Rozdzielnice stosowane w obwodzie elektrycznym

Po przeczytaniu tego artykułu dowiesz się o typach i wyposażeniu rozdzielnicy stosowanej w obwodzie zasilania elektrycznego.

Rodzaje rozdzielnic:

Rozdzielnice odgrywają ważną rolę w obwodzie zasilania elektrycznego.

Rozdzielnica jest używana:

(1) Aby sterować sprzętem, podłączając go lub odłączając go,

(2) Do ochrony obwodów i urządzeń przed uszkodzeniami, w szczególności przed przeciążeniami i zwarciami doziemnymi, oraz

(3) Aby odizolować sekcje instalacji elektrycznej, gdy sekcje są bezczynne, jeśli mają być wykonywane prace na nich.

W obwodach mocy stosowane są trzy rodzaje rozdzielnic. Nazywa się je wykonawcami, wyłącznikami, izolatorami, zgodnie z funkcją, dla której zostały zaprojektowane.

1. Styczniki:

Styczniki służą do sterowania urządzeniami, takimi jak silniki elektryczne. Kiedy wykonawca jest zamknięty, obwód zasilający urządzenie jest zakończony, prąd zaczyna płynąć i urządzenie działa. Gdy stycznik jest otwarty, obwód jest zerwany, prąd przestaje płynąć i urządzenie przestaje działać.

Zwykle styczniki są obsługiwane za pomocą zdalnego sterowania, to znaczy, że mechanizm stycznika jest uruchamiany przez twornik solenoidu zwany cewką roboczą. Aby zamknąć stycznik, cewka robocza jest zasilana przez przełącznik lub przekaźnik zamykający obwód przez niego.

Stycznik otwiera się poprzez przerwanie obwodu cewki roboczej, zwalniając w ten sposób mechanizm stycznika, który umożliwia otwarcie styków i przerwanie obwodu mocy.

Większość styczników, szczególnie tych stosowanych w układach przelotowych, tj. W panelach skrajnych bram, jest obsługiwanych przez obwody pilotowe niskiego napięcia. Obwód pilotowy służy do zamykania przekaźnika, który z kolei uzupełnia obwód przez cewkę roboczą.

Stycznik jest zazwyczaj wyposażony w urządzenia, które powodują jego automatyczne otwarcie w przypadku wystąpienia zwarcia doziemnego lub przeciążenia obwodu. Stwierdzono następnie, że stycznik się potknął.

2. Wyłączniki automatyczne:

Wyłączniki są zaprojektowane jako przełączniki dystrybucyjne. Służą do podłączenia zasilania i odcięcia zasilania od sekcji systemu elektrycznego. Wyłącznik jest zwykle obsługiwany ręcznie i jest otwierany lub zamykany za pomocą dźwigni zamontowanej na zewnątrz obudowy, chociaż wyłączniki używane do uruchamiania większych silników wysokiego napięcia są zwykle wyposażone w wspomagane sprężynowo elektromagnesy lub mechanizmy napędzane silnikiem.

Wyłącznik wyposażony jest w układy zabezpieczające, tj. Zabezpieczenie przed przeciążeniem i ochroną przed skutkami zwarć doziemnych, które wyłączają się automatycznie w przypadku usterki.

Jednakże, gdy sekcja ma rozpocząć działanie, wyłączniki automatyczne sterujące tą sekcją są najpierw zamknięte; Zasilanie jest następnie podłączane do szyn zbiorczych w zespole styczników, które indywidualnie sterują silnikami. Gdy wyłączniki są zamknięte, obwód jest przygotowany do tego, aby styczniki uruchamiały i zatrzymywały silniki w razie potrzeby.

Do złamania obwodu, w którym płynie prąd, może być wymagany wyłącznik. W sytuacji awaryjnej operator może zatrzymać prąd płynący w obwodzie poprzez otwarcie wyłącznika z uchwytem. Alternatywnie, jeśli wystąpi usterka, wyłącznik może wyzwolić się, podczas gdy prąd płynie.

Wyłączniki nie są przeznaczone głównie do kompletowania obwodu i uruchamiania urządzeń. To zadanie jest zwykle wykonywane przez styczniki. Niemniej jednak do tego celu można zastosować wyłączniki, które czasami służą do sterowania silnikami, dla których konieczne jest sterowanie pilotem.

3. Izolatory:

Izolatory są dostarczane jako środek bezpieczeństwa. Są one używane do odłączania obwodu od szyn prądowych na żywo, gdy praca musi być wykonywana w obwodzie oraz w celu zapewnienia, że ​​prąd nie może być zalecany przez nieumyślne działanie głównej rozdzielnicy.

Izolatory nie są zwykle zaprojektowane do wytwarzania lub rozbijania obwodu obciążenia, a otwarcie pewnego rodzaju izolatora podczas przepływu prądu obciążenia przez styki może być bardzo niebezpieczne.

Niektóre izolatory można jednak użyć do przerwania obwodu w sytuacji awaryjnej, gdy główny stycznik nie otwiera się. Są to tzw. Izolatory obciążeniowe, które łączą funkcje izolatorów i niektóre funkcje wyłączników.

Wiele wyłączników izolujących jest zaprojektowanych do użycia jako sposób rozładowania izolowanych przewodów; takie izolatory są wyposażone w położenie umożliwiające bezpośrednie podłączenie przewodów do ziemi, które nazywane są izolatorami uziemiającymi. Inne typy przełączników są stosowane w obwodach mocy do celów specjalnych, np. Przełączniki zmiany fazy w celu zmiany kierunku obrotu silnika prądu przemiennego.

Przełączniki cofania, takie jak przełączniki izolujące, nie są zwykle przeznaczone do działania podczas przepływu prądu, ponieważ z powodu ich powolnego i zasadniczo ręcznego działania staje się niebezpiecznym ćwiczeniem. Dlatego zaleca się, aby izolator był połączony z wyłącznikiem i izolatorem uziemiającym.

Oznacza to, że przy otwieraniu wyłącznik powinien otwierać "najpierw, potem izolator, a dopiero potem izolator uziemiający powinien być zamknięty. Podczas zamykania obwodu, izolator uziemiający otwiera się, a następnie zamyka izolator, a następnie zamyka się wyłącznik.

Łączność:

Materiał używany do kontaktów:

Materiałami najczęściej stosowanymi w kontaktach w obwodzie mocy jest miedź, ponieważ miedź jest bardzo dobrym przewodnikiem elektryczności, a jej powierzchnia może być wypolerowana do uzyskania doskonałego połysku.

Zasadniczo rezystywność wyżarzanej miedzi wysokiej przewodności wynosi 0, 17241 om / sq. mm. na metr w temperaturze 20 ° C, a materiał o tej rezystywności jest opisany jako posiadający przewodnictwo w wysokości 100% zgodnie z międzynarodowym standardem miedzi wyżarzanej, krótko mówiąc, IACS

W rzeczywistości tylko srebro z 106% IACS ma większą przewodność, ale jego wysoka cena i inne czynniki ograniczają jego ogólne zastosowanie. Z drugiej strony, tańszy materiał, aluminium nie może być używany jako materiał kontaktowy, ponieważ jego przewodnictwo to tylko 62% IACS

Miedź jest jednak miękkim metalem, a powierzchnie stykowe z miedzi są zwykle uszkodzone podczas użytkowania, szczególnie w przypadku częstego włączania / wyłączania. Dlatego miedziane powierzchnie stykowe są utworzone z twardszych metali, takich jak spiekane srebro lub wolfram, zdolne do wytrzymywania uszkodzeń i zużycia.

Kiedy do rzeczywistej powierzchni styku wykorzystywany jest specjalny metal, zwykle wykonuje się główną część styku miedzi i wiąże się z nią materiał powierzchniowy.

Stosowane są różne typy kontaktów, z których każdy ma inną czynność zamykania. Styki stykowe są stosowane we wszystkich stycznikach średniego i niskiego napięcia oraz wyłącznikach automatycznych, a także w niektórych rozdzielnicach wysokiego napięcia. Kontury przesuwne można znaleźć na głównej rozdzielnicy wysokiego napięcia. Ryc. 13.1. pokazuje ogólnie różne rodzaje kontaktów.

Korzystanie z kontaktów:

Istotnymi częściami każdego przełącznika są jego kontakty. Aby każda linia elektryczna mogła zostać wykonana lub uszkodzona przez przełącznik, muszą istnieć co najmniej dwa styki, tj. Stały kontakt i ruchomy kontakt. Stały kontakt jest zwykle montowany na materiale izolacyjnym i połączony przewodem stałym z wyjściem wychodzącym lub wejściowym.

Ruchomy kontakt jest przenoszony przez mechanizm przełączający, który może doprowadzić go do kontaktu ze stałym kontaktem, aby utworzyć obwód, lub oderwać go od stałego styku, aby rozerwać obwód. Ruchomy kontakt jest połączony z jego zaciskiem albo przez część mechanizmu przełącznika, albo przez elastyczne złącze, takie jak oplot miedziany.

Niektóre rodzaje rozdzielnic, w szczególności te przeznaczone do stosowania w obwodzie wysokiego napięcia, mogą mieć dwie pary styków szeregowo w każdej linii.

Dwa stałe styki są każdorazowo połączone z terminalem, podczas gdy dwa ruchome styki są połączone ze sobą. Jednakże, gdy przełącznik jest zamknięty, ruchome styki łączą stałe styki i uzupełniają bieżącą ścieżkę. Takie rozwiązanie eliminuje trudności związane z zapewnieniem elastycznego przewodnika dla dużego prądu, a także powoduje przerwanie obwodu w dwóch miejscach jednocześnie, pomagając w ten sposób zredukować wyładowania łukowe.

Niektóre przełączniki stosowane w obwodach niskiego napięcia mają również pojedynczy styk ruchomy, który łączy dwa stałe styki. Przełączniki zaprojektowane do przenoszenia dużego prądu zazwyczaj mają dwa lub więcej zestawów styków równolegle w każdej linii, a zatem całkowity obszar styku w każdej linii jest zwiększony.

Przełącznik, który izoluje obwód, który kontroluje, ma stronę pod napięciem i stronę martwą. Stroną martwą jest ta, która jest odizolowana od źródła, czyli od terminalu wychodzącego; a stroną pod napięciem jest ta, do której podłączone jest zasilanie, to znaczy do zacisków wejściowych. Jednak strona aktywna przełącznika może być martwa tylko poprzez otwarcie przełącznika z powrotem w systemie dystrybucyjnym.

W ten sposób strona "na żywo", tj. Szyny zbiorcze stycznika końcowego bramy, mogą zostać odizolowane i wykonane jako martwe poprzez otwarcie odpowiedniego przełącznika sekcji. Strona zasilania przełącznika nie powinna być nigdy widoczna, chyba że odłącznik jest otwarty i podjęto odpowiednie kroki, aby zapobiec przypadkowemu zamknięciu przełącznika. Można to zrobić, blokując cały przełącznik w pozycji OFF.

Kwestia "strony na żywo" i "strony martwej" powstaje tylko wtedy, gdy przełącznik jest otwarty.

Należy pamiętać, że kiedy przełącznik jest zamknięty, tor prądu przez styki przełącznika musi mieć jak najmniejszy opór. Jeżeli rezystancja styku jest wysoka, urządzenie nie może pobierać pełnego prądu z zasilania, aby mogło nie działać wydajnie. Wysoka rezystancja styków również powoduje przegrzanie styków.

W wyjątkowo poważnym przypadku przedłużające się nagrzewanie może spowodować, że styki zetkną się ze sobą, umożliwiając przełącznikowi przerwanie obwodu, jeśli będzie to wymagane. Przełącznik musi wytrzymać, przynajmniej na krótką chwilę, znacznie większy prąd, niż normalnie spłynie, bez poważnego przegrzania.

Silny wzrost prądu może przepłynąć przez styki z powodu zwarcia lub zwarcia doziemnego. Rezystancja styku zależy od obszaru styku, jakości powierzchni współpracujących, nacisku styku i czystości styków. Dlatego inżynier w kopalni powinien regularnie zwracać uwagę na te cztery ważne czynniki, które są odpowiedzialne za wzrost i spadek rezystancji kontaktu.

Omówmy w skrócie następujące cztery czynniki:

(a) Obszar kontaktu:

W każdym kontakcie obszar kontaktu jest tą częścią każdej dopasowanej powierzchni, która faktycznie dotyka drugiego. Rys. 13.3 ilustruje przypadek. Podobnie jak przewodnik, aby skutecznie przenosić określony prąd znamionowy, musi mieć minimalny przekrój poprzeczny, więc para styków musi utrzymywać minimalną powierzchnię styku, aby przenosić wymagany prąd.

Obszar kontaktu zależy głównie od wielkości i kształtu styków. Obszar kontaktu można jednak zmniejszyć przez uszkodzenie powierzchni stykowych, takich jak wżery. Dlatego zawsze należy unikać styków kontaktowych, ponieważ jakość powierzchni współpracujących ma kluczowe znaczenie dla odporności na kontakt.

Jednak żadne powierzchnie nie są absolutnie gładkie, jeśli ogląda się je pod mikroskopem. Jeśli oglądany pod mikroskopem, nawet wysoko polerowana powierzchnia metalu może być postrzegana jako nierówna, z wysokimi plamami na niej. Rzeczywisty obszar kontaktu między powierzchniami jest zatem mniejszy niż wynika to z normalnego badania wizualnego.

Jeśli powierzchnie są względnie szorstkie, rzeczywisty obszar styku jest znacznie mniejszy, niż się wydaje, a styki są zatem mniej wydajne. Rys. 13.2 przedstawia uszkodzone styki.

Jednakże, gdy kontakty są używane przez jakiś czas, obie powierzchnie zostaną zużyte. Zużyte kontakty będą nadal nierówne, ale ponieważ styki ciągle stykają się ze sobą w tych samych miejscach, istnieje tendencja, aby współpracujące powierzchnie ulegały zużyciu razem, aby ich faktyczny obszar styku wzrastał.

Na przykład wysokie plamy na jednej powierzchni styku mają tendencję do dopasowywania wgłębień na drugiej powierzchni. O ile jednak nie ma to miejsca jednolicie, powierzchnia styku nie zwiększa się w praktyce. Dlatego, chociaż można to wyjaśnić teoretycznie, ale praktycznie stwierdzono, że kontakty raz erodowane ulegają stopniowemu uszkodzeniu.

Dlatego też, jeśli styki działają w normalnym stanie, sprawność styków zwiększa się wkrótce po użyciu, ale po kilku zwarciach przez styki, nierównomiernie ulegają one erozji, tworząc szczeliny zamiast zwiększonego obszaru.

Dlatego, jak wyjaśniono wcześniej, w przypadku wystąpienia iskrzenia lub wytworzenia nadmiernego ciepła styki nie powinny być utrzymywane w działaniu, w przeciwnym razie ulegną przegrzaniu i uszkodzą inne części oraz izolację w systemie.

(b) Nacisk styku:

Nacisk styku jest najważniejszy dla sprawnego działania styków w dowolnym przełączniku. Jakkolwiek gładkie są powierzchnie stykowe, jeżeli dotykają lekko razem, tylko wysokie punkty powierzchni styku dotykają się wzajemnie tak, że rzeczywisty obszar styku jest dość mały, a zatem powoduje nadmierne ciepło.

W praktyce jednak styki są utrzymywane razem pod naciskiem, tak że wysokie plamy każdej powierzchni mają tendencję do łączenia się z wgłębieniami drugiej powierzchni. Rzeczywisty obszar kontaktu pod ciśnieniem jest znacznie zwiększony. Nacisk styku jest zwykle utrzymywany przez sprężyny, takie jak sprężyna spiralna, sprężyna płytkowa, sprężyna zwojowa, w zależności od tego, która wartość jest przydatna w danym przypadku.

Wymagane ciśnienie stykowe zależy od konstrukcji przełącznika i wymaganego ciśnienia. Jednak w przypadku mniejszych przełączników i styczników same styki są wykonane z materiału sprężynującego lub wykonane w takim kształcie, że można uzyskać sprężystość, aby uzyskać wymagane dociskanie.

Jednak w przypadku przełączników izolatorów lub styczników o wyższych parametrach, np. Powyżej 50A, należy podać oddzielny układ sprężyn. Poniżej podano zestawienie przybliżonego ciśnienia kontaktu w kg / M ² o różnej wartości prądu przy średnim napięciu.

(c) Czystość kontaktów:

Powierzchnie kontaktowe są najbardziej wydajne, gdy są jasne i czyste. Folia na powierzchniach stykowych, która może, na przykład, być wywołana przez utlenianie, ma tendencję do zwiększania odporności na kontakt poprzez wprowadzanie cienkiej warstwy izolacji pomiędzy współpracującymi powierzchniami.

Inne rodzaje zabrudzeń, takie jak kurz lub pył, mogą poza własnym działaniem izolującym dodatkowo wpływać na opór styku, uniemożliwiając prawidłowe łączenie powierzchni stykowych ze sobą. Zostało to wyjaśnione na Rys. 13.4.

Większość kontaktów jest jednak zaprojektowana do samoczyszczenia. Styki nożowe izolatorów i styków klinowych, jak pokazano na Rys. 13.2. rozdzielnic wysokiego napięcia, mają oczywiste działanie ślizgowe, które pomaga im w utrzymaniu ich z dala od błony i brudu.

Dlatego też większość układów styków jest zaprojektowana tak, aby zamykały się podczas operacji docierania i toczenia, gdy nacisk dociskowy jest wymuszany. Wycieranie lub walcowanie jest wystarczające do utrzymania powierzchni kontaktu w czystości w normalnych warunkach pracy, jeśli wycieranie i walcowanie są właściwie zaprojektowane.

Sterowanie łukiem:

W czasie, gdy obwód mocy przenosi duży prąd, to znaczy, kiedy obwód silnika transportowego jest przerwany, wysoka indukcyjność obwodu ma tendencję do utrwalania przepływu prądu. Gdy styki oddzielają się, następuje wyciągnięcie łuku. Podczas gdy łuk utrzymuje się, prąd płynie w obwodzie.

Możliwe jest, aby urządzenie kontynuowało pracę z prądem dostarczanym przez łuk, a jeśli łuk wyciągnięty, gdy styki rozdzielą się, nie zgaśnie szybko, kontrola obwodu zostanie utracona. Kontrola łuku jest również ważna, ponieważ wyładowania łukowe między stykami szybko opadają powierzchnie styku.

Powierzchnie stykowe ulegają wżeraniu, a rezystancja styku wzrasta. Dlatego kontakty stają się bezużyteczne i wymagają wymiany. Ale jeśli łuk jest kontrolowany, kontakty mogą zostać zapisane przed przedwczesnym uszkodzeniem.

Jednakże, ponieważ nie jest ogólnie możliwe, aby zapobiec wyrwaniu łuku w momencie, gdy część styków, ważnym czynnikiem w projektowaniu rozdzielni jest sprawność, z jaką łuk jest uzyskiwany z głównych styków i stłumiony. Czasami, aby odwrócić intensywność łuku od głównych styków, zaleca się stosowanie styków łukowych lub końcówek łukowych.

Kontakty łukowe używane są głównie w kontaktach typu styków. Składają się z małych pomocniczych styków przymocowanych do głównych styków i tak rozmieszczonych, że przerywają obwód zaraz po rozłączeniu głównych styków. W rzeczywistości, w czasie, gdy styki główne zrywają się, styki łukowe nadal zapewniają ścieżkę prądową, tak że żaden łuk nie jest wyciągany z głównych styków.

Już po chwili styki wyładowcze pękają, a łuk zostaje przeciągnięty między nimi. W związku z tym łuki nie mają wpływu na główne styki, chociaż styki łukowe ulegają uszkodzeniu w wyniku działania łuku elektrycznego. Ale główne kontakty pozostają nienaruszone.

Styki łukowe są jednak zaprojektowane w taki sposób, że mogą być łatwo odnawiane i muszą być odnawiane / wymieniane, zanim ich rezystancja na styku stanie się większa niż przerwa łukowa, w przeciwnym razie nie zapobiegną łukowi pomiędzy głównymi stykami.

Czasami końcówki łukowe są używane w stykach czołowych zamiast styków łukowych. W tym przypadku końcówki łukowe nie tworzą żadnej części obszaru styku. Łuk jest w rzeczywistości rozciągana między głównymi stykami, ale końcówki łuku zapewniają punkt skupienia łuku, tak że jest on natychmiast przenoszony do nich.

Suppression of Arc:

1. Łuk-tłumienie w rozdzielnicach oleju (OCB):

Zobaczmy teraz, w jaki sposób tłumienie łuku występuje w rozdzielnicach olejowych (OCB). Kiedy obwód zostanie przerwany przez styki pod olejem, a łuk zostanie wyciągnięty, ciepło wytwarzane przez łuk natychmiast rozpada się i odparowuje otaczające gazy olejowe, a duża część wodoru jest wydzielana na ścieżce łuku.

Gazy te zajmują o wiele więcej miejsca niż olej, z którego zostały utworzone, tak że odrywają olej od styków. Ponieważ gazy są również znacznie lżejsze niż olej, mają skłonność do wzrostu, tak że natychmiast po oderwaniu oleju od zetknięć, na nich jest naniesiona większa ilość oleju. Wytwarzanie gazu za pomocą wyładowania łukowego powoduje znaczne zakłócenia w oleju.

Zawirowania w oleju ochładzają i rozpraszają łuk. Kontakty, zazwyczaj w tych kontrolerach, są zamknięte w pudełku lub puli z bardzo ograniczonymi gniazdami. Wyloty są rozmieszczone w taki sposób, że gdy gaz jest uformowany przez łuk, wewnątrz naczynia wytworzy się wysokie ciśnienie i gdy olej przepływa przez wyloty, strumień łuku jest ciągnięty przez olej.

Z Rys. 13.5 widzimy przekrój typowego zamkniętego pudełka zbudowanego z włóknistego materiału izolacyjnego. Teraz wyjaśnimy, w jaki sposób tłumienie łuku ma miejsce, gdy styk pin i gniazdo jest zepsuty.

Po wykonaniu styków wyjścia z puli są skutecznie blokowane przez ruchome styki. Gdy zetknie się zestyk, powstaje łuk powodujący zgazowanie części oleju, jak pokazano na rys. 13.5. Ponieważ olej nie może natychmiast uciec z doniczki, w doniczce powstaje wysokie ciśnienie, co powoduje, że gazy wyrzucają olej, jak pokazano na (Rys. 13.5b).

Kiedy ruchomy kontakt zostaje wycofany przez doniczkę do punktu, w którym pierwszy otwór jest otwarty, olej ucieka w gwałtownym strumieniu, kierując łuk w stronę boku doniczki. W miarę odsłonięcia drugiego i trzeciego wylotu łuk staje się bardziej osłabiony.

Rys. 13.5c pokazuje efekt chłodzenia strumieni oleju i zakłócające działanie łuku uderzającego w wewnętrzne krawędzie otworów wentylacyjnych, które powodują gwałtowne gaszenie łuku, co pokazano na rys. 13.5.d.

Ważne jest, aby pamiętać, że łuk prądu przemiennego jest zwykle wygaszany pod koniec półcyklu, w momencie, gdy przepływa niewielki prąd, a więc łuk jest słaby. Wydajny enturbulator zgaśnie łuk po około trzech pół-cyklach, co oznacza, że ​​w mniej niż 1/25 sekundy po zerwaniu kontaktów łuk zostanie zgaszony.

2.Arc tłumienie w Air Circuit Breaker (ACB):

Kiedy łuk ma miejsce w polu magnetycznym, łuk ma tendencję do odrywania się od punktów, pomiędzy którymi uderzył. Powstaje sytuacja bardzo podobna do tej, która powoduje zasadę silnika, z tym wyjątkiem, że prąd nie płynie w stałym przewodniku. Łuk ulega osłabieniu i jest łatwiejszy do rozbicia i wygaszenia.

Urządzenie wygaszania łuku w wyłączniku mocy składa się z magnetycznej cewki nadmuchowej, połączonej szeregowo z obwodem przeznaczonym do zerwania, oraz zsypu łukowego, który jest obudową w kształcie pudełka zawierającą wiele żeber chłodzących ustawionych pod kątem prostym do ścieżka łuku.

Płetwy te mogą być wykonane z materiałów izolacyjnych, gdzie działają jako łuparki łukowe lub mogą być wykonane z materiałów przewodzących, gdzie tworzą siatkę dejonową, która rozrywa łuk poprzez odprowadzanie prądu ze ścieżki łuku głównego.

Za każdym razem, kiedy obwód jest zasilany, cewka przedmuchu magnetycznego znajdująca się w obwodzie głównym również jest zasilana energią. Kiedy styki zerwą się i rozwinie się łuk, prąd nadal płynie w obwodzie, tak że cewka przedmuchu jest nadal zasilana energią.

Pole cewki przedmuchowej wciąga łuk do rynny łuku, gdzie jest ona rozbijana i wygaszana. Tłumienie łuku jest wspomagane przez efekt chłodzenia prądów konwekcyjnych ustawionych w powietrzu.

Gdy łuk jest wygaszony, prąd zatrzymuje się, a cewka wydmuchująca zostaje pozbawiona napięcia. Całą operację wyjaśniono schematycznie na ryc. 13.6. Teraz, ponieważ wytrzymałość wydmuchiwanego pola magnetycznego zależy od prądu w cewce wydmuchu, efekt zdmuchnięcia jest znacznie silniejszy, gdy ciężki prąd jest przerwany, tj. W przypadku prądu zwarciowego płynącego w obwodzie .

W związku z tym tłumienie łuku jest tak samo skuteczne przy dużych prądach, jak w przypadku normalnych prądów obciążenia. W niektórych wyłącznikach wysokiego napięcia (rozdzielnice Air Blast) zastosowano układ sprężonego powietrza do tłumienia łuku elektrycznego. W momencie, w którym stykają się kontakty, podmuch powietrza skierowany na nich odwraca i chłodzi łuk.

3. SF ₆ Tłumienie łuku:

Chociaż obecnie w Indiach produkowana jest rozdzielnia łukowa SF _6, importowany jest gaz SF6. Dlatego też trochę ich funkcjonowania powinno być znane inżynierowi elektrycznemu w kopalniach. Wyłącznik jest zamknięty w całkowicie szczelnej obudowie podzielonej na trzy przedziały z rur stalowych, dzięki czemu każda faza jest indywidualnie ekranowana.

Każdy przedział zawiera styki typu trzpień i gniazdo z tłokiem skonfigurowanym do kierowania strumienia gazu SF6 przez łuk, gdy ruchomy kontakt jest wycofywany z ustalonej gromady, a tym samym pomaga w szybkim wygaśnięciu łuku.

W rzeczywistości gaz SF6, pod ciśnieniem 45-50 psi, ma wytrzymałość dielektryczną podobną do właściwości izolacyjnego oleju i łuku, prawie 100 razy lepszą niż powietrze. W rzeczywistości, wytrzymałość dielektryczna gazu SF6 przy ciśnieniu atmosferycznym jest około 2, 3 razy większa niż w powietrzu. Ponadto nie ma żadnej reakcji chemicznej z materiałami konstrukcyjnymi. Nie rozkłada się również do temperatury 600 ° C.

W wyższych temperaturach staje się stopniowo SF ₄ i SF _2, ale te ponownie łączą się, tworząc SF ₆ . Faktem jest, że z powodu działania łuku, gaz rozkłada się na SF ₄ i SF ₂ i trochę metalicznego fluorku, który sam również ma dobrą wytrzymałość dielektryczną, i dlatego widzimy, że łuk w komorze SF ₆ nie sposób zmniejsza wytrzymałość dielektryczną gazu.

Na Rys. 13.7 widzimy szkic urządzenia tłumiącego łuk SF6. Gdy ruch styku (7) zostanie usunięty ze styku stałego (8) w wyniku przecieku z mechanizmu, łuk jest ciągnięty pomiędzy styki stałe i ruchome.

Podczas gdy ruchomy kontakt przemieszcza się w górę, gaz jest ściskany pomiędzy górną powierzchnią poruszającego się tłoka (4) a górną częścią stałego cylindra (2). Ten gaz jest wtłaczany wzdłuż wydrążonego środka tłoka (4) do pierścieniowej przestrzeni pomiędzy ruchomym kontaktem (7) a rurą izolacyjną (6), a następnie osiowo wzdłuż ścieżki łuku, gdzie wygasa łuk.

Droga prądu jest od nieruchomego cylindra (2) przez styki przelotowe (5) do ruchomego styku (7), od ruchomego styku do nieruchomych styków (8), a następnie do uchwytu stykowego. Stały cylinder (2) i stały uchwyt styków są połączone odpowiednio z górnymi i dolnymi tulejami tulei.

Jednakże do zbiornika jest przymocowany przekaźnik presostatu, który sprawia, że ​​wyłącznik jest nieczynny, jeśli wykryta zostanie nadmierna utrata ciśnienia. Zawory są przymocowane do obudowy w celu ładowania gazu SF6 i okresowych badań ciśnienia gazu za pomocą manometru typu, a także do wyrywania okresowych próbek gazu w celu sprawdzenia wytrzymałości dielektrycznej.

4. Tłumienie łuku w przerywaczu próżni:

Przerywacz próżni jest jednobiegunowym zamkniętym przełącznikiem, w którym styki są zamknięte w wysokiej próżni. Trzy takie jednostki pracują razem tworząc trójfazowy stycznik lub wyłącznik automatyczny, zależnie od potrzeb.

Dzięki wydajnej i odpowiedniej konstrukcji pary metalu z łuku mogą szybko ulec rozproszeniu i być osadzone na powierzchni otaczającej struktury, co zapewnia bardzo wydajną kontrolę łuku i umożliwia pracę urządzenia przy wysokich wydajnościach z separacją styków tylko około 2, 5 mm (0, 100 cala)

Przerywacz próżni do 33 KV jest obecnie produkowany w Indiach. Jednak w Wielkiej Brytanii i USA udało się pomyślnie opracować przerywacze obwodów próżniowych o wartości do 300 KV, które już są w użyciu. Ze względu na ich doskonałą jakość i zastosowanie w bardzo wysokich napięciach oraz skromną konserwację, powinny one zostać opracowane w Indiach.

Niestety, ze względu na brak dokładnego know-how technicznego oraz odpowiednie badania i rozwój przez indyjskich producentów, nie zostały jeszcze opracowane, aby spełnić międzynarodowe standardy jakości.

Ochrona przed przeładowaniem:

W każdym systemie elektrycznym przeciążenie jest prawie regularnym zjawiskiem. Jako takie, w celu ochrony sprzętu przed niekorzystnym wpływem przeciążenia, zaprojektowano system ochrony. Przeciążenie występuje, gdy normalny prąd roboczy zostanie przekroczony poza dopuszczalny limit. Może to być spowodowane wieloma przyczynami, takimi jak zatrzymanie silnika, zwarcie między dwiema liniami energetycznymi, pojedyncze fazy itp.

Efektem przeciążenia jest przegrzanie kabli i urządzeń, przez które przepływa. Gdy przeciążenie jest poważne, istnieje niebezpieczeństwo poważnych uszkodzeń spowodowanych przepłukaniem, powodując nawet pożar w wyniku spalania materiałów izolacyjnych lub jakichkolwiek innych materiałów mających kontakt z gorącymi przewodami. Przeciążenie może również z czasem doprowadzić do uszkodzenia samego urządzenia, jeśli nie jest ono odpowiednio chronione.

Istnieje wiele rodzajów urządzeń zabezpieczających przed przeciążeniem. Wspólnym urządzeniem zabezpieczającym przed przeciążeniem jest bezpiecznik. Niektóre urządzenia elektryczne w kopalniach są chronione przez bezpieczniki. Bezpieczniki używane do tych celów składają się z łatwotopliwego elementu zawartego ostrożnie w szklanym wkładzie. Jednak bezpieczniki, które mogą mieć obwody niszczące przenoszące ciężkie prądy, muszą mieć wysoką zdolność wyłączania.

Takie bezpieczniki (bezpieczniki HRC) mają specjalny rodzaj wypełnienia kwarcowego, który reaguje z elementem topliwym w momencie wypalenia i tworzy korek izolacyjny, który zapobiega iskrzeniu między końcami przepalonego bezpiecznika. Ryc. 13.8. wyjaśnia budowę bezpiecznika HRC. W rozdziale 21 przedstawiono bardziej szczegółową dyskusję na temat bezpiecznika HRC.

Ale bezpiecznik nie spełnia wymagań operacyjnych w podziemnym obwodzie mocy, gdzie wymagana jest bardziej kontrolowana reakcja. Często trzeba przerobić obwód szybko po krótkim przeciążeniu, który go przerwał i nie można tego zrobić, jeśli zamontowano bezpiecznik, ponieważ obudowa przełącznika musiałaby wówczas zostać otwarta, aby pasowała do nowej.

Systemy zabezpieczające przed przeciążeniem dla obwodu mocy muszą odróżniać wzrost prądu, który może wystąpić, gdy silnik indukcyjny jest uruchamiany, oraz bardziej trwałe przeciążenie, które wynika z uszkodzenia obwodu.

Wymagane charakterystyki uzyskuje się poprzez podłączenie przekaźnika przeciążeniowego z podstawką w każdej linii zasilającej, która wyzwoli stycznik lub wyłącznik w przypadku przeciążenia, jak pokazano na rys. 13.9. Każdy przekaźnik i dashpot składa się z cewki, połączonej szeregowo z jedną z linii energetycznych, która obsługuje tłok.

Tłok cewki jest połączony z tłokiem zanurzonym w wypełnionym olejem cylindrze, który opiera się jego ruchowi. Każdy tłok przekaźnika jest połączony ze wspólnym prętem wyzwalającym, tak że po wciągnięciu dowolnego tłoku, wynurza się on z obwodu.

Jednakże, gdy prąd poniżej znamionowego maksimum przepływa przez cewkę przekaźnika, wytworzona siła elektromagnetyczna jest niewystarczająca do pokonania oporu tłoka tak, że przełącznik pozostaje zamknięty. W przypadku małego przeciążenia siła elektromagnetyczna jest wystarczająca do pokonania mechanicznej oporności tłoka; a tłok porusza się powoli względem oporu oleju.

Jeśli przeciążenie trwa tylko krótko, tłok zatrzyma się przed otwarciem przełącznika, a działanie obwodu będzie niezakłócone, jeśli utrzymane zostanie niewielkie przeciążenie, jednak tłok ostatecznie osiągnie koniec ruchu i wyłączy się. przełącznik. Jednak w przypadku silnego przeciążenia siła elektromagnetyczna będzie większa, a tłok będzie się szybciej poruszał po krótkim czasie.

Zabezpieczenie termiczne przed przeciążeniem:

Inna forma zabezpieczenia przed przeciążeniem wykorzystuje element bimetaliczny. Element bimetaliczny to pasek złożony z dwóch połączonych ze sobą metali. Gdy element jest podgrzewany, dwa metale rozszerzają się z różną szybkością, tak że element łączy się.

Jednostka zabezpieczająca jest zaprojektowana w taki sposób, że element bimetaliczny jest podgrzewany przez prąd płynący w linii zasilającej, albo sam element jest połączony szeregowo z linią zasilania, albo jest sterowany przez uzwojenie grzałki.

Jeżeli prąd przeciążeniowy przepływa w linii, element bimetaliczny jest podgrzewany bardziej niż zwykle i wygina się poza swoje normalne położenie. Ten dodatkowy ruch służy do uruchamiania urządzenia wyzwalającego dla obwodu głównego. Rys. 13.10 wyjaśnia zasadę przeciążenia termicznego.

W rzeczywistości termiczne urządzenie przeciążeniowe ma podobną charakterystykę czasową do urządzenia typu "dashpot", ponieważ w przypadku niewielkiego przeciążenia, upłynie jakiś czas zanim element bimetaliczny ogrzeje się do temperatury niezbędnej do wyzwolenia obwodu. Jeśli przeciążenie jest poważne, wzrost temperatury w elemencie bimetalicznym będzie szybki i szybko wyłączy przełącznik.

Teraz, jeśli rozrusznik jest zaprojektowany do przenoszenia dużego prądu, przekaźniki przeciążeniowe lub elementy bimetaliczne nie mogą być podłączone bezpośrednio do linii energetycznych. Przekładniki prądowe zostaną podłączone w liniach zasilających, a ich wyjścia wtórne zostaną wykorzystane do sterowania przekaźnikami z daszpotami lub elementami bimetalowymi.

Ponieważ wyjścia z transformacji są proporcjonalne do prądów przepływających w liniach zasilających, urządzenia przeciążeniowe mogą być ustawione dokładnie tak, aby wyzwalać przełącznik, gdy dowolna natężenie prądu przepływa w linii elektroenergetycznej.

Zdolność łamania:

Każdy starter wyposażony w zabezpieczenie przed przeciążeniem może musieć przerwać swój obwód, gdy przepływa prąd wielokrotnie większy od normalnego prądu. Fakt ten brany jest pod uwagę przy projektowaniu rozrusznika. Maksymalny prąd, jaki przełącznik może przerwać przy zadanym napięciu przypominającym, bez żadnych uszkodzeń, jest określany jako jego zdolność wyłączania.

W rzeczywistości zdolność ta jest wyrażana na dwa sposoby:

(1) Symetryczne i

(2) Asymetryczna zdolność wyłączania.

Oznacza to, że maksymalny prąd symetryczny i prąd asymetryczny wyłącznik może przerwać przy zadanym napięciu przypominającym. Jednak znamionowa zdolność hamowania jest wyrażona w MVA jako iloczyn znamionowej zdolności hamowania, tj. Prądu zrywającego w KA, i napięcia znamionowego w KV, oraz współczynnika mnożenia w zależności od liczby faz.

Jaki jest prąd rozrywający wyłącznika? Prąd zadziałania w danym biegunie wyłącznika jest prądem w momencie oddzielenia styków wyłącznika.

Jest wyrażony jako:

1. Symetryczny prąd rozrywający:

Jest to wartość skuteczna prądu przemiennego prądu przemiennego, w danym biegunie, w momencie rozdzielania styków.

2. Asymetryczny prąd rozrywający:

Jest to wartość skuteczna wszystkich składników prądu przemiennego i prądu stałego prądu w danym biegunie w momencie rozdzielenia styku:

Co to jest prąd roboczy wyłącznika? Kiedy wyłącznik jest zamknięty lub "wykonany" na zwarciu, prąd roboczy w KA jest wartością szczytową maksymalnej fali prądu, włączając składową DC w pierwszym cyklu prądu, po zamknięciu wyłącznika.

Następnie, co robi pojemność wyłącznika?

Jest to prąd, który wyłącznik może wytworzyć przy podanym napięciu znamionowym. Ta zdolność wytwarzania jest również wyrażana w MVA.

Znamionowa zdolność produkcyjna = 1, 8 ×

Konserwacja rozdzielnic:

Operacje przeprowadzania regularnej konserwacji są podane poniżej. Harmonogram konserwacji każdego urządzenia, z częstotliwością inspekcji i kontroli, które muszą być wykonane za każdym razem, zostanie określony przez inżyniera elektryków kopalni, należy ściśle przestrzegać, jeśli bezpieczeństwo ma być zapewnione. Autor podaje jednak harmonogram na łatwe wskazówki, oparte na doświadczeniu.

1. Odłącz obwód:

Przed zdjęciem jakiejkolwiek osłony jakiegokolwiek przełącznika, przewody w obudowie muszą być odizolowane. Większość przełączników, np. Wszystkie styczniki na końcu bramy, ma wyłącznik izolacyjny, który może być używany do izolowania przewodów w obudowie stycznika. Pokrywa jest zawsze zablokowana za pomocą izolatora, więc nie można jej usunąć ani otworzyć, gdy wyłącznik jest zamknięty.

Niektóre rodzaje rozdzielnic wysokiego napięcia są zaprojektowane tak, aby całe urządzenie mogło zostać odłączone od sekcji szyn zbiorczych. Połączenie pomiędzy wyłącznikami i szyną zbiorczą jest realizowane za pomocą wtyczki i gniazda, a kołki wtykowe znajdują się na wyłączniku.

Po całkowitym wyłączeniu wyłącznika, zasłona wygaszająca opada lub jest przykręcona do gniazda szyny zbiorczej. Czasami używa się oddzielnego uziemnika do rozładowania obwodu sterowanego przez wyłącznik. Nie można tego zamykać, dopóki główna dźwignia obsługi wyłącznika nie zostanie przywrócona do pozycji wyłączonej.

2. Sprawdź kontakty:

Po odizolowaniu obwodu starannie sprawdzaj styki od czasu do czasu, aby upewnić się, że są w dobrym stanie technicznym, czyste i wolne od wżerów lub pieczenia. Gdy styki są brudne, należy je wyczyścić czystą szmatką lub narzędziem do polerowania. Ale kontakty, które są mocno spalone lub uszkodzone, muszą zostać wymienione bez dalszej zwłoki.

Nie jest wskazane, aby próbować usunąć oparzenia lub wgłębienia przez wypełnienie, ponieważ niemożliwe jest utrzymanie kształtu styku, ponieważ takie zagłębienie kontaktowe jest tracone, tworząc większy opór styku i powodując ciepło. Jednak lekko spalone lub spieczone styki mogą być skutecznie obrabiane przez nagniatanie szczotką drucianą, ale w żadnym wypadku nie wolno używać twardych materiałów ściernych.

3. Sprawdź dopasowanie układu kontaktowego:

Ułożenie każdej pary styków musi być sprawdzone, aby upewnić się, że uzyskano pełny obszar styku i że ich wykonanie i zerwanie jest zadowalające. W tym celu należy dokładnie sprawdzić osiowanie i ruchy wałków kontaktowych. Niektóre kontakty, takie jak styki klinowe, są samoczynnie wyrównane, tzn. Niewielka niewspółosiowość jest uwzględniana przez działanie samych styków.

4. Sprawdź nacisk kontaktów:

Od czasu do czasu ciśnienie styku należy sprawdzać z doskonałym balansem sprężynowym. Styki są utrzymywane w pozycji zamkniętej przy zamkniętym magnesie. Równowaga sprężynowa jest następnie przymocowana do ruchomego styku, a ruchomy kontakt jest odciągany od stałego kontaktu za pomocą dźwigni sprężyny.

Równowaga sprężynowa zarejestruje nacisk styku w momencie, gdy ruchomy kontakt oddzieli się od stałego styku. Właściwe ciśnienie kontaktowe należy uzyskać od producentów. Będzie to niezbędne do utrzymania nacisków kontaktowych. Należy pamiętać, że żywotność kontaktów w dużym stopniu zależy od nacisku styku.

5. Sprawdź połączenie elastyczne:

Elastyczne połączenia z głównymi stykami są sprawdzane pod kątem oznak zużycia i ścierania. Punkty, w których połączenia są zakotwiczone, sprawdzane są pod względem szczelności i bezpieczeństwa oraz izolacji.

6. Sprawdź urządzenia sterujące łukiem:

Łuki i końcówki są sprawdzane pod kątem zabrudzeń i oparzeń. Zazwyczaj należy je wyczyścić i wypolerować. Wszelkie niewielkie oparzenia i pęcherze powinny zostać usunięte przez zeskrobanie. Konieczne jest odnowienie styków, które zostały spalone poza naprawą.

Połączenia z cewkami wydmuchowymi są badane pod kątem bezpieczeństwa. Same cewki są badane pod kątem ogólnego stanu. Łuki są również badane pod kątem stanu ogólnego. Wszelkie strzały lub złoża miedzi są usuwane, a spalone żebra chłodzące są zastępowane nowymi.

7. Sprawdź komorę szyny zbiorczej:

Połączenia busbur są sprawdzane pod kątem bezpieczeństwa, a szyny zbiorcze pod kątem śladów zalania. Izolatory są dokładnie sprawdzane, aby zapewnić ich bezpieczne zamocowanie. Wszelkie luźne lub uszkodzone lub odbarwione podstawy izolatora muszą być odnawiane bez dalszej zwłoki, w przeciwnym razie może to być przyczyną poważnego zalania.

8. Sprawdź izolator i blokada mechaniczna:

Po zamontowaniu wyłącznika izolacyjnego jego styki są sprawdzane pod kątem czystości i braku poparzeń, itp. Jeśli istnieje mechaniczna blokada między izolatorem a głównym mechanizmem stycznika, jest on dokładnie badany, aby upewnić się, że działa poprawnie. Wszelkie wątpliwości należy usunąć, zwracając się do mechanizmu.

9. Sprawdź izolator i stan ogólny:

Mechanizm włączania i wyłączania oraz mechanizm O / L są badane ogólnie pod kątem stanu i swobody ruchu. W szczególności wszystkie nożyce, sworznie, dźwignie śrub, szczotki, sprężyny są sprawdzane w celu upewnienia się, że są one zamocowane i prawidłowo ustawione. Wszystkie wewnętrzne połączenia i okablowanie są sprawdzane pod kątem odpowiednich warunków. Wnętrze wszystkich komór musi być czyste i suche.

Test rezystancji izolacji przeprowadza się za pomocą testera rezystancji izolacji o odpowiednim napięciu, np. 500 V lub 1000 V Meggera lub Metro między wszystkimi częściami czynnymi i ziemią oraz między każdą linią fazową. Wszystkie materiały izolacyjne w obrębie obudowy przełącznika muszą być zbadane pod kątem oznak pękania lub pogorszenia oraz śladów spłukiwania.

10. Kontrola specjalna dla narzędzi napełnionych olejem:

Poza wyżej wymienionymi testami i kontrolami, rozdzielnica wypełniona olejem w oleju musi być badana w regularnych odstępach czasu, powiedzmy, co trzy miesiące dla normalnej szybkości usuwania usterek. Zaleca się jednak sprawdzenie oleju po każdej poważnej usterce usuniętej przez młot.

Poziom oleju jest oznaczany i jeśli to konieczne, dodaje się świeży olej, aby utrzymać prawidłowy poziom oleju. Jeżeli poziom oleju spadł znacząco, pojemnik powinien zostać zbadany pod kątem nieszczelności.

Wszelkie wyraźne zmiany w kolorze lub zapachu oleju należy dokładnie zanotować. Taka zmiana może wskazywać, że olej stał się kwaśny, a stan oleju powinien być dalej badany pod kątem wytrzymałości dielektrycznej.

A jeśli test wykazuje kwaśny olej, cały olej należy wymienić na nowy olej po dokładnym wyczyszczeniu pojemnika przed napełnieniem świeżym olejem. W rzeczywistości, jeśli kwaśny olej pozostanie na stykach i innych częściach, zostaną one skorodowane.

Należy upewnić się, że w zbiorniku oleju nie ma szlamu. Szlam może być postrzegany jako lepki osad na stykach, bokach i dnie pojemnika. Jego obecność zwiększa odporność na kontakt i powoduje przegrzanie. W przypadku znalezienia szlamu olej należy opróżnić, a pojemnik i styki muszą zostać dokładnie oczyszczone przed dodaniem nowego oleju.

Jest zatem najbardziej pożądane, aby dla bezproblemowej długiej służby, co trzy miesiące, trzy próbki oleju można przesłać do laboratorium w celu przetestowania wytrzymałości dielektrycznej i kwasowości. Poniżej podano ważne wartości graniczne oleju transformatorowego zastosowanego w wyłączniku oleju dla wskazówek personelu zajmującego się konserwacją elektryczną.

Próbki pobrane z górnej i dolnej części zbiorników muszą spełniać następujące wymagania:

(1) Próbki powinny wytrzymać minimum 40 KV przez jedną minutę.

(2) W badaniu kwasowości próbki muszą mieć wartości poniżej 0, 5 mg KOH / g.

(3) Osad powinien być poniżej 1, 5%.

(4) Lepkość w temperaturze 70 ° F powinna wynosić około 3 / cs.

(5) Badanie działania odbarwiającego miedzi powinno być negatywne.

Jednak w kopalniach lub w dowolnym miejscu pierwsze badanie przeprowadza się zazwyczaj za pomocą przenośnego zestawu do testowania błysku z iskrową szczeliną ustawioną na 2, 5 mm / 4 mm pomiędzy elektrodami.