Устройство вакуумного выключателя

Ритмично сменяющиеся отключения и подключения отдельно взятой аппаратуры обозначают, как явление коммутации. Использование специальных приспособлений позволяет остановить или возобновить подачу тока в эксплуатационном режиме. Устройство вакуумного выключателя настолько практично, что способствовало повсеместной замене электромагнитных и масляных образцов на такие элементы.

Применение данных выключателей оправдало себя и для форсмажорных ситуаций, вызванных коротким замыканием. В таком случае выполняется очень важная функция – исчезновение образующейся между контактами дуги.

Главные плюсы и минусы

Сравнение с аналогами масляного и электромагнитного вида позволяет обнаружить много преимуществ:

• все исследования наглядно доказали, что вакуумные модели наиболее простые и надежные при гашении дуги электрического происхождения. Технические особенности предполагают несложное создание образцов для напряжения порядка 6-10 кВт;
• обслуживание и ремонт гораздо легче, чем у других выключателей;
• дистанция беспрепятственного передвижения молекул и электронов в дугогасительной камере достигает нескольких сотен метров. Имеющиеся в вакууме промежутки не способствуют образованию частиц, несущих заряд, что практически сводит к нулю ударную ионизацию. Появление подобных частиц возможно исключительно на поверхностях контактов;
• относительная дороговизна в сравнении с устройствами маломасляного типа составляет всего 5-15%. А электромагнитные модели и вовсе не могут сравниться по этому параметру с вакуумными образцами;
• отсутствие потребности в большом расстоянии между рабочими контактами и уникальная прочность вакуума – причины компактных размеров камер. А это в свою очередь предполагает и незначительный вес;
• основные факторы отличных показателей безопасности – отсутствие потенциальной угрозы утечки масла, бесшумность и незначительные нагрузки динамического характера;
• снижение эксплуатационных расходов – следствие автономного режима работы в среде, не требующей пополнения;
• несколько десятков тысяч допускаемых циклов включения/отключения – гарантия значительного механического ресурса. В сотни раз измеряется количество срабатываний для токов короткого замыкания;
• малый ход контактов, обусловленный минимальным расстоянием между ними, является причиной идеального быстродействия.

Недостатков, причем относительных, гораздо меньше:

• при отключении индуктивных токов маленькой мощности высока вероятность коммутационного перенапряжения;
• необходимость в контактных материалах усложняет процедуру изготовления. Для работы с вакуумом понадобится создание специальных условий;
• на итоговую себестоимость очень влияет потребность больших инвестиций в производство.

Особенности конструкции

Имеется пара основных элементов – контакты неподвижного и подвижного исполнения. Пофазно смонтированные электромагнитные приводы располагаются на каждом из трех полюсов. Данные элементы монтируются на общем основании.

Основой соединения служит вал, который также выполняет функции защиты фаз неполного типа и синхронизации. Этот узел позволяет выполнять механическую блокировку систем распределения и управления параметрами индикации расположения контактных элементов.

Рассмотрим выключатель «Таврида Электрик» (серия BB/TEL).

Цифры на картинке обозначают:

1. Вакуумная камера с функцией дугогашения.
2. Основание.
3. Крышка.
4. Вал синхронизации.
5. Дополнительные контакты.
6. Блокировочная тяга.
7. Привод.
8. Узел блокировочный торцевой.

Полюс со значениями номинального тока 2 тысячи ампер детально показан на нижнем эскизе:

Условные обозначения:

1. Вывод в верхней части.
2. Дугогасящая камера, вмонтированная в полые изоляторы. Подвижные контакты за счет изоляционных тяг скреплены жестким соединением с приводами.
3. Дополнительные контакты.
4. Кулак.
5. Блокировочная тяга.
6. Вал синхронизации.
7. Электромагнитный вал, оснащенный защелкой на магните.
8. Пружина для прижатия контактов.
9. Пружина отключения контактов.
10. Приводной якорь.
11. Кольцевой магнит.
12. Приводная катушка.
13. Плоский привод.
14. Тяговый изолятор.
15. Опорное изолирующее устройство.
16. Нижний вывод.

Положение «выкл.» и «вкл.» – два варианта расположения магнитного привода. Для каждого способа не нужны механические защелки крепления якоря. Кольцевой магнит в отключенном состоянии и пружина с большой упругостью при включенном – элементы надежной фиксации. А сам процесс обеспечивает передача на обмоточную катушку привода управляющих импульсов разной полярности.

Как происходит работа

Ток коммутируемого типа способствует появлению электроразряда в момент размыкания расположенных в вакууме контактов. Благодаря испарением металла с поверхности контактных соединений образуется вакуумная дуга. Проводящая плазма – продукт, который проявляется при скоплении ионизированных паров. В этой среде происходит протекания тока в промежутках между контактами до самого ноля.

После прохождения нулевой точки буквально за 8-10 микросекунд пары металла оседают в виде конденсата на поверхности контактных элементов и прочих узлах камеры, а сама дуга гаснет. В результате восстанавливается напряжение, приложенное к контактам.

Бывают ситуации с сохранением на поверхности зон с повышенной температурой. Это может спровоцировать образование заряженных частиц, способных пробить вакуумный промежуток. Свойства управления дугой в модификациях выключателей BB/TEL помогут решить эту проблему методом направления на поверхность дуги продольного тока, параллельной току.

Популярные модели

ВВЭ-М-10-20

Монтаж рекомендуется в установках К-104, К-49, К-59 и КМ-1Ф. Оригинальная схема управления позволяет выполнить такие задачи:

• четко отлаженную процедуру быстрого отключения и включения;
• применение коммутированных контактов для взаимодействия с внешними цепочками управления в КРУ;
• ручной вариант отключения.

Ремонт стандартного вида при выполнении эксплуатационных требований происходит раз в 8-10 лет.

ВВЭ-М-10-40

Устанавливается для КРУЭ-6П, 2КВЭ-6М, КРУП-6П. Область применения – метрополитены и шахты, электрогенерирующие станции мобильного типа и подстанции, экскаваторная техника с большой мощностью, предприятия нефтегазовой отрасли, системы орошения.

Работает и на переменном, и на постоянном токе.