43. Электромагнитные выключатели

Электромагнитные выключатели (ВЭМ-10) не требуют для своей работы масла, что делает их взрывопожаробезопасными, а высокая токоустойчивость контактов и дугогасительных камер обеспечивает большое мера включений в электроустановках с частыми коммутационными операциями. Дугогасительная система состоит из электромагнита и дугогасительной камеры. На П-образный магнитопровод электромагнита надета катушка электромагнитного дутья. Дугогасительная камера представляет собой пакет тонких керамических пластин с Л-образными вырезами и располагается среди полюсными наконечниками электромагнита, над контактами выключателя.

Пластины в пакете уложены в шахматном порядке и обладают высокой дугоустойчивостью и теплопроводностью, допуская температуру 2000 °С. По концам пакета в специальных керамических лотках закреплены медные электроды (рога), по которым движется дуга в процессе отключения выключателя. Она затягивается вверх по узким щелям между холодными керамическими пластинами, отдает теплоту, растягивается сообразно длине и гаснет. Дуга движется вверх в дугогасительную камеру под действием электродинамических сил и тепловых потоков. Катушка магнитного дутья имеет небольшое сопротивление и включается последовательно в электрическую цепь, через нее проходит полный ток отключаемой цепи. В результате между полюсными наконечниками электромагнита создается интенсивное магнитное поле, которое заставляет дугу ходить по медным рогам, так как на круг проводник с током (в том числе и на электрическую дугу), находящийся в магнитном поле, действует электродинамическая мощь, направление которой, как известно, определяется по правилу левой руки. Гашению дуги способствует также резкое снижение тока в электромагнитном выключателе из-за увеличения сопротивления дуги. век горения дуги при отключении токов короткого замыкания не превышает 0,02 с.

При отключении малого тока электродинамическая сила, действующая на дугу, небольшая. В этом случае передвижению дуги в щели дугогасительной камеры способствуют цилиндры воздушного дутья, закрепленные для подвижных контактах выключателя. При отключении выключателя поршни передвигаются в цилиндрах и выталкивают воздух между размыкающимися дугогасительными контактами (система принудительного дутья).

Контактная учение выключателя состоит из главных и дугогасительных контактов. Наконечники дугогасительных контактов выполнены из металла (кирита), обеспечивающего большой срок их службы. При включении выключателя сначала замыкаются дугогасительные контакты, а кроме шунтирующие их главные контакты. При отключении контакты размыкаются в обратном порядке. Таким образом защищаются от обгорания главные контакты.

\

44. Вакуумные выключатели

Электрическая прочность вакуума значительно выше прочности других сред, применяемых в выключателях. Объясняется это увеличением длины среднего свободного пробега электронов, атомов, ионов и молекул по мере уменьшения давления. В вакууме длина свободного пробега частиц превышает размеры вакуумной камеры. В этих условиях удары частиц о стенки камеры происходят значительно чаще, чем соударения между частицами. При столь высокой электрической прочности расстояние между контактами может быть очень малым (2 – 2,5 см), поэтому размеры камеры могут быть также относительно небольшими. Процесс восстановления электрической прочности промежутка между контактами при отключении тока протекает в вакууме значительно быстрее, чем в газах. В соответствии с теорией электропрочности газов, необходимые изоляционные качества вакуумного промежутка достигаются и при меньших уровнях вакуума. Это обеспечивает вакуумным камерам запасы электропрочности на весь срок эксплуатации (20-30 лет).

Типовая конструкция вакуумной дугогасительной камеры приведена на рисунке.

Конструкция вакуумной камеры состоит из пары контактов (4; 5), один из которых является подвижным (5), заключенных в вакуумноплотную оболочку, спаянную из керамических или стеклянных изоляторов (3; 7), верхней и нижней металлических крышек (2; 8) и металлического экрана (6). Перемещение подвижного контакта относительно неподвижного обеспечивается путем применения сильфона (9). Выводы камеры (1; 10) служат для подключения ее к главной токоведущей цепи выключателя.

Надо отметить, что для изготовления оболочки вакуумной камеры применяются только специальные вакуумноплотные, очищенные от растворенных газов металлы – медь и специальные сплавы, а также специальная керамика. Контакты вакуумной камеры изготавливаются из металлокерамической композиции , обеспечивающей высокую отключающую способность, износостойкость и препятствующей возникновению точек сваривания на поверхности контактов.

В момент, когда сила тяги якоря, создаваемая магнитным потоком, превосходит усилие пружины отключения 7, якорь 11 электромагнита вместе с тяговым изолятором 5 и подвижным контактом 3 вакуумной камеры начинает движение вверх, сжимая пружину отключения. При этом в катушке возникает двигательная противо-ЭДС, которая препятствует дальнейшему нарастанию тока, и даже несколько уменьшает его. При замыкании контактов вакуумной камеры, в магнитной системе остается зазор дополнительного поджатия. Скорость движения якоря резко падает, так как ему приходится преодолевать еще и усилие пружины дополнительного контактного поджатия 6. Однако под воздействием усилия, создаваемого магнитным потоком и инерцией, якорь 11 продолжает двигаться вверх, сжимая пружину отключения 7 и пружину 6 дополнительного контактного поджатия.

В момент замыкания магнитной системы якорь соприкасается с верхней крышкой привода 8 и останавливается. После окончания процесса включения ток катушки привода отключается. Выключатель остается во включенном положении за счет остаточной индукции, создаваемой кольцевым постоянным магнитом 10, который удерживает якорь 11 в притянутом к верхней крышке 8 положении без дополнительной токовой подпитки.