Disjoncteurs CC

Les disjoncteurs CC sont utilisés pour déconnecter un circuit sous charge. Dans les sous-stations de traction, les interrupteurs sont utilisés pour déconnecter les lignes électriques de 600 V pendant les courants de surcharge et de court-circuit et pour déconnecter le courant inverse des redresseurs pendant le contre-allumage ou la défaillance des vannes (c'est-à-dire les courts-circuits internes pendant le fonctionnement en bloc parallèle).

L'extinction d'arc par des interrupteurs automatiques se produit dans l'air sur les cornes d'arc. L'extension de l'arc peut être effectuée à l'aide d'un souffle magnétique ou dans des chambres à fentes étroites.

Dans tous les cas de déconnexion du circuit et de formation d'un arc électrique, un mouvement ascendant naturel de l'arc se produit parallèlement au mouvement de l'air chauffé par celui-ci, c'est-à-dire

Sur sous-stations de traction principalement appliqué aux disjoncteurs à grande vitesse.

Riz. 1. Oscillogrammes de courant et de tension lorsque le courant de court-circuit est désactivé : un commutateur rapide, un commutateur rapide b

Le temps total T d'interruption du courant de court-circuit ou de surcharge par le disjoncteur se compose de trois parties principales (Fig. 1) :

T = tO + t1 + t2

où t0 est le temps de montée du courant dans le circuit à couper à la valeur du courant de réglage, c'est-à-dire à la valeur à laquelle le dispositif de sectionnement du disjoncteur est actionné ; t1 est le temps d'ouverture du propre disjoncteur, c'est-à-dire le temps entre le moment où le courant de réglage est atteint et le moment où les contacts du disjoncteur commencent à diverger ; t2 — temps de combustion de l'arc.

Le temps de montée du courant dans le circuit t0 dépend des paramètres du circuit et du réglage de l'interrupteur.

Le temps de déclenchement interne t1 dépend du type de commutateur: pour les commutateurs non rapides, le temps de déclenchement interne est compris entre 0,1 et 0,2 s, pour les commutateurs rapides - 0,0015-0,005 s.

Le temps d'arc t2 dépend de la valeur du courant à interrompre et des caractéristiques des disjoncteurs.

Le temps de déclenchement total du disjoncteur à grande vitesse est compris entre 0,15 et 0,3 s, pour la grande vitesse de 0,01 à 0,03 s.

En raison du court temps de déclenchement inhérent, le disjoncteur rapide limite la valeur maximale du courant de court-circuit dans le circuit protégé.

Dans les sous-stations de traction, des disjoncteurs automatiques CC à grande vitesse sont utilisés: VAB-2, AB-2/4, VAT-43, VAB-20, VAB-20M, VAB-28, VAB-36 et autres.

Le commutateur VAB-2 est polarisé, c'est-à-dire qu'il répond au courant dans une seule direction - avant ou arrière, selon le réglage du commutateur.

En figue. 2 montre le mécanisme électromagnétique du disjoncteur DC.

Riz. 2.Mécanisme électromagnétique du disjoncteur VAB -2 : a — déconnexion du disjoncteur, b — limites d'usure limite des contacts du disjoncteur VAB -2, (A — l'épaisseur minimale du contact fixe est de 6 mm, B — l'épaisseur minimale du contact mobile est de 16 mm ); 1 — bobine de maintien, 2 — circuit magnétique, 3 — bobine de commutation, 4 — armature magnétique, 5 — rail supérieur en acier, 6 — ancre, 7 — bobine principale, 8 — bobine d'étalonnage, 9 — circuit magnétique en forme de U, 10 — courant sortie courant, 11 — vis de réglage, 12 — plaque de manœuvre, 13 — raccord flexible, 14 — butée, 15 — levier d'ancrage, 16 — axe du levier d'ancrage, 17 — contact fixe, 18 — contact mobile, 19 — levier de contact, 20 — levier de contact axial, 21 — axe avec galet, 22 — levier de blocage, 23 — ressorts de fermeture, 24 — barre de traction, 25 — vis de réglage, 26 — pince, 27 — noyau de la bobine de maintien

Le levier d'ancrage 15 (Fig. 2, a) tourne autour de l'axe 16 passant par la tige d'acier supérieure 5. Dans la partie inférieure du levier 15, constituée de deux joues en silimin, une ancre en acier 6 est serrée, et dans la partie supérieure en partie il y a une entretoise un manchon d'axe 20 autour duquel tourne le levier de contact 19, constitué d'un ensemble de plaques de duralumin.

Un contact mobile 18 est fixé dans la partie supérieure du levier de contact, et une chaussure en cuivre avec une connexion flexible 13 est fixée en dessous, à l'aide de laquelle le contact mobile est connecté à la bobine de courant principale 7 et à travers elle à la borne 10. À la partie inférieure du levier de contact, des butées 14 sont fixées des deux côtés et, du côté droit, un axe en acier avec un rouleau 21, auquel deux ressorts de fermeture 23 sont fixés d'un côté.

En position arrêt, le système de leviers (levier d'induit et levier de contact) est entraîné en rotation par les ressorts d'arrêt 23 autour de l'axe 16 jusqu'à ce que l'induit 6 s'arrête dans la tige gauche du circuit magnétique en U.

Les bobines de fermeture 3 et de maintien 1 du disjoncteur sont alimentées par leurs propres besoins en courant continu.

Pour allumer l'interrupteur, vous devez d'abord fermer le circuit de la bobine de maintien 1, puis le circuit de la bobine de fermeture 3. La direction du courant dans les deux bobines doit être telle que les flux magnétiques générés par celles-ci s'ajoutent au noyau droit du circuit magnétique 9, qui sert de noyau à la bobine de fermeture ; alors l'armature 6 sera attirée vers le noyau de la bobine de fermeture, c'est-à-dire qu'elle sera en position «On». Dans ce cas, l'axe 20 ainsi que le levier de contact 19 vont tourner vers la gauche, les ressorts de découplage 23 vont s'étirer et tendre à faire tourner le levier de contact 19 autour de l'axe 20.

Lorsque l'interrupteur est ouvert, l'armature 4 repose sur l'extrémité de la bobine de fermeture et, lorsque l'interrupteur est fermé, reste attirée vers l'extrémité du noyau par le flux magnétique commun des bobines de fermeture et de maintien. L'armature magnétique 4 au moyen d'une tige 24 est reliée au levier de verrouillage 22, ce qui ne permet pas au levier de contact de tourner jusqu'au limiteur du contact mobile dans le contact fixe. Par conséquent, il reste un espace entre les contacts principaux, qui peut être ajusté en modifiant la longueur de la tige 24 et doit être égal à 1,5-4 mm.

Si la tension est supprimée de la bobine de fermeture, les forces électromagnétiques maintenant l'armature 4 dans la position attirée se réduiront et les ressorts 23 à l'aide du levier de verrouillage 22 et de la tige 24 arracheront l'armature de l'extrémité du noyau de la bobine de fermeture et tournez le levier de contact jusqu'à ce que les contacts principaux se ferment. Par conséquent, les contacts principaux ne se fermeront qu'après l'ouverture de la bobine de fermeture.

De cette façon, le principe du déclenchement libre est réalisé pour les disjoncteurs VAB-2. L'écart entre l'armature magnétique 4 (autrement appelée armature de déclenchement libre) et le côté d'extrémité du noyau de fermeture de la bobine en position marche de l'interrupteur doit être compris entre 1,5 et 4 mm.

Le circuit de commande assure la fourniture d'une impulsion de courant de courte durée à la bobine de fermeture, dont la durée est suffisante uniquement pour avoir le temps de déplacer l'armature vers la position «On». Le circuit de la bobine de fermeture est alors automatiquement ouvert.

La disponibilité des voyages gratuits peut être vérifiée comme suit. Une feuille de papier est placée entre les contacts principaux et le contact du contacteur est fermé. Le disjoncteur est activé, mais lorsque le contact du contacteur est fermé, les contacts principaux ne doivent pas être fermés et le papier peut être librement retiré de l'espace entre les contacts. Dès que le contacteur du contacteur s'ouvre, l'armature magnétique se détache de l'extrémité du noyau de la bobine de fermeture et les contacts principaux se ferment. Dans ce cas, la feuille de papier sera plaquée entre les contacts et il ne sera pas possible de la retirer.

Lorsque l'interrupteur est allumé, un double coup caractéristique se fait entendre: le premier provient de la collision de l'armature et du noyau de la bobine de fermeture, le second provient de la collision des contacts principaux fermés.

La polarisation de l'interrupteur consiste à choisir le sens du courant dans la bobine de maintien, en fonction du sens du courant dans la bobine de courant principale.

Pour que l'interrupteur coupe le circuit lorsque le sens du courant dans celui-ci change, le sens du courant dans la bobine de maintien est choisi de sorte que les flux magnétiques créés par la bobine de maintien et la bobine de courant principale coïncident en direction dans le noyau de la bobine de fermeture. Par conséquent, lorsque le courant circule dans le sens direct, le courant du circuit principal aidera à maintenir le disjoncteur en position fermée.

En mode d'urgence, lorsque le sens du courant principal est inversé, le sens du flux magnétique créé par la bobine de courant principal dans le noyau de la bobine de fermeture changera, c'est-à-dire le flux magnétique de la bobine de courant primaire sera dirigé contre le flux magnétique de la bobine de maintien et à une certaine valeur de courant primaire le noyau de la bobine de fermeture sera démagnétisé et les ressorts d'ouverture ouvriront le disjoncteur. La vitesse de réponse est déterminée dans une plus grande mesure par le fait que, tandis que dans le noyau de la bobine de commutation, le flux magnétique diminue, dans le noyau de la bobine de courant principale, le flux magnétique augmente.

Pour que l'interrupteur coupe le circuit lorsque le courant dépasse le courant direct défini, le sens du courant dans la bobine de maintien est choisi de manière à ce que le flux magnétique de la bobine de maintien dans le noyau de la bobine de fermeture soit dirigé contre le flux magnétique de la bobine de courant principale, lorsque le courant direct la traverse.Dans ce cas, lorsque le courant de base augmente, la démagnétisation du noyau de la bobine de fermeture augmente, et à une certaine valeur du courant de base, égale ou supérieure au courant de réglage, le disjoncteur s'ouvre.

Le courant d'accord dans les deux cas est ajusté en modifiant la valeur du courant de la bobine de maintien et en modifiant l'écart δ1.

L'amplitude du courant de la bobine de maintien est ajustée en faisant varier l'amplitude de la résistance supplémentaire connectée en série avec la bobine.

La modification de l'entrefer δ1 modifie la résistance au flux magnétique de la bobine de courant primaire. Lorsque l'entrefer δ1 diminue, la résistance magnétique diminue et donc l'amplitude du courant de coupure diminue. L'écart δ1 est modifié à l'aide de la vis de réglage 11.

La distance δ2 entre les butées 14 et les joues du levier d'armature 15 en position marche de l'interrupteur caractérise la qualité de la fermeture des contacts principaux et doit être comprise entre 2 et 5 mm. L'usine produit des clés avec un écart δ2 égal à 4-5 mm. La taille de l'entrefer δ2 détermine l'angle de rotation du levier de contact 19 autour de l'axe 20.

L'absence d'entrefer δ2 (les butées 14 sont en contact avec les joues du levier d'induit 15) indique un mauvais contact ou une absence de contact entre les contacts principaux. Une distance δ2 inférieure à 2 ou supérieure à 5 mm indique que les contacts principaux ne sont en contact qu'au bord inférieur ou supérieur. La différence δ2 peut être faible du fait de la forte usure des contacts qui sont alors remplacés.

Si les dimensions des contacts sont suffisantes, alors l'écart δ2 est ajusté en déplaçant l'ensemble du mécanisme de commutation le long du châssis du disjoncteur.Pour déplacer le mécanisme, deux boulons sont libérés qui fixent le mécanisme au châssis.

La distance entre les contacts principaux en position ouverte doit être égale à 18-22 mm. La pression des contacts principaux pour les interrupteurs avec un courant nominal jusqu'à 2000 A inclus doit être comprise entre 20 et 26 kg, et pour les interrupteurs avec un courant nominal de 3000 A - entre 26 et 30 kg.

En figue. 2, b montre le système mobile de l'interrupteur avec la désignation de la limite d'usure des contacts. Le contact mobile est considéré comme usé lorsque la dimension B devient inférieure à 16 mm, et le contact fixe lorsque la dimension A devient inférieure à 6 mm.

En figue. 3 montre un schéma de contrôle détaillé du disjoncteur VAB-2.Le schéma assure la fourniture d'une impulsion à court terme à la bobine de fermeture et ne permet pas d'activation répétée lorsque le bouton d'alimentation est enfoncé pendant une longue période, c'est-à-dire empêche la "sonnerie". La bobine de maintien est continuellement chargée de courant.

Pour allumer l'interrupteur, appuyez sur le bouton «On», fermant ainsi le circuit des bobines du contacteur K et le blocage RB. Dans ce cas, seul le contacteur qui ferme le circuit de la bobine de fermeture VK est activé.

Dès que l'induit prend la position «On», les contacts auxiliaires de fermeture du disjoncteur BA se ferment et les contacts d'ouverture s'ouvrent. L'un des contacts auxiliaires contourne la bobine du contacteur K, ce qui coupera le circuit de la bobine de fermeture. Dans ce cas, toute la tension de ligne sera appliquée à la bobine du relais de blocage RB qui, après actionnement, manipule à nouveau la bobine du contacteur avec ses contacts.

Pour refermer l'interrupteur, ouvrez le bouton d'alimentation et refermez-le.

La résistance de décharge CP connectée en parallèle avec la bobine de maintien CC sert à réduire la surtension en circuit ouvert de la bobine. La résistance LED réglable permet de faire varier le courant de la bobine de maintien.

Le courant nominal de la bobine de maintien à 110 V est de 0,5 A et le courant nominal de la bobine de fermeture à la même tension et en parallèle des deux sections est de 80 A.

Riz. 3. Schéma de câblage pour la commande du disjoncteur VAB-2 : Off. — bouton d'arrêt, DC — bobine de maintien, LED — résistance supplémentaire, CP — résistance de décharge, BA — contacts auxiliaires de commutation, LK, LZ — lampes de signalisation rouge et verte, Incl. — bouton d'alimentation, K — contacteur et son contact, RB — relais de blocage et son contact, VK — bobine de fermeture, AP — interrupteur automatique

Les fluctuations de tension des circuits de travail sont admissibles de - 20% à + 10% de la tension nominale.

Le temps total pour déconnecter le circuit du disjoncteur VAB-2 est de 0,02-0,04 sec.

L'extinction de l'arc, lorsque le disjoncteur coupe le circuit sous charge, se produit dans la chambre de coupure au moyen d'une rafale magnétique.

La bobine de gonflage magnétique est généralement connectée en série avec le contact fixe principal de l'interrupteur et constitue une spire du jeu de barres principal, à l'intérieur de laquelle se trouve un noyau en bande d'acier. Afin de concentrer le champ magnétique dans la zone d'arc dans les contacts, le noyau de la bobine d'explosion magnétique dans les interrupteurs comporte des parties polaires.

La chambre d'extinction d'arc (Fig. 4) est une boîte plate en fibrociment, à l'intérieur de laquelle sont réalisées deux cloisons longitudinales 4. Une corne 1 est installée dans la chambre, à l'intérieur de laquelle passe l'axe de rotation de la chambre.Ce klaxon est relié électriquement au contact mobile. Un autre cornet 7 est fixé sur un contact fixe. Pour assurer une transition rapide de l'arc du contact mobile au klaxon 1, la distance du klaxon au contact ne doit pas dépasser 2-3 mm.

L'arc électrique qui se produit à l'extinction entre les contacts 2 et 6 sous l'action d'un fort champ magnétique de la bobine magnétique de gonflage 5 est rapidement soufflé sur les cornes 1 et 7, allongé, refroidi par le contre-courant d'air et les parois du chambre dans des fentes étroites entre les cloisons et s'éteignent rapidement. Il est recommandé de placer des carreaux de céramique dans les parois de la chambre dans la zone d'extinction de l'arc.

Les chambres d'extinction d'arc pour disjoncteurs pour des tensions de 1500 V et plus (Fig. 5) diffèrent des chambres pour des tensions de 600 V par de grandes dimensions et la présence de trous dans les parois extérieures pour la sortie des gaz et un dispositif supplémentaire pour la détonation magnétique .

Riz. 4. Chambre d'extinction d'arc du disjoncteur VAB -2 pour une tension de 600 V : 1 et 7 — cornes, 2 — contact mobile, 3 — parois extérieures, 4 — cloisons longitudinales, 5 — bobine d'explosion magnétique, 6 — contact fixe

Riz. 5. Chambre d'extinction d'arc du disjoncteur VAB -2 pour une tension de 1500 V: a - chambre de caméra, b - circuit d'extinction d'arc avec une salve magnétique supplémentaire; 1 — contact mobile, 2 — contact fixe, 3 — bobine détonante magnétique, 4 ET 8 — klaxons, 5 et 6 — klaxons auxiliaires, 7 — bobine détonante magnétique auxiliaire, I, II, III, IV — position de l'arc pendant l'extinction

Le dispositif de soufflage magnétique supplémentaire se compose de deux cornes auxiliaires 5 et 6, entre lesquelles est connectée la bobine 7. Au fur et à mesure que l'arc s'étend, il commence à se fermer à travers les cornes auxiliaires et la bobine, qui, en raison du courant qui la traverse , crée un choc magnétique supplémentaire. Toutes les caméras ont des tuiles métalliques à l'extérieur.

Pour une extinction d'arc rapide et stable, l'écart entre les contacts doit être d'au moins 4-5 mm.

Le corps de l'interrupteur est constitué d'un matériau non magnétique - la silymine - et est connecté à un contact mobile, de sorte qu'il est sous pleine tension de fonctionnement pendant le fonctionnement.

Commutateur CC haute vitesse automatique BAT-42

Fonctionnement des disjoncteurs CC

Pendant le fonctionnement, il est nécessaire de surveiller l'état des contacts principaux. La chute de tension entre eux à charge nominale doit être inférieure à 30 mV.

L'oxyde est éliminé des contacts avec une brosse métallique (brossage). En cas d'affaissement, ils sont retirés avec une lime, mais les contacts ne doivent pas être alimentés pour restaurer leur forme plate d'origine, car cela entraîne leur usure rapide.

Il est nécessaire de nettoyer périodiquement les parois de la chambre d'extinction d'arc des dépôts de cuivre et de charbon.

Lors de la révision d'un interrupteur à courant continu, l'isolement des bobines de maintien et de fermeture par rapport au corps est vérifié, ainsi que la résistance d'isolement des parois de la chambre d'arc. L'isolement de la chambre à arc est vérifié en appliquant une tension entre les contacts principaux mobiles et fixes avec la chambre fermée.

Avant de mettre l'interrupteur en service après une réparation ou un stockage à long terme, la chambre doit être séchée pendant 10 à 12 heures à une température de 100 à 110 ° C.

Après séchage, la chambre est montée sur l'interrupteur et la résistance d'isolement est mesurée entre les deux points de la chambre opposés aux contacts mobiles et fixes lorsqu'ils sont ouverts. Cette résistance doit être d'au moins 20 ohms.

Les réglages du disjoncteur sont calibrés en laboratoire avec un courant obtenu à partir d'un générateur basse tension avec une tension nominale de 6-12 V.

Au poste, les disjoncteurs sont étalonnés avec un courant de charge ou à l'aide d'un rhéostat de charge à une tension nominale de 600 V. Une méthode d'étalonnage des interrupteurs à courant continu peut être recommandée à l'aide d'une bobine d'étalonnage de 300 tours de fil PEL d'un diamètre de 0,6 mm, monté sur le noyau de la bobine de courant principale. En faisant passer un courant continu à travers la bobine, la valeur du réglage du courant est réglée en fonction du nombre d'ampères-tours au moment où l'interrupteur est éteint. Les interrupteurs de la première version, qui ont été produits plus tôt, se distinguent des interrupteurs de la seconde version par la présence d'une vanne d'huile.