Tegenwoordig gebruiken mensen actief verschillende elektrische apparaten. Sommige werken met voldoende hoge spanningen en kunnen daarom gevaarlijk zijn. Hogesnelheidsschakelaars zijn alleen ontworpen om elektrische circuits in en uit te schakelen en om dit circuit automatisch uit te schakelen wanneer er een kortsluiting optreedt.
Algemene beschrijving
Nu kunnen we gerust stellen dat dit soort schakelaars zowel schakel- als beschermingsmiddelen zijn.
Bijvoorbeeld, in DC-tractienetwerken, waar de spanning 3 kV bereikt, zal bij kortsluiting de stroom sterk toenemen tot 30-40 kA. Natuurlijk vormen dergelijke kolossale stroomsterkte-indicatoren een enorme bedreiging voor alle apparatuur die op dit netwerk is aangesloten. Meestal zijn dit thermische en dynamische effecten, die leiden tot uitval van apparatuur.
Het verschil tussen het DC-circuit en de behoefte aan BV
Het is belangrijk op te merken dat er een aanzienlijk verschil is tussen AC- en DC-circuits, waarvoor het gebruik van snelle schakelaars vereist is. In de eerste variant neemt de stroom periodiek af tot nul en sterft de boog uit, terwijl in de tweede de stroom constant toeneemt totdat een bepaalde waarde is bereikt. Bovendien duurt het, zoals de praktijk laat zien, slechts enkele honderdsten van een seconde voordat de stroom zijn maximale waarde bereikt. Dit maakt het veel moeilijker om het uit te zetten. Bovendien wordt het DC-circuit meestal veel eerder uitgeschakeld dan dat de stroom zijn maximale waarden bereikt.
High-speed stroomonderbrekers hebben doorgaans uitschakellimieten van 15 tot 27 kA. Afhankelijk van bepaalde parameters van het circuit zelf, zal een dergelijk apparaat voldoende zijn om een tijdige uitschakeling te garanderen.
Rassen
Hogesnelheidsschakelaars hebben een speciaal mechanisme dat het netwerk uitschakelt. Volgens het werkingsprincipe van dit element kunnen ze worden onderverdeeld in twee categorieën. De eerste categorie zijn apparaten met een veerontkoppelingsoptie, waarbij een stroomonderbreking wordt bereikt door de kracht van krachtige ontkoppelingsveren. De tweede categorie zijn magnetische veerapparaten. Ze gebruiken ook de kracht van een veer, maar ze voegen ook een elektromagnetische actie toe om het circuit te ontkoppelen.
Daarnaast is er nog een punt waarop snelle stroomonderbrekers in categorieën zijn onderverdeeld - het vermogen om te reageren ophuidige richting.
In dit geval worden gepolariseerde en niet-gepolariseerde apparaten onderscheiden. Het eerste type is in staat om het circuit te verbreken, op voorwaarde dat de stroom in een bepaalde richting vloeit. Het tweede type zal het circuit openen wanneer een bepaalde stroomwaarde wordt bereikt, ongeacht de richting waarin het rechtstreeks door het apparaat stroomt.
Het is vermeldenswaard dat er eerdere automatische hogesnelheidsschakelaars voor huishoudelijk gebruik werden geproduceerd, die erg populair waren op tractieonderstations. Het is de moeite waard hier toe te voegen dat de productie van sommige modellen van deze apparatuur al is beëindigd, maar dat ze nog steeds in bedrijf zijn.
Veelvoorkomende patronen
Voorheen werden soorten BV als AB-2/4, VAB-28 en VAB-43 vrij actief geproduceerd en gebruikt. Tot op heden worden ze vervangen door apparaten als hogesnelheidsschakelaars VAB-49 en VAB-50, evenals hun verschillende aanpassingen.
Er is hier echter één belangrijk detail om op te merken. De high-speed DC-schakelaar AB-2/4 wordt al enkele decennia niet meer geproduceerd, maar wordt nog steeds actief gebruikt in verschillende elektrische secties met gelijkstroom. Het is geschikt voor een nominale bedrijfsstroom van 2 kA en een spanning van 4 kV.
AB-2/4 apparaat
Om dit apparaat te monteren, heeft het vier isolatoren, die zich op het frame van een speciale uitrolwagen bevinden. Het ontwerp heeftmagnetisch circuit, dat de belangrijkste elektromagnetische schakelaar is. Het apparaat van de hogesnelheidsschakelaar impliceert de aanwezigheid van een speciale booggoot. In dit geval wordt het weergegeven door een labyrint-doeltype en kan het de boog tot 4,5 meter uitrekken. De werking ervan vereist een magnetische slag, die in dit geval ontstaat door krachtige polen die zich aan beide zijden van de kamer buiten bevinden.
De draden zelf zijn niet zonder bescherming, maar zijn ingebouwd in een speciaal magnetisch circuit. Aan weerszijden van zo'n draad bevindt zich een kamer van de magnetische straalspoel. Aan de bovenkant lopen de wanden van deze kamer wat uit elkaar en ook hier zijn er meerdere wigvormige tussenschotten die onderling het nodige labyrint vormen. Het is dus mogelijk om een opening van het zigzagtype te creëren, met behulp waarvan het mogelijk is om de boog uit te rekken.
Helemaal bovenaan de kamer breekt het doolhof. Hier zijn speciale vlamdovers, die worden gepresenteerd in de vorm van verschillende pakketten dunne stalen platen. Ze zijn ontworpen om de gassen en vlammen die gepaard gaan met vonken af te koelen en te deïoniseren.
Elektrische aansluiting
De functie van de snelschakelaar is om bij kortsluiting het circuit te openen en aan/uit te zetten. Hiervoor heeft het ontwerp twee speciale contactuitgangen. Ze zijn ontworpen om de BV op het elektriciteitsnet aan te sluiten. De aansluiting vindt plaats via elektrische rails. Het ontwerp heeft ook een shuntinductief type, dat wordt gepresenteerd als een pakket met verschillende stalen platen die van elkaar zijn geïsoleerd en op een koperen bus zijn aangebracht.
BV heeft een blok contacten. Ze zijn verbonden met de hoofdcontacten die zich aan de onderkant van de booggoot bevinden. Deze verbinding wordt uitgevoerd door een systeem van stangen en hefbomen.
Elektromagnetisch type schakelapparaat
Het elektromagnetische schakelmechanisme bevindt zich op een speciaal gietijzeren frame. Het mechanisme heeft een magnetisch circuit, dat wordt weergegeven door twee gegoten staven met een rechthoekige dwarsdoorsnede. Ze worden op hun beurt aan elkaar vastgemaakt door een ronde staaf en er wordt een ander deel op geplaatst - een vasthoudspoel. Op een van de staven bevindt zich ook een U-vormig magnetisch circuit. Het wordt weergegeven door verschillende stalen platen, die elk van elkaar zijn geïsoleerd. Het magnetische circuit heeft twee staven. De rechter stang is bedoeld voor het bevestigen van de sluitspoel. De linker draagt de demagnetiserende spoel van de hoofdstroom, oftewel de spoel van de automatische stroomonderbreker. Daarnaast is er ook nog een extra spoel voor kalibratie. Het is in staat om de hoofdspoel te simuleren tijdens het instellen van het instrument.
Een andere balk bevindt zich op zijn beurt tussen de twee "wangen". Hier is een speciale as voor het bevestigen van het anker, die ook is samengesteld uit geïsoleerde staalplaten.
Tijdens de rotatie van het anker is er een opening tussen het anker en de balk. Op deze as tussenwangen bevestigden ook de hendel die op de bewegende contacten werkte. Om op de hendel te werken, is er een speciale openingsveer die deze naar rechts trekt. De hefboom is op zijn beurt verbonden met de demagnetiseerspoel door middel van een flexibele geleider van koperfolie. Parallel aan dezelfde spoel wordt de inductieve shunt ingeschakeld.
De schakelaar heeft ook een vast contact, dat in serie is geschakeld met de magnetische blaasspoel. Voor aansluiting op een extern circuit heeft de BV twee uitgangscontacten.
Zet het apparaat aan op het voorbeeld van VB-11
Het is vermeldenswaard dat de apparatuur in twee stappen wordt ingeschakeld. Na het inschakelen van het apparaat, door op de VU-knop te drukken, wordt spanning geleverd via de 20 A-draad naar de houdspoel. Tijdens de stroom door dit element zal een flux worden gecreëerd, die meestal wordt aangeduid met de letter F. Deze wordt echter verzwakt. Dit komt door het feit dat het sluit door de luchtspleet die bestaat tussen de polen van de elektromagneet, aangezien het anker nog steeds niet tegen de polen wordt gedrukt.
Retourbescherming
Stroomonderbrekers hebben een "beveiligingsretour"-knop, waarna de elektrische voeding naar de klep start. Tegelijkertijd begint er perslucht in de pneumatische aandrijfcilinders te stromen. De zuiger van een van de cilinders zal omhoog komen en de stang met de klok mee draaien. Hierdoor wordt de openingsveer uitgerekt. Vanwege het feit dat samen met de pull-upde staven bewegen ook, het magnetische circuit zal rond de as draaien, maar al tegen de klok in.
Samen met de beweging van de eerste zuiger, beweegt ook de tweede, naar beneden, onder invloed van perslucht. De zuiger heeft een duwer die, wanneer deze naar beneden wordt bewogen, inwerkt op de contacthefboom en het anker. Het zal de rotatie van het anker uitvoeren totdat het tegen de polen van de elektrische magneet wordt gedrukt. Tegelijkertijd is er nog steeds een kloof tussen de belangrijkste contacten. Dit is te wijten aan het feit dat de verdere beweging van de contacthefboom wordt beperkt door het magnetische circuit dat ernaartoe is gericht. Daarna zal de houdstroom, voorheen aangeduid als F, toenemen als deze door het anker gaat, waardoor het stevig wordt vastgehouden.
Daarna wordt de "protection return"-knop losgelaten en keert bijna het hele systeem terug naar zijn oorspronkelijke positie, met uitzondering van het anker, dat stevig tegen de palen wordt gedrukt. Het magnetische circuit wordt vrijgegeven en begint met de klok mee te draaien totdat het de hoofdcontacten sluit.
BVP-5 snelle stroomonderbreker
Net als andere typen van dit apparaat, is dit ontworpen om het circuit te onderbreken en het te beschermen tegen kortsluiting. Wat het ontwerp betreft, zijn er verschillende hoofdonderdelen: behuizing, pneumatische aandrijving, KU, vasthoudinrichting van het elektromagnetische type, boogblussysteem, vergrendelingsmechanismen.
Alvorens verder te gaan met de reparatie van dit type snelwerkende stroomonderbreker, is het noodzakelijk om de spanning van de openingsveren volledig los te maken. Daarna kun je naarluchtveren verwijderen. Daarna worden alle bewegende delen van het apparaat ontlast en kunnen ze in elke gewenste richting worden gedraaid voor reparatie.
Wat betreft storingen, meestal is dit vervuiling van de contactpunten tussen het anker en het magnetische circuit, wat gemakkelijk kan worden geëlimineerd door een eenvoudige reiniging. Soms komt het voor dat de hendel de wanden van de boogbluskamer raakt.
Wat betreft de reparatie van de booggoot zelf, worden deionenroosters, buitenmuren en de binnenwanden hiervoor meestal verwijderd. Het rooster wordt gedemonteerd en grondig ontdaan van koolstofafzettingen en oxiden.
Elektrische locomotief snelbreker
BV zijn geweldig voor het uitschakelen van tractiemotoren in geval van verschillende storingen. Ze worden vaak gebruikt op elektrische locomotieven. Op ChS2 is bijvoorbeeld een type BV als 12NS geïnstalleerd. Het heeft een pneumatische aandrijving en de structuur is samengesteld uit hoofdonderdelen zoals een draagframe, een automatisch uitschakelrelais van het contacttype, een boogblusapparaat, een pneumatische aandrijving en vergrendelings- of hulpcontacten.
De nominale bedrijfsspanning van dit type snelwerkende stroomonderbreker is 3kV en de nominale stroom is 2kA.
