1 Цель работы

Изучение вакуумного выключателя на натурном образце; принципа действия и измерение собственного времени включения и отключения выключателя при различных напряжениях.

2 Теоретическая часть

Выключатели предназначены для коммутации в нормальных и аварийных режимах электрических цепей переменного тока частотой 50 Гц с номинальным напряжением 10 кВ.

Выключатели используются как коммутирующие аппараты в комплектных распределительных устройствах (КРУ) или других подобных устройствах распределения электрической энергии в сетях переменного тока с изолированной нейтралью.

Выключатели изготавливаются для нужд народного хозяйства.

Принцип работы выключателя основан на гашении электрической дуги, возникающей между контактами, в вакууме. Ввиду высокой электрической прочности вакуумного промежутка и отсутствия среды, поддерживающей горение дуги, время горения дуги минимальное.

Общий вид показан на рис.1. На раме 1 выключателя устанавливают вал выключателя 8 с механизмом свободного расцепления 5, буфер 10, встроенный электромагнитный привод 6, полюсы 2, лицевая крышка 9. тяги изоляционные 3, блок сигнализации 7, кнопку ручного аварийного отключения 4.

Управление выключателем осуществляется встроенным электро­магнитным приводом 6 зависимого (прямого) действия.

Операция включения выключателя осуществляется за счет тягового усилия электромагнита включения. Отключается выключатель за счет энергии, предварительно запасенной отключающей пружиной 11, при включении.

Рисунок 1.1 – Выключатель вакуумный вид сбоку

Рисунок 1.2 – Выключатель вакуумный. Вид спереди.

2.1 Устройство и работа составных частей

Рама выключателя 1 собрана из литых алюминиевых деталей: двух боковых стоек, верхней, средней и нижней поперечин.

Вал выключателя 8 установлен горизонтально в боковых стойках на подшипниках качения и служит для передачи тягового усилия электромагнитного привода 6 через изоляционные тяги 3 и узлы поджатия на подвижные контакты вакуумной дугогасительной камеры (ВДК), а также осуществляет кинематическую связь с блоком сигнализации 7 и пружиной отключения 11. На валу выключателя собран механизм свободного расцепления 5 (см. рис.За). Он состоит из двух рычагов 39, приваренных к валу выключателя 8, коромысла 40 с роликами, которое шарнирно с помощью оси 38 установлено между рычагами 39. Благодаря пружине 37 коромысло постоянно стремится повернуться против часовой стрелки; его движение ограничено скобой 41, которая приварена между рычагами 39, положение защелки 42 устанавливается с помощью болта 46.

В привод выключателя 8 (см. рис 1.2) входят два электромагнита: включающий 13 и отключающий 12 и кнопка ручного аварийного отключения 4.

Включающий электромагнит (рисунок 2) состоит из верхней 20 и нижней 17 плит, двух стенок 18 и 26; стопа 16, подвижного якоря 24, служащих магнитопроводом электромагнита, катушки 19, пружины 21. Магнитопровод собирается с помощью шпилек 25, на которых затем электромагнит крепится к раме выключателя. Толкатель 22 выполнен из немагнитного материала с последующей термообработкой. Толкатель вкручивается и фиксируется в якоре 24. Для смягчения ударов при возврате якоря на нем устанавливается резиновый демпфер 13. На плите крепится подпружиненная защелка 15, фиксирующая включенное положение выключателя.

Дистанционное включение выключателя происходит при подаче напряжения на зажимы катушки 19, при этом якорь 24 притягивается к стопу 16, воздействует толкателем 22 на ролик коромысла 40 (рис. За) и поворачивает вал выключателя 43 (рис. За). После обесточивания катушки электромагнита включения якорь 24 под действием пружины 21 возвращается в исходное положение.

Рисунок 2 – Электромагнитный привод

Рисунок 3 б.– Положение механизмов включенного выключателя

Рисунок 3 а. – Электромагнитный привод

Рисунок 3 в. – Положение механизмов выключателя в промежуточном состоянии при отключении

Электромагнит отключения с помощью кронштейна 29 (см. рис.2) крепится к стенке 26 включающего электромагнита. На этом же кронштейне устанавливается кнопка ручного аварийного отключения 33. Блок-контакт 27 жестко связан с якорем отключающего электромагнита, на этом же блок - контакте выполнена блокировка от повторного включения. В состав электромагнита отключения также входит толкатель 32, пружина 30, установленная в направляющей втулке 31.

Обмоточные данные катушек электромагнитов приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Электромагнит	В	Число витков	Провод, марка, диаметр	Сопротивление
Включения	220	860	ПЭВ-2-1,4	3,00 + 5%
Отключения	220	2680	ПЭВ-2-0,28	87 ± 5%

Расцепители максимального тока действуют от вторичного тока трансформатора тока в схемах с дешунтированием.

Обмоточные данные катушек приведены в таблице 2.

Таблица 2.

Ток срабатывания, А	Число витков	Провод, марка, диаметр	Омическое сопротивление, Ом
3	290	ПЭТВ-2-1,08	0,478
5	170	ПЭТВ-2-1,32	0,195

Блок сигнализации 7 (рисунок 1) предназначен для обеспечения работы схемы управления выключателя, его свободные блок-контакты предназначены для использования в схемах защиты и сигнализации положения выключателя (рисунок 1).

На кронштейн установлены таблички указателя включенного и отключенного положения выключателя.

Пневматический буфер 10 (рис.1) предназначен для амортизации удара при отключении выключателя. Буфер состоит из корпуса, установленного на поперечине, поршня, возвратной пружины, резиновой прокладки, штока, шайбы и крышки (рис.1).

При отключении выключателя ролик, установленный на рычаге вала, бьет по штоку, и поршень начинает движение. Воздух в подпоршневом пространстве начинает сжиматься и гасит скорость перемещения подвижных масс выключателя. В конце хода поршня для предотвращения отброса происходит разгерметизация подпоршневого пространства. Воздух через проточки в поршне и проточку в корпусе выходит из подпоршневой полости. При включении выключателя поршень под действием пружины возвращается в исходное положение.

В полюс выключателя 2 (рис. 1) входят: вакуумная камера, кронштейны верхний и нижний, токопроводы (верхний и нижний), соединенные с подвижным контактом камеры гибкой связью, изоляционная тяга, узел поджатия, состоящий из пружины, втулки, направляющей, оси.

В процессе включения выключателя после замыкания контактов ВДК, при дальнейшем ходе благодаря наличию паза на направляющей, происходит деформация пружины, которая создает провал контактов. Величина контактного усилия, создаваемого пружиной, составляет 1170 - 1820 Н при провале контактов 6 мм.

Крепление камеры к каркасу полюса осуществляется со стороны неподвижного контакта камеры.

За время работы камеры не требуется ухода за контактами.

Лицевая крышка 9 выключателя (см. рис.1) выполнена из металлического листа и предназначена для перекрытия доступа к движущимся и токоведущим частям, а также для придания эстетического вида выключателю.

В крышке имеются отверстия для кнопки ручного аварийного отключения и окна для наблюдения за механическим указателем включенного и отключенного положений выключателя и счетчиком числа циклов «ВО».

Тяга изоляционная 3 (см. рис.1) служит для изоляции между токоведущим контуром и заземленными частями выключателя, а также для передачи движения от вала выключателя подвижному контакту ВДК и представляет собой прессованную конструкцию из изоляционного материала с запрессованной на конце металлической шпилькой.