и может применяться для защиты от перегрузок и коротких замыканий электроустановок и линий постоянного тока.

Выключатели автоматические быстродействующие постоянного тока, отключающиеся при изменении магнитного потока в магнитопроводе электромагнитного привода, известны, например, из следующих источников: В.Н.Яковлев Автоматические быстродействующие выключатели. Учебно-методическое пособие для студентов специальности 101800 — Электроснабжение железных дорог, Самара, 2001 г., стр.27-30. Голубев А.И. Быстродействующие автоматические выключатели, М. — Л., Энергия, 1964 г., стр.208-211.

Наиболее близким по технической сущности к патентуемому электромагнитнитному приводу является электромагнитный привод по второму источнику.

Электромагнитный привод автоматического быстродействующего выключателя по этому источнику содержит магнитопровод с якорем, на одном сердечнике (левом) которого закреплена катушка управления, а на другом (правом) — токоведущая шина. Для удержания якоря во включенном положении служит постоянный магнит. Контактный блок содержит подвижный контакт, связанный с якорем рычагом, и неподвижный контакт. Во включенном положении магнитный поток замыкается через левую часть сердечника магнитопровода. При протекании тока короткого замыкания по шине главного тока в правом сердечнике магнитопровода создается магнитный поток, за счет которого якорь притягивается к правому сердечнику и контакты выключателя размыкаются.

Недостатком данной конструкции выключателя является то, что при отключении аварийного тока необходимо дополнительное время для создания магнитного потока, определяемого током уставки выключателя, что ограничивает быстродействие привода.

Изобретение решает задачу повышения технико-экономических показателей автоматического быстродействующего выключателя.

Технический результат, который достигается изобретением, состоит в повышении быстродействия электромагнитного привода выключателя при отключении аварийных токов.

Это достигается тем, что электромагнитный привод снабжен дополнительной токоведущей шиной с индуктивным сопротивлением, которая подключена параллельно основной токоведущей шине, при этом дополнительная токоведущая шина расположена вне магнитного контура магнитопровода с якорем или расположена в этом магнитном контуре, но экранирована от него.

Сущность изобретения состоит в том, что благодаря установке дополнительной токоведущей шины с индуктивным сопротивлением параллельно основной токоведущей шине якорь начнет движение раньше, чем аварийный ток достигнет тока уставки выключателя.

На фиг.1 показан патентуемый электромагнитный привод с дополнительной токоведущей шиной с индуктивным сопротивлением, расположенной вне магнитного контура магнитопровода с якорем; на фиг.2 — то же, с расположением дополнительной токоведущей шины с индуктивным сопротивлением в этом магнитном контуре, но экранирована от него.

Электромагнитный привод автоматического быстродействующего выключателя содержит магнитопровод 1 с якорем 2. На правом сердечнике магнитопровода расположены катушка управления 3 и постоянный магнит 4 для удержания якоря. На левом сердечнике магнитопровода расположена основная токоведуща шина 5. Основная токоведущая шина соединена последовательно с неподвижным 6 и подвижным 7 контактами автоматического быстродействующего выключателя. Якорь 2 связан с подвижным контактом 7 через узел свободного расцепления (не показан).

Электромагнитный привод снабжен дополнительной токоведущей шиной 8 с индуктивным сопротивлением 9, которая подключена параллельно основной токоведущей шине 5. На фиг.1 дополнительная токоведущая шина расположена вне магнитного контура магнитопровода 1. На фиг.2 показан вариант электромагнитного привода с расположением дополнительной токоведущей шины на левом сердечнике магнитопровода 1, то есть дополнительная токоведущая шина расположена на том же (левом) сердечнике магнитопровода 1, что и основная токоведуща шина 5. В этом случае дополнительная шина экранирована от магнитного контура магнитопровода 1 посредством магнитного экрана 10. Это исключает влияние дополнительной токоведущей шины на магнитный поток, образованный основной токоведущей шиной.

Электромагнитный привод работает следующим образом.

Для включения электромагнитного привода подается напряжение на катушку управления 3. Якорь 2 притягивается к магнитопроводу 1, неподвижный 6 и подвижный 7 контакты замыкаются, по основной и дополнительной токоведущих шинах протекает ток нагрузки, распределяясь при этом обратно пропорционально электрическому сопротивлению шин. После снятия напряжения с катушки управления 3 якорь 2 удерживается в притянутом положении посредством постоянного магнита 4.

Читайте также:  Керамика в дизайне интерьера

При аварийном режиме происходит резкое увеличение тока. При этом индуктивное сопротивление 9 препятствует резкому увеличению тока в дополнительной токоведущей шине. Так как основная и дополнительная токоведущие шины соединены параллельно, происходит перераспределение тока нагрузки между шинами, а именно увеличение тока, протекающего через основную токоведущую шину, и соответственно уменьшение тока, протекающего через дополнительную токоведущую шину. Следовательно, на момент резкого возрастания тока в нагрузке происходит снижение тока уставки выключателя, что приводит к более раннему отрыву якоря от магнитопровода, раньше, чем ток в нагрузке достигнет значения тока уставки выключателя.

Таким образом, благодаря указанной установке дополнительной токоведущей шины с индуктивным сопротивлением создан электромагнитный привод с повышенным быстродействием.

Электромагнитный привод автоматического быстродействующего выключателя, содержащий магнитопровод с якорем, на котором расположена катушка управления и токоведущая шина, и постоянный магнит для удержания якоря, отличающийся тем, что электромагнитный привод снабжен дополнительной токоведущей шиной с индуктивным сопротивлением, которая подключена параллельно основной токоведущей шине, при этом дополнительная токоведущая шина расположена вне магнитного контура магнитопровода с якорем или экранирована от него.

Электромагнитный привод обеспечивает дистанционное управление выключателем, осуществляя включение и отключение его, а также взвод выключателя после его автоматического отключения.

Электромагнитный привод допускает возможность перехода на ручное управление.

Электромагнитный привод выполнен в виде отдельного блока, устанавливаемого над крышкой выключателя. Привод имеет свое основание, на котором смонтирован его механизм. Привод закрывается пластмассовой крышкой. На поверхность крышки сквозь специальное отверстие выведена рукоятка 3 (чертеж 6, рис 3.), указывающая коммутационное положение выключателя при работе привода, а также обеспечивающая возможность ручного управления выключателем при отсутствии напряжения в цепи привода. Основание привода крепится к крышке выключателя посредством шпилек. На основании привода установлен соединитель для присоединения внешних проводников.

1 — выключатель; 2 — привод электромагнитный; а — ось горизонтальная электромагнитного привода. Рис. 3 Выключатель стационарного исполнения с передним присоединением и с электромагнитным приводом

Кинематическая и принципиальная электрическая схемы представлены на чертеже №6.

Кинематическая схема привода приведена на рис.3. чертежа №6 Привод работает в пульсирующем режиме, как шаговый двигатель. Пульсирующий режим обеспечивают полупроводниковые диоды VD, импульсно подающие напряжение на обмотки электромагнитов. При наличии напряжения на разъеме ХТ3:5 (рис. 1 чертежа №6), отключенный выключатель всегда подготовлен к включению.

При нажатии кнопки "Вкл." цепь ХТ3:5- КТ2 замыкается через замкнутые контакты путевого выключателя S1П и блок-контакт кнопочного выключателя SB1. На обмотку реле KT2 подается напряжение и оно замыкает свой контакт с выдержкой 0.5 секунды. Подается импульсное напряжение на катушки электромагнитного привода YA1 и YA2, приводящие упоры 1 в движение. Под действием электромагнитов и пружины 4 упоры 1 начинают возвратно-поступательное движение со скоростью подачи импульсов, сцепляясь с зубцами рабочего колеса 2, вращая его по часовой стрелке на длину шага h, равного расстоянию между зубцами. Вместе с рабочим колесом вращается металлическая пластина 5 и валик 7, механически связанный с контактами выключателя. В конце хода рабочего колеса металлическая пластина 5 упирается в блок-контакт SП1, действуя на его размыкание, и протекание тока через катушки электромагнитов привода прекращается.

Контакты S2 механически связаны с контактами S1П и S2П. При замыкании/размыкании контактов S2 создается цепь индикации с помощью лампочек HL1 и HL2.

На коробке привода наружу выведена ручка положения контактов выключателя 3. Ручка движется вместе с рабочим колесом. При замыкании контактов выключателя ручка останавливается у отметки «I» («Включено»), при размыкании — у отметки «О» («Отключено»). При отсутствии напряжения в цепи привода, ручкой можно осуществлять замыкание/размыкание контактов вручную.

При нажатии кнопки «Откл» замыкается цепь ХТ3:5- ХТ2:10, через блок-контакт кнопочного выключателя SB2 и замкнутый контакт путевого выключателя привода S2П. Подается напряжение на катушки электромагнитов привода YA1 и YA2, что вызывает работу привода. При этом привод работает так же, как и при включении выключателя.

Взвод выключателя осуществляется автоматическим приводом.

При автоматическом отключении выключателя его контакты вспомогательной цепи S2 замыкаются, через замкнутые контакты путевого выключателя привода S2П подается напряжение на катушки электромагнитов привода YA1 и YA2, что вызывает работу привода.

Диаграмма работы путевых выключателей приведена в таблице 3.

Таб. 10.3. Диаграмма работы путевых выключателей

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector