0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0

— Отключено Включено —

Рис. 11-8. Статические характеристики пе­редаточного механизма бакового выключа­теля.

достигает нуля и в конце хода, ког­да скорость уменьшается, изменяет направление, содействуя двигателю. Избыточная энергия поглощается амортизаторами.

Устройство для отключения вы­ключателя. Как указано выше, в по­ложении «включено» механизм вы­ключателя заперт; Отключающие пружины напряжены. Чтобы отклю­чить выключатель, необходимо осво­бодить подвижную часть механизма с помощью небольшого электромаг­нита. При этом отключающие и дру­гие пружины приходят в действие и сообщают контактной системе не­обходимую скорость. Отключающее устройство должно обеспечивать возможность беспрепятственного отключения выключателя не только из положения «включено», но также на любой стадии незавершенного процесса включения, когда двига­тель еще работает на включение. Это требование связано с устано­вившейся практикой автоматическо­го повторного включения воздушных линий, при котором вероятно вклю­чение на к. з. В этом случае быстро-­действующая релейная защита по­дает команду на отключение до за­вершения операции включения. Под­вижный орган двигателя не должен препятствовать немедленному от­ключению выключателя.

Мощность, необходимая для ос­вобождения механизма выключате­ля, невелика по сравнению с мощ­ностью, необходимой для включения. Поэтому замыкание цепи электро­магнита отключения может быть выполнено малогабаритными кон­тактами реле.

Устройства для отключения вы­ключателя весьма разнообразны. В качестве примера рассмотрим уст­ройство электромагнитного привода типа ПЭ-11 с «ломающимся» звеном (рис. 11-9). Четырехзвенник 3, 4, 5, 6 служит для передачи движения от якоря электромагнита к валу вы­ключателя 6, как в схеме рис. 11-7. В процессе включения шток 1 упи­рается в ролик 4, поднимает его и сажает на упор 2 (рис. 11-9,6). Четырехзвенник 7, 3, 8, 9 служит для расцепления механизма при отклю­чении. В положениях «отключено» и «включено» шарнир 8 лежит не­сколько ниже линии центров 3—Р, а звено 3—8 прижато к упору 10. Шарнир 3 при этом неподвижен. Для отключения выключателя не­обходимо замкнуть цепь электро­магнита отключения 11; при этом его сердечник втянется и поднимет шарнир 8 выше линии центров 3—9. Звено 3, 8, 9 «сломается» и шарнир 3 сместится вправо (рис. 11-9, в). Ролик 4 скатится с упора, механизм выключателя освободится, и прои­зойдет отключение.

Допустим, что включение выклю­чателя происходит на к. з. Еще до того как дугогасительные контакты замкнутся, промежуток будет про­бит. В цепи появится значительный ток и сработает релейная защита. Она подаст команду на отключение выключателя, когда ведущий стер­жень двигателя еще упирается в ро­лик 4. Механизм привода устроен так, что в рассматриваемых услови­ях двигатель не препятствует от­ключению выключателя. Как видно на рис. 11-9, г, при изломе звена 3, 8, 9 ролик 4 скатывается с ведущего штока / и механизм выключателя освобождается несмотря на то, что сердечник электромагнита находит­ся в верхнем положении.

Для повторного включения вы­ключателя необходимо, чтобы ло­мающееся звено выпрямилось и шарнир 8 оказался ниже линии цен­тров 3—9. Это возможно только после того, как сердечник опу­стится и произойдет сцепление ме­ханизма.

Механическое устройство, обес­печивающее свободное отключение выключателя независимо от положе­ния подвижного органа двигателя, называют устройством свободного механического расцепления. Большинство при­водов снабжено такими устройства­ми. Они отсутствуют в некоторых пневматических и гидропневмати­ческих приводах, где свободное от­ключение обеспечивается другими способами.

Рис. 11-9. Механизм свободного расцепления электромагнитного привода типа ПЭ-П. а — положение «отключено»; б — положение «включено» ; в — начальная стадия процесса отключения; г – отключение после незавершенной операции включения.

Применение получили ручные, электромагнитные, пневматические, гидропневматические и пружинные приводы.

Ручные приводы являются самы­ми простыми. В них в качестве дви­гателя используется мускульная си­ла человека. Они имели применение в прежнее время для небольших выключателей (с отключающей спо­собностью приблизительно до 100 МВ-А); в настоящее время встречаются исключительно редко. Существенным недостатком ручных приводов является невозможность дистанционного включения и. следо­вательно, автоматического повтор­ного включения.

Электромагнитные приводы по­стоянного тока получили широкое

применение в энергосистемах благо­даря простоте и благоприятной тя­говой характеристике.

Электромагнит постоянного то­ка состоит из стального магнитопровода, подвижного сердечника и круг­лой цилиндрической катушки. В сер­дечник ввинчен стальной стержень, который в процессе включения упи­рается в ролик ведущего рычага первого четырехзвенника передаточ­ного механизма выключателя (рис. 11-7) и поворачивает его до положения «включено». В положе­нии «отключено» сердечник садится на упор. Катушку электромагнита выполняют обычно из двух секций, которые могут быть включены по­следовательно или параллельно в зависимости от .напряжения сети по-

стоянного тока (220 или ПО В). Об­мотка ее рассчитана на кратковре­менную работу.

Тяговая сила электромагнита за­висит от его конструкции, размеров, магнитодвижущей силы обмотки и магнитных свойств стали. Она явля­ется также функцией положения (хода) сердечника, поскольку по­следнее определяет длину воздушного

Рис. 11-10. Статические характеристики электромагнита постоянного тока.

промежутка между сердечни­ком и неподвижной частью магнитопровода и, следовательно, сопротив­ление магнитной цепи. Зависимость тяговой силы электромагнита от по­ложения сердечника (уравновешен­ного динамометром) при неизмен­ном токе в обмотке представляет со­бой статическую характеристику электромагнита. Такие характерис­тики показаны на рис. 11-10. Цифры у кривых указывают значение тока в долях от номинального (/_Ном — = Uном/r, где г — сопротивление об­мотки электромагнита). Как видно из диаграммы, в начале хода тяговая сила F невелика. Она увеличи­вается по мере продвижения сердеч­ника и достигает максимального значения при его подходе к положе­нию «включено». Такая характерис­тика весьма желательна, так как она соответствует механической ха­рактеристике выключателя. Тяговая сила электромагнита зависит от то­ка, следовательно, от напряжения у зажимов привода. При напряжении, меньшем номинального, ток в электромагните и тяговая сила умень­шаются.

В процессе включения выключа­теля ток и магнитный поток элек­тромагнита непрерывно изменяют­ся. Сначала, при замыкании цепи электромагнита, ток увеличивается приблизительно экспоненциально, пока не достигнет значения, доста­точного для трогания нагруженного сердечника. Время, необходимое для такого нарастания тока, относи­тельно велико (порядка 0,2 с). Когда ток достигнет необходимого зна­чения, начинается движение сердеч­ника. Скорость его быстро уве­личивается, а скорость нарастания тока уменьшается. При включении выключателя на ненагруженную цепь ток в электромагните не успе­вает достигнуть установившегося значения. Если же включение про­исходит на короткое замыкание, то возникают электродинамические си­лы, противодействующие движению сердечника и завершению операции включения. Скорость сердечника резко снижается. Это вызывает уве­личение тока в электромагните и увеличение силы. Сердечник вновь увеличивает скорость и доводит ме­ханическую систему выключателя до положения «включено». Если мощность привода недостаточна, происходит сильное торможение сердечника в течение нескольких пе­риодов.

При этом возникает опасность оплавления контактов, поскольку давление в контактах не достигает нормального.

Электромагнитные приводы от­носятся к приводам медленного действия.

Собственное время привода (от момента подачи команды до мо­мента трогания) составляет боль­шую часть полного времени вклю­чения. Последнее достигает 0,5 с и более.

Питание электромагнитных при­водов осуществляют от аккумуля­торных батарей, обычно предусмат­риваемых на станциях и мощных подстанциях в качестве независи­мых вспомогательных источников

энергии. Однако на большей части подстанций установка ак­кумуляторных батарей в качест­ве независимых источников энер­гии экономически нецелесооб­разна. В этих условиях применение электромагнитных приводов воз­можно только при питании их от сети переменного тока через инди­видуальные полупроводниковые выпрямители. Существенным недо­статком такой схемы является за­висимость от системы. В последнее время в связи с увеличением отклю­чающей способности выключателей и повышением требований к их быстродействию электромагнитные приводы вытесняются более совер­шенными пневматическими и гидро­пневматическими приводами. '

Пневматические приводы обеспе­чивают включение выключателя с меньшим временем по сравнению с электромагнитным. Они не требу­ют мощных аккумуляторных бата­рей и кабелей большого сечения от батареи к приводам. Энергия, необ­ходимая для нескольких повторных включений, аккумулируется непо­средственно у привода — в ресивере сжатого воздуха, который пополня­ется по мере расхода и утечки от центральной воздухоприготовительной установки или небольшого ин­дивидуального компрессора с элек­трическим приводом от сети пере­менного тока. Постоянный ток от аккумуляторной батареи необходим лишь для управления пусковыми клапанами с помощью небольших электромагнитов.

Пневматические приводы имеют обычно поршневые устройства двой­ного действия. Это означает, что воздух может быть подан в прост­ранство под поршнем и в случае не­обходимости — в пространство над поршнем. В таких приводах механи­ческое устройство свободного рас­цепления может быть исключено, что упрощает конструкцию привода и позволяет ускорить процесс пов­торного включения.

Эксплуатация пневматических приводов предусматривает осушку воздуха и очистку его от различных

загрязнений во избежание замерза­ния конденсата внутри пневмати­ческой системы, коррозии металлов и порчи клапанов управления (под­робнее см. § 11-5).

Гидропневматические приводы по принципу действия подобны пневма­тическим. Для аккумулирования энергии в обоих приводах использу­ется газ. Однако если в пневмати­ческом приводе движущей средой является воздух, то в гидропневма­тическом— масло. Последнее прак­тически несжимаемо и обеспечивает более быструю реакцию на измене­ние давления и скорости. Опыт по­казывает, что гидропневматический привод обеспечивает несколько меньшее время включения; вместе с тем максимальная скорость контак­тной траверсы также меньше вслед­ствие почти равномерного ее дви­жения в течение всего хода. В ре­зультате уменьшается сила удара в контакты и изоляторы выключателя при включении. Максимальная си­ла, необходимая для включения вы­ключателя гидропневматическим приводом, приблизительно на 25% меньше, чем при пневматическом, вследствие уменьшения сил инер­ции.

Все части гидропневматическо­го привода погружены в масло, по­этому защищены от сырости и вред­ных химических агентов, содержа­щихся в атмосфере. Трение и износ частей минимальны. Привод может работать при очень низкой темпера­туре без обогрева, что достигнуто применением особого масла, вяз­кость которого мало зависит от тем­пературы. Привод требует мини­мального ухода. Он может находить­ся в бездействии в течение месяцев и после этого быть готовым к не­медленному выполнению команды.

Пружинный привод имеет при­водную пружину, которая служит двигателем, а также аккумулятором энергии. Завод пружины можно осу­ществить через редуктор вручную или с помощью небольшого элек­тродвигателя. Для включения вы­ключателя необходимо освободить приводную пружину с помощью особого устройства, управляемого не­большим электромагнитом постоян­ного или переменного тока. Как только процесс включения закончен, включается электродвигатель и пру­жина заводится вновь. Теперь при­вод готов к повторному включению, если такое потребуется. Второе по­вторное включение (в случае, если первое окажется неудачным) также возможно, но не ранее чем через 5— 10 с после первого включения. За это время пружина будет вновь за­ведена электродвигателем. Таким образом, пружинный привод с авто­матическим заводом от электро­двигателя обеспечивает возмож­ность многократного повторного включения с интервалами не менее 5-10 с.

Пружинный привод сложен. Что­бы завести мощную приводную пру­жину небольшим электродвигате­лем, необходима зубчатая передача с большим передаточным числом. Соединение электродвигателя с зуб­чатой передачей осуществляют с по­мощью фрикционной муфты. Необ­ходимо также устройство для заво­да пружины от руки в случае потери источника электроснабжения. При­менение пружинных приводов огра­ничено выключателями небольшой мощности.