Быстродействующий выключатель ваб 49

Быстродействующий выключатель ваб 49

Выключатель состоит из полюса, дугогасительной камеры, реле РДШ. Оперативное управление осуществляется с помощью станции управления. Полюс выключателя ВАБ-49-3200/30-Л-УХЛ4 (рис. 1) состоит из контактного блока I и привода II. Привод с входящими в него низковольтными цепями (катушкой и блок-контактами) установлен на потенциале земли и изолирован от силовых токоведущих частей изоляторами 2, 24 и тягой 25. Корпус привода имеет заземляющие зажимы 40.

Выключатель изображен на рис. 1, во включенном положении. Он включает в себя электромагнит, состоящий из магнитопровода 44, катушки 43, главного якоря 45 и якоря свободного расцепления 36, вращающихся на одной оси 42, промежуточного рычага 41, установленного на главном якоре 45 и соединенного с ним осью 35, контактной пружины 27, отключающих пружин 47 и упора 46 главного якоря. Электромагнит закреплен в корпусе 32, на котором установлены с двух сторон блокировочные контакты 28. Механический указатель положения выключателя 34 расположен с торца привода.

Контактный блок состоит из катушки магнитного дутья 11 с неподвижным контактом 10, магнитопровода дутья 12, дугогасительного рога 15 неподвижного контакта, подшипника 13 для установки дугогасительной камеры, которые объединены в единый узел и установлены на панели 9. Контактный блок также включает в себя главный подвижный контакт 8, установленный на стальную скобу 22 через ось 4, выводную шину 5, соединенную с подвижным контактом гибкими связями 6, дугогасительный рог 18 подвижного контакта, закрепленный на скобе 19, 22.

На главном подвижном контакте 8 установлен дугогасительный контакт 16 и пружина 21. Узел подвижного контакта соединен с узлом неподвижного контакта изолятором 7. Весь контактный блок соединен с приводом изоляторами 2, 24 и изоляционной тягой 25 с регулировочной втулкой 31, служащей для установки провала главного контакта. Для соединения контактного блока с камерой имеются гибкие связи 14 и 20. Принципиальная электрическая схема выключателя показана на рис. 2.

Включение выключателя происходит при замыкании кнопочного выключателя SB2 рис. 2, в результате чего напряжение подается на катушку контактора КМ, которая, срабатывая, замыкает свои контакты в цепи держащей катушки L, шунтируя резисторы R1R3, и по катушке протекает включающий ток. Главный якорь 45 (см. рис. 1) притягивается к левому керну магнитопровода 44, а якорь свободного расцепления 36 к правому, удерживая подвижный контакт 8 через тягу 25, промежуточный рычаг 41 и серьгу 33 в разомкнутом состоянии. Выключатель переходит предвключенное положение. В результате притяжения главного якоря 45, переключаются блок-контакты 28 (рис. 1).

Блокировочный контакт S (см. рис. 2) замыкает цепь катушки реле блокировки К, которое, срабатывая, размыкает цепь катушки контактора КМ и становится на самоподпитку, шунтируя блок-контакт S. Контактор КМ отключается, и ток в держащей катушке L выключателя снижается примерно до 0,6А.

Главный якорь 45 (рис. 1) остается в притянутом положении, а якорь свободного расцепления 36 отпадает, освобождая контакт 8. Контакты выключателя смыкаются, при этом между планкой, которая приварена к щекам главного якоря 45 и средним плечом промежуточного рычага 41 образуется зазор 2, обеспечивающий провал главных контактов.

Блокировочное реле К (рис. 2) служит для предотвращения многократных включений и отключений выключателя в том случае, когда аварийный ток возникает в защищаемой цепи в момент включения выключателя при нажатом кнопочном выключателе SB2. Реле К, срабатывая, разрывает цепь катушки контактора КМ и не позволяет контактору повторно включиться, если выключатель отключился от аварийного тока.

Для повторного включения выключателя необходимо отпустить кнопочный выключатель SB2 и вновь нажать его.

При оперативном отключении выключателя размыкается кнопочный выключатель SB1 и разрывается цепь держащей катушки L. Под действием пружин 27 и 47 (рис. 1) главный якорь приходит в движение и размыкает контакты выключателя. Якорь останавливается упором 46. Блокировочные контакты переключаются.

Читайте также:  Вальмовая крыша с мансардными окнами

Рис. 1 Быстродействующий выключатель ВАБ-49 (магнитная система и контакты)

Рис. 2. Электрическая схема выключателя ВАБ-49

При коротких замыканиях (к.з.) или перегрузке в защищаемой цепи линейный выключатель (в данной работе фидерный выключатель) отключается после размыкания контактов реле РДШ в цепи держащей катушки.

Реле РДШ чувствительно к крутизне нарастания тока: при быстром нарастании аварийного тока в момент короткого замыкания величина уставки реле снижается. Это вызвано тем, что проходящие через магнитопровод 3 (рис. 3) токи двух ветвей шины 1 направлены навстречу друг другу.

1 – шина, 2 – шунт, 3- магнитопровод, 4 – панель, 5 – планка, 6 – якорь, 7 – гайка, 8 – шкала, 9 – конденсатор, 10 – пружина, 11 – болт М12, 12 – катушка.

При к.з. аварийный ток в защищаемой цепи возрастает быстро и, соотношение между токами двух ветвей определяется индуктивным сопротивлением. Так как на ветвь меньшего сечения насажены стальные пластины шунта 2, то ее индуктивное сопротивление будет велико. Разность токов возрастает и реле срабатывает раньше, чем ток достигнет величины статической уставки.

При медленном нарастании тока в защищаемой цепи величина разности токов определяется соотношением активных сопротивлений двух ветвей шины 1. Небольшая разность токов создает магнитный поток и, при появлении в защищаемой цепи тока, равного току уставки реле РДШ, якорь 6 притягивается к магнитопроводу 3, размыкая контакты, расположенные на планке 5.

Параллельно контактам реле РДШ включены конденсаторы С1 и С2 (рис. 2). При размыкании контактов РДШ, благодаря наличию конденсаторов, в цепи держащей катушки L возникает колебательный процесс спадания тока. За счет его отрицательной полуволны уничтожается остаточная намагниченность магнитопровода 44 (см. рис. 1), что обеспечивает быстродействие выключателя.

Выключатель ВАБ-49 разработан на основе выключателя ВАБ-28 и ВАБ-43, хотя имеет значительные конструктивные отличия.

Выпускаются 4 модификации выключателя:

— ВАБ-49-3200/30-Л-УХЛ4 на номинальный ток 3200 А;

— ВАБ-49-5000/30-Л-УХЛ4 на номинальный ток 5000 А;

— ВАБ-49/1-3200/30-Л-УХЛ4 на номинальный ток 3200 А;

— ВАБ-49-4000/30-К-УХЛ4 на номинальный ток 4000 А.

Все выключатели выпускаются на номинальное напряжение 3300 В, для работы в районах с умеренным климатом, буква Л обозначает, что выключатель устанавливается на питающих линиях (фидерных) для защиты тяговой сети оттоков КЗ и недопустимых перегрузок. Буква К обозначает, что выключатель применяется в качестве катодного для защиты выпрямительных преобразователей от обратных токов.

Выключатель ВАБ-49 состоит из полюса и дугогасительной камеры.

Полюс состоит из контактного блока и привода (рис.7.26).

Рис.7.26 Устройство полюса выключателя ВАБ-49

Для включения и удерживания БВ во включенном положении используется одна и та же катушкадержащая катушка (УА). Держащая катушка постоянно находится под током.

В отключенном и включенном положении выключателя ток держащей катушки ограничивается резистором R2 до 0,6 — 0,7 А.

Оперативное отключение БВ осуществляется путем размыкания цепи держащей катушки кнопкой отключения SВТ.

Для автоматического отключения выключателя используется:

¾ у линейных (фидерных) БВ – реле РДШ ( реле-дифференциальный шунт);

¾ у катодных БВ – размагничивающий виток.

Выключатель с пружинным отключением.

На рисунке 7.26. изображен полюс выключателя ВАБ-49 во включенном положении.

Контактный блок и привод изолированы друг от друга изоляторами 2, установленными на скобе 1, изолятором 24 и изолирующей тягой 25.

Привод выключателя включает в себя:

¾ электромагнит, состоящий из магнитопровода 44, катушки 43 (держащей катушки), расположенной на среднем стержне магнитопровода, к которому крепятся главный якорь 45 и якорь механизма свободного расцепления 36, вращающихся на одной оси 42;

¾ промежуточный трехплечный рычаг 41, установленный на главном якоре 45 и соединенный с ним осью 34;

¾ контактную пружину 27;

¾ отключающие пружины 47;

¾ упор 46 главного якоря.

Читайте также:  В какой рыбе нет описторхоза

Электромгнит закреплен в корпусе 32 шпильками 40. С двух сторон корпуса установлены блокировочные контакты 28. Механический указатель положения выключателя 35 расположен с торца привода.

Контактный блок выключателя состоит из:

¾ катушки магнитного дутья 11 с неподвижным контактом 10;

¾ магнитопровода магнитного дутья 12;

¾ дугогасительного рога 15 неподвижного контакта;

¾ подшипника 13 для установки дугогасительной камеры;

¾ панели 9, на которой размещены элементы 11, 12, 15, 13 как единый узел;

¾ изолятора 7, установленного на скобе 22 и контактной шине 5;

¾ главного подвижного контакта 8, закрепленного через ось 4 на скобе 22;

¾ шины 5, с которой соединен главный подвижной контакт 8 гибкими связями 6;

¾ дугогасительного рога 18 (подвижного контакта), закрепленного на скобах 19 и 22;

¾ дугогасительного контакта 16 (установленного на главном подвижном контакте 8) с пружиной дожатия 21;

Узел неподвижного контакта изолирован от узла подвижного контакта изолятором 7, установленным на скобе 22 и контактной шине 5.

Рис. 7.27. Дугогасительная камера выключателя ВАБ-49

Дугогасительная камера М-образной формы (рис.7.27) состоит из асбоцементных наружных щитов 13 и 14 и внутренних перегородок 16, отделенных от наружных щитов брусками 15. Между внутренними перегородками установлены рога 1 и 11. С двух торцов камеры между щитами 13 и 14 установлены дугогасительные блоки 7 и пламягасительные жалюзи 8. Сверху и снизу камера закрыта крышками 3 и 9.

Дугогасительные блоки, размещенные с обоих сторон камеры, состоят из набора стальных медненных пластин 20, разделенных изоляционными пластинами 18, 19 и собранных на изоляционных стержнях 10.

Пламягасительные жалюзи 8 состоят из тонких стальных пластин 17, разделенных изоляционными шайбами и собранных на изоляционных стержнях.

С помощью пластин 2, расположенных с двух сторон камеры, она устанавливается на контактный блок, где имеется специальный подшипник для поворота камеры при осмотре и ремонте.

СОТРУДНИЧЕСТВО
С ЦЕРН ПРОДОЛЖАЕТСЯ

В конце марта ЗАО «Энергомаш (Екатеринбург) — Уралэлектротяжмаш» посетила делегация ЦЕРН — глава департамента защиты БАК Анджей Семко и руководитель подразделения защиты сверхпроводящих магнитов Кнуд Дахлерап-Петерсен. В рамках встречи на предприятии было проведено совещание, на котором обсуждались вопросы опытной эксплуатации быстродействующих выключателей ВАБ-49С на БАК, предложения по модернизации защитных систем постоянного тока ЦЕРН, а также рассматривались дальнейшие перспективы сотрудничества.

Гости посетили Производственный комплекс высоковольтной аппаратуры (ПК ВВА). Особое внимание представители делегации уделили осмотру участка сборки быстродействующих выключателей, где по новому заказу ЦЕРН была произведена партия дугогасительных камер для обновления уже установленных в БАК выключателей.

Во время встречи специалисты ЦЕРН высоко оценили надёжность работы установленных на БАК выключателей, большое впечатление произвела на европейских специалистов экскурсия по обновлённому производственному корпусу ВВА, гости отметили высокое качество изготовления выключателей и дугогасительных камер.


САМАЯ СЛОЖНАЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ
УСТАНОВКА В ИСТОРИИ ЧЕЛОВЕЧЕСТВА

Большой адронный коллайдер является самым сложным экспериментальным проектом в истории человечества. Он находится на территории Швейцарии и Франции. Исследования на нём координирует ЦЕРН — Европейский центр ядерных исследований. Над проектом работают десятки тысяч человек из самых разных стран и организаций.

Как известно, БАК — ускоритель заряженных частиц на встречных пучках, предназначенный для разгона протонов и тяжёлых ионов (свинца) и изучения продуктов их соударений.

Скорость частиц в БАК на встречных пучках близка к скорости света в вакууме. Ускорение частиц до таких больших энергий достигается в несколько этапов. На последнем этапе сгусток протонов направляют в главное 27-километровое кольцо, ускоряют, доводя энергию протонов до максимальных 7 ТэВ, и в точках столкновения детекторы фиксируют происходящие события.

После каждого эксперимента по столкновению частиц на 27-километровом кольце коллайдера необходимо надёжно вывести всю запасённую энергию (около 7,5 ТэВ) из магнитов посредством быстрого отвода тока в огромные демпфирующие резисторы. Проблему запуска процесса размагничивания высокоиндуктивных силовых цепей БАК (до 15,4 Гн на цепь), сверхнадёжного переключения и защиты всех цепей сверхпроводящих магнитов и предстояло решить специалистам ЗАО «Энергомаш (Екатеринбург) — Уралэлектротяжмаш» как поставщику защитных выключателей.

Читайте также:  Валик для нанесения фактурной краски

БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ ВАБ-49

В 1996 г. заводу Уралэлектротяжмаш в содружестве с Государственным научным центром Российской Федерации — Институтом физики высоких энергий (ГНЦ ИФВЭ РФ) — было предложено принять участие в проекте мирового масштаба «Большой адронный коллайдер».

Для проекта БАК ЦЕРН было исследовано несколько подобных по характеристикам ВАБ-49 аппаратов, но ни европейские, ни американские выключатели, действие которых основано на том, что их включённое состояние фиксируется с помощью механических защёлок, не подошли. Исследования показали, что из всех существующих на тот момент быстродействующих выключателей только ВАБ-49, состояние которого фиксируется магнитным путём, может быть использован в столь ответственном проекте ЦЕРН.

Большую роль в выборе Уралэлектротяжмаша (ныне ЗАО «Энергомаш (Екатеринбург) — Уралэлектротяжмаш») в качестве поставщика защитных выключателей сыграли многолетний опыт предприятия в изготовлении данного оборудования и его безупречная репутация. Уралэлектротяжмаш с 1943 г. выпускал известные своей надёжностью быстродействующие выключатели для различных отраслей. В частности, выключатель ВАБ-49 изначально был предназначен для защиты силовых цепей железных дорог и метро. Разработка этого типа выключателей и их специального исполнения принадлежит выдающимся конструкторам А. Куссулю и В. Анушату.


ПРЕИМУЩЕСТВА

В рамках проекта БАК перед конструкторами Уралэлектротяжмаша была поставлена крайне непростая задача. Необходимо было создать уникальные защитные выключатели специального исполнения, не имеющие мировых аналогов (сверхбыстродействующие, сверхнадёжные, защищённые от действия радиации).

Специалистами Инженерного центра в 1999 г. было полностью согласовано техническое задание, проведены всесторонние исследования образцов аппаратов и заключен договор на поставку опытной партии, состоящей из двух типов выключателей — ВАБ-49-4000/10-Л-С-УХЛ4 и ВАБ-49-4000/2-Л-С-УХЛ4, которые затем успешно прошли испытания в независимом европейском испытательном центре в Праге.

В период 2000—2005 гг. предприятие выпустило и отгрузило ЦЕРН 300 выключателей. Сегодня 256 из них установлены в туннеле БАК на глубине около 100 м и успешно защищают цепь из 154 сверхпроводящих магнитов при штатных и аварийных режимах работы.

В 2006 г. в интервью газете «Энергомаш» Кнуд Дахлерап-Петерсен сказал:

«Данные выключатели являются уникальными устройствами, в мире таких нет, они обладают повышенными надёжностью и быстродействием».

Высокая оценка выключателей ВАБ-49С, надёжность работы которых составляет 99,95%, подтверждается и рекомендательным письмом ЦЕРН от 27.12.2010 г.:

«Этот выключатель был единственным устройством, которое отвечало всем требованиям технических условий ЦЕРН, таким как:
• две полностью независимые системы размыкания (расцепления), одна пассивная (действует по принципу размагничивания удерживающей магнитной цепи) и одна активная (реализована посредством импульсного воздействия тока от независимого разрывного устройства на специальную размагничивающую катушку);
• два контактных узла: главные и дугогасительные контакты, обеспечивающие последовательное размыкание главных контактов перед размыканием дугогасительных контактов в процессе отключения;
• дугогасительные контакты изготовлены из высокотемпературной металлокерамики для снижения эрозии и увеличения временных интервалов техобслуживания (обычно 500 полных циклов между интервалами ревизии и 1500 циклов между заменой дугогасительных контактов);
• работа без использования механической защёлочной системы;
• высоконадёжная конструкция, с интенсивностью отказов на размыкание менее чем 2% за период 20 лет с частотой отключений 200 циклов/год».

Модернизация установленных в БАК выключателей новыми дугогасительными камерами позволит повысить мощность коллайдера и разогнать элементарные частицы до предельных скоростей в момент их столкновения, что, безусловно, положительно скажется на глубине будущих научных изысканий и, возможно, приведёт человечество к важным открытиям о природе Вселенной.

Нашли ошибку? Выделите и нажмите Ctrl + Enter

Ссылка на основную публикацию
Буровая машина для колодцев
Многие домовладельцы стремятся обеспечить свой дом автономным водоснабжением, оборудуя на участке колодец. Источник воды необходим в населенных пунктах, испытывающих перебои...
Бортики на двухъярусную кровать икеа
Чтобы ребенок не упал, прикрепите бортик к боковине кровати. Легко снимается и надевается; не оставляет царапин на боковинах кровати. Подходит...
Борьба с вьюном на картофельном поле
Вьюнок полевой — вьющееся растение, которое цветёт красивыми нежно-розовыми или белоснежными венчиками. В дикой природе мы бы восхищались им. Однако...
Буровое оборудование и инструмент
Все буровые установки имеют однотипное, но разное по своим характеристикам буровое и энергетическое оборудование. Буровое оборудование (механизмы) подразделяется на: оборудование...
Adblock detector