מפסקי זרם DC

מפסקים DC משמשים לניתוק מעגל תחת עומס. בתחנות משנה מתיחה, מתגים משמשים לניתוק קווי מתח של 600 וולט בזמן עומס יתר וקצר זרמי ולניתוק הזרם ההפוך של מיישרים במהלך הצתה אחורית או כשל בשסתומים (כלומר קצרים פנימיים במהלך פעולת בלוק מקבילי).

כיבוי קשת על ידי מתגים אוטומטיים מתרחש באוויר על קרני קשת. הארכת קשת יכולה להתבצע באמצעות פיצוץ מגנטי או בחדרי חריצים צרים.

בכל המקרים של ניתוק המעגל ויצירת קשת חשמלית, מתרחשת תנועה טבעית כלפי מעלה של הקשת יחד עם תנועת האוויר המחומם על ידה, כלומר.

עַל תחנות מתיחה מיושם בעיקר על מפסקי זרם מהירים.

אורז. 1. אוסצילוגרמות של זרם ומתח כאשר זרם הקצר כבוי: מתג a-מהיר, מתג b-מהירות גבוה

הזמן הכולל T של הפסקת זרם קצר או עומס יתר על ידי מפסק החשמל מורכב משלושה חלקים עיקריים (איור 1):

T = tO + t1 + t2

כאשר t0 הוא זמן עליית הזרם במעגל שיש לכבות לערך זרם ההגדרה, כלומר לערך שבו מופעל התקן הניתוק של מפסק החשמל; t1 הוא זמן הפתיחה של המפסק עצמו, כלומר. הזמן מרגע ההגעה לזרם ההגדרה ועד לרגע שבו מגעי המפסק מתחילים להתפצל; t2 - זמן שריפת קשת.

זמן העלייה של הזרם במעגל t0 תלוי בפרמטרים של המעגל ובהגדרת המתג.

זמן הנסיעה הפנימי t1 תלוי בסוג המתג: עבור מתגים שאינם מהירים, זמן הנסיעה הפנימי הוא בטווח 0.1-0.2 שניות, עבור מתגים במהירות גבוהה - 0.0015-0.005 שניות.

זמן הקשת t2 תלוי בערך הזרם שיש להפריע ובמאפיינים של מפסקי החשמל.

זמן הנסיעה הכולל של המפסק המהיר הוא בטווח של 0.15-0.3 שניות, עבור המהירים-0.01-0.03 שניות.

בשל זמן הטריפה המובנה הקצר, המפסק המהיר מגביל את הערך המרבי של זרם הקצר במעגל המוגן.

בתחנות משיכה, משתמשים במפסקים אוטומטיים DC מהירים: VAB-2, AB-2/4, VAT-43, VAB-20, VAB-20M, VAB-28, VAB-36 ואחרים.

מתג VAB-2 מקוטב, כלומר מגיב לזרם בכיוון אחד בלבד - קדימה או אחורה, בהתאם להגדרת המתג.

באיור. 2 מציג את המנגנון האלקטרומגנטי של מפסק DC.

אורז. 2.מנגנון אלקטרומגנטי של מפסק המעגל VAB -2: א - ניתוק המפסק, ב - גבולות הבלאי הגבול של המגעים של המפסק VAB -2, (A - העובי המינימלי של המגע הקבוע הוא 6 מ"מ, B - העובי המינימלי של המגע הנייד הוא 16 מ"מ); 1 - סליל אחיזה, 2 - מעגל מגנטי, 3 - סליל מיתוג, 4 - אבזור מגנטי, 5 - מסילת פלדה עליונה, 6 - עוגן, 7 - סליל ראשי, 8 - סליל כיול, 9 - מעגל מגנטי בצורת U, 10 - פלט זרם זרם, 11 - בורג כוונון, 12 - לוחית תמרון, 13 - חיבור גמיש, 14 - עצור, 15 - ידית עיגון, 16 - ציר ידית עיגון, 17 - מגע קבוע, 18 - מגע נייד, 19 - ידית מגע, 20 - ידית מגע צירית, 21 - סרן עם רולר, 22 - ידית נעילה, 23 - קפיצי סגירה, 24 - מוט, 25 - ברגים להתאמה, 26 - מהדק, 27 - ליבת סליל מחזיקה

ידית העיגון 15 (איור 2, א) מסתובבת סביב הציר 16 העובר דרך מוט הפלדה העליון 5. בחלק התחתון של הידית 15, המורכב משתי לחיי סילימין, מהדקים עוגן פלדה 6, ובחלק העליון חלק יש מרווח שרוול עם ציר 20 שסביבו מסתובב ידית המגע 19, עשוי מסט של לוחות duralumin.

בחלק העליון של ידית המגע קבוע מגע 18 ומתחת קבועה נעל נחושת בעלת חיבור גמיש 13, בעזרתה מחברים את המגע הנייד לסליל הזרם הראשי 7 ודרכו למסוף. 10. לחלק התחתון של ידית המגע מחוברים משני הצדדים מעצורים 14 ובצד ימין ציר פלדה עם רולר 21 אליו מחוברים שני קפיצי סגירה 23 בצד אחד.

במצב כבוי, מערכת המנופים (מנוף אבזור ומנוף מגע) מסובבת על ידי קפיצי העצירה 23 סביב ציר 16 עד שהאבזור 6 נעצר במוט השמאלי של המעגל המגנטי בצורת U.

הסלילים הסוגרים 3 ומחזיקים 1 של מפסק החשמל מופעלים על ידי דרישות DC משלהם.

כדי להפעיל את המתג, עליך לסגור תחילה את מעגל סליל האחזקה 1, ולאחר מכן את מעגל סליל הסגירה 3. כיוון הזרם בשני הסלילים צריך להיות כזה שהשטפים המגנטיים שנוצרים על ידם מוסיפים לליבה הימנית של המעגל המגנטי 9, המשמש כליבה של סליל הסגירה; אז האבזור 6 יימשך לליבה של סליל הסגירה, כלומר, הוא יהיה במצב "מופעל". במקרה זה, הציר 20 יחד עם ידית המגע 19 יסתובבו שמאלה, קפיצי הניתוק 23 יימתחו ויטו לסובב את ידית המגע 19 סביב הציר 20.

כאשר המתג כבוי, האבזור 4 מונח על צד הקצה של סליל הסגירה, וכאשר המתג פועל, נשאר נמשך לקצה הליבה על ידי השטף המגנטי המשותף של סלילי הסגירה והאחיזה. האבזור המגנטי 4 באמצעות מוט 24 מחובר לידית הנעילה 22, שאינה מאפשרת למנוף המגע להסתובב עד למגביל המגע הנייד בקבוע. לכן, נותר פער בין המגעים הראשיים, שניתן לכוונן על ידי שינוי אורך המוט 24 וצריך להיות שווה ל-1.5-4 מ"מ.

אם המתח יוסר מסליל הסגירה, אזי הכוחות האלקטרומגנטיים המחזיקים את האבזור 4 במצב נמשך יפחתו והקפיצים 23 בעזרת ידית הנעילה 22 והמוט 24 יקרעו את האבזור מקצה הליבה של סליל הסגירה וסובב את ידית המגע עד שהמגעים הראשיים ייסגרו. לכן, המגעים הראשיים ייסגרו רק לאחר פתיחת סליל הסגירה.

בדרך זו, העיקרון של ניתוק חופשי מתממש עבור מפסקי VAB-2. הפער בין האבזור המגנטי 4 (שמכונה אחרת אבזור היציאה החופשית) לבין הצד הקצה של הליבה הסוגרת של הסליל במצב מופעל של המתג צריך להיות בטווח של 1.5-4 מ"מ.

מעגל הבקרה מבטיח אספקת דופק זרם קצר טווח לסליל הסגירה, שמשך הזמן מספיק רק כדי להספיק להעביר את האבזור למצב "מופעל". לאחר מכן, מעגל הסליל נפתח אוטומטית.

ניתן לבדוק את זמינות נסיעות חינם באופן הבא. גיליון נייר מונח בין המגעים הראשיים ומגע המגע נסגר. המפסק מופעל, אך בזמן שמגע המגע סגור, אין לסגור את המגעים הראשיים, וניתן להסיר את הנייר בחופשיות מהמרווח בין המגעים. ברגע שהמגע של המגע נפתח, האבזור המגנטי יתנתק מקצה הליבה של סליל הסגירה והמגעים הראשיים ייסגרו. במקרה זה, פיסת הנייר תילחץ בין המגעים ולא ניתן יהיה להסירה.

כאשר המתג מופעל, נשמע מפץ כפול אופייני: הראשון הוא מהתנגשות של האבזור וליבה של סליל הסגירה, השני הוא מהתנגשות של המגעים הראשיים הסגורים.

הקיטוב של המתג מורכב מבחירת כיוון הזרם בסליל ההחזקה, בהתאם לכיוון הזרם בסליל הזרם הראשי.

על מנת שהמתג יכבה את המעגל כאשר כיוון הזרם בו משתנה, כיוון הזרם בסליל ההחזקה נבחר כך שהשטפים המגנטיים שנוצרים על ידי סליל ההחזקה וסליל הזרם הראשי יתאימו לכיוון ב הליבה של סליל הסגירה. לכן, כאשר הזרם זורם בכיוון קדימה, זרם המעגל הראשי יעזור לשמור את המפסק במצב סגור.

במצב חירום, כאשר כיוון הזרם הראשי מתהפך, ישתנה כיוון השטף המגנטי שנוצר על ידי סליל הזרם הראשי בליבת סליל הסגירה, כלומר. השטף המגנטי של סליל הזרם הראשוני יופנה כנגד השטף המגנטי של סליל האחיזה ובערך מסוים של זרם ראשוני ליבת סליל הסגירה יפוטה וקפיצי הפתיחה יפתחו את המפסק. מהירות התגובה נקבעת במידה רבה יותר על ידי העובדה שבעוד בליבת סליל המיתוג השטף המגנטי יורד, בליבת סליל הזרם הראשי השטף המגנטי עולה.

על מנת שהמתג יכבה את המעגל כאשר הזרם עולה מעל לזרם הקדמי שנקבע, כיוון הזרם בסליל ההחזקה נבחר כך שהשטף המגנטי של סליל האחזקה בליבת סליל הסגירה מכוון כנגד השטף המגנטי של סליל הזרם הראשי, כאשר הזרם הקדמי זורם דרכו.במקרה זה, ככל שזרם הבסיס גדל, דה-מגנטיזציה של ליבת סליל הסגירה עולה, ובערך מסוים של זרם הבסיס, השווה או גבוה מזרם ההגדרה, המפסק נפתח.

זרם הכוונון בשני המקרים מותאם על ידי שינוי הערך הנוכחי של סליל ההחזקה ועל ידי שינוי הפער δ1.

גודל זרם סליל ההחזקה מותאם על ידי שינוי גודל ההתנגדות הנוספת המחוברת בסדרה עם הסליל.

שינוי הפער δ1 משנה את התנגדות השטף המגנטי של סליל הזרם הראשי. ככל שהפער δ1 יורד, ההתנגדות המגנטית פוחתת ולכן גודל זרם השבירה פוחת. הפער δ1 משתנה באמצעות בורג הכוונון 11.

המרחק δ2 בין המעצורים 14 ללחיים של ידית האבזור 15 במצב מופעל של המתג מאפיין את איכות סגירת המגעים הראשיים וצריך להיות בטווח של 2-5 מ"מ. המפעל מייצר מפתחות עם מרווח δ2 השווה ל-4-5 מ"מ. גודל הפער δ2 קובע את זווית הסיבוב של ידית המגע 19 סביב ציר 20.

היעדר מרווח δ2 (העצירות 14 נמצאות במגע עם הלחיים של ידית האבזור 15) מעיד על מגע לקוי או חוסר מגע בין המגעים הראשיים. מרחק δ2 קטן מ-2 או יותר מ-5 מ"מ מציין שהמגעים הראשיים נמצאים במגע רק בקצה התחתון או העליון. ההבדל δ2 יכול להיות קטן בגלל הבלאי הגבוה של המגעים, שמוחלפים לאחר מכן.

אם הממדים של המגעים מספיקים, הפער δ2 מותאם על ידי הזזת מנגנון המיתוג כולו לאורך מסגרת המפסק.כדי להזיז את המנגנון, משתחררים שני ברגים המקבעים את המנגנון למסגרת.

המרחק בין המגעים העיקריים במצב פתוח צריך להיות שווה ל 18-22 מ"מ. הלחיצה על המגעים הראשיים למתגים בעלי זרם נקוב עד וכולל 2000 A צריכה להיות בטווח של 20-26 ק"ג, ולמתגים בעלי זרם נקוב של 3000 A - בטווח של 26-30 ק"ג.

באיור. 2, b מציגה את המערכת הניידת של המתג עם ייעוד מגבלת הבלאי של המגעים. המגע הנייד נחשב שחוק כאשר ממד B קטן מ-16 מ"מ, והמגע הקבוע כאשר ממד A קטן מ-6 מ"מ.

באיור. 3 מציגה תכנית בקרה מפורטת של מפסק המעגל VAB-2. התכנית מבטיחה אספקת דופק קצר טווח לסליל הסגירה ואינה מאפשרת הפעלה חוזרת ונשנית כאשר כפתור ההפעלה נלחץ לאורך זמן, כלומר. מונע "צלצול". סליל ההחזקה נטען ברציפות בזרם.

כדי להפעיל את המתג, לחץ על כפתור «On», ובכך סגור את מעגל הסלילים של המגע K והחוסם RB. במקרה זה, מופעל רק המגע שסוגר את המעגל של סליל הסגירה VK.

ברגע שהאבזור נכנס למצב "מופעל", מגעי העזר הסגירים של מפסק BA ייסגרו ומגעי הפתיחה ייפתחו. אחד ממגעי העזר עוקף את סליל המגע K, מה שישבור את המעגל של סליל הסגירה. במקרה זה, מתח הקו כולו יופעל על הסליל של ממסר החסימה RB, אשר לאחר הפעלה שוב מפעיל את סליל המגע עם המגעים שלו.

כדי לסגור שוב את המתג, פתח את לחצן ההפעלה וסגור אותו שוב.

התנגדות הפריקה CP המחוברת במקביל לסליל האחיזה DC משמשת להפחתת מתח יתר המעגל הפתוח של הסליל. התנגדות ה-LED המתכווננת מספקת את היכולת לשנות את זרם סליל ההחזקה.

הזרם הנקוב של סליל ההחזקה ב-110 V הוא 0.5 A, והזרם הנקוב של סליל הסגירה באותו מתח וחיבור מקביל של שני המקטעים הוא 80 A.

אורז. 3. דיאגרמת חיווט לבקרת מפסק VAB-2: כבוי. - כפתור כיבוי, DC - סליל אחיזה, LED - התנגדות נוספת, CP - התנגדות פריקה, BA - מגעי עזר מתג, LK, LZ - מנורות איתות אדומות וירוקות, כולל. - כפתור הפעלה, K - מגע ומגע שלו, RB - ממסר חסימה ומגע שלו, VK - סליל סגירה, AP - מתג אוטומטי

תנודות במתח של מעגלי העבודה מותרות מ- 20% עד + 10% מהמתח הנומינלי.

הזמן הכולל לניתוק המעגל ממפסק VAB-2 הוא 0.02-0.04 שניות.

כיבוי הקשת, כאשר המפסק שובר את המעגל בעומס, מתרחש במנחת הקשת באמצעות פרץ מגנטי.

סליל הניפוח המגנטי מחובר בדרך כלל בסדרה עם המגע הקבוע הראשי של המתג ומהווה סיבוב של הפס הראשי, שבתוכו יש ליבה עשויה פס פלדה. על מנת לרכז את השדה המגנטי באזור הקשתות במגעים, לליבה של סליל הפיצוץ המגנטי במתגים יש חלקי קוטב.

תא כיבוי הקשת (איור 4) הוא קופסה שטוחה עשויה אסבסט צמנט, שבתוכה עשויות שתי מחיצות אורכיות 4. בתא מותקנת קרן 1, שבתוכה עובר ציר הסיבוב של החדר.צופר זה מחובר חשמלית למגע הנעים. צופר נוסף 7 קבוע על מגע נייח. כדי להבטיח מעבר מהיר של הקשת מהמגע הנייד לקרן 1, המרחק של הצופר מהמגע צריך להיות לא יותר מ-2-3 מ"מ.

הקשת החשמלית המתרחשת בעת כיבוי בין המגעים 2 ו-6 תחת פעולת שדה מגנטי חזק של סליל הניפוח המגנטי 5, מועפת במהירות על הקרניים 1 ו-7, מתארכת, מתקררת על ידי זרימת האוויר הנגדית והקירות של תא בחריצים צרים בין מחיצות ונכבים במהירות. מומלץ להניח אריחי קרמיקה בקירות החדר באזור כיבוי הקשת.

תאי כיבוי קשת למפסקים למתחים של 1500 וולט ומעלה (איור 5) שונים מתאי כיבוי מתחים של 600 וולט בממדים גדולים ונוכחות של חורים בקירות החיצוניים ליציאת גזים ומכשיר נוסף לפיצוץ מגנטי .

אורז. 4. תא כיבוי קשת של מפסק החשמל VAB -2 למתח של 600 V: 1 ו-7 - צופרים, 2 - מגע נע, 3 - קירות חיצוניים, 4 - מחיצות אורכיות, 5 - סליל פיצוץ מגנטי, 6 - מגע קבוע

אורז. 5. תא לכיבוי קשת של מפסק VAB -2 למתח של 1500 V: a - תא מצלמה, b - מעגל כיבוי קשת עם פרץ מגנטי נוסף; 1 - מגע נייד, 2 - מגע קבוע, 3 - סליל פיצוץ מגנטי, 4 ו-8 - צופרים, 5 ו-6 - צופרי עזר, 7 - סליל פיצוץ מגנטי עזר, I, II, III, IV - מיקום קשת במהלך הכיבוי

המתקן לנשיפה מגנטית נוספת מורכב משתי צופרי עזר 5 ו-6, ביניהן מחברים את הסליל 7. ככל שהקשת מתארכת, היא מתחילה להיסגר דרך צופרי העזר והסליל, אשר עקב הזרם העובר דרכו. , יוצר זעזוע מגנטי נוסף. לכל המצלמות יש אריחי מתכת מבחוץ.

להכחדת קשת מהירה ויציבה, הרווח בין המגעים צריך להיות לפחות 4-5 מ"מ.

גוף המתג עשוי מחומר לא מגנטי - סילימין - ומחובר למגע נע, כך שבזמן הפעולה הוא נמצא במתח עבודה מלא.

מתג DC במהירות גבוהה BAT-42

הפעלת מפסקי DC

במהלך הפעולה, יש צורך לפקח על מצב המגעים העיקריים. מפל המתח ביניהם בעומס נומינלי צריך להיות בטווח של 30 mV.

את התחמוצת מסירים מהמגעים בעזרת מברשת תיל (הברשה). כאשר מתרחשת צניחה, הם מוסרים עם קובץ, אך אין להזין את המגעים כדי לשחזר את צורתם השטוחה המקורית, מכיוון שהדבר מוביל לבלאי מהיר שלהם.

יש צורך לנקות מעת לעת את הקירות של תא הכיבוי בקשת ממצבורי נחושת ופחם.

בעת תיקון מתג DC, נבדק הבידוד של סלילי ההחזקה והסגירה ביחס לגוף, כמו גם את התנגדות הבידוד של קירות תא הקשתות. הבידוד של תא הקשת נבדק על ידי הפעלת מתח בין המגעים הנעים והקבועים הראשיים כשהתא סגור.

לפני הפעלת המתג לאחר תיקון או אחסון לטווח ארוך, יש לייבש את החדר במשך 10-12 שעות בטמפרטורה של 100-110 מעלות צלזיוס.

לאחר הייבוש מרכיבים את החדר על המתג ומודדים את התנגדות הבידוד בין שתי הנקודות של החדר מול המגעים הנעים והקבועים כשהם פתוחים. התנגדות זו חייבת להיות לפחות 20 אוהם.

הגדרות המפסק מכוילות במעבדה עם זרם המתקבל מגנרטור מתח נמוך במתח נומינלי של 6-12 V.

בתחנת המשנה מכוילים מפסקי זרם עם זרם עומס או באמצעות ריאוסטט עומס במתח נומינלי של 600 V. ניתן להמליץ ​​על שיטה לכיול מתגי DC באמצעות סליל כיול של 300 סיבובים של חוט PEL בקוטר 0.6 מ"מ, מותקן על הליבה של סליל הזרם הראשי. על ידי העברת זרם ישר דרך הסליל, הערך של הגדרת הזרם נקבע בהתאם למספר סיבובי האמפר בזמן כיבוי המתג. המתגים של הגרסה הראשונה, שיוצרו קודם לכן, שונים מהמתגים של הגרסה השנייה בנוכחות שסתום שמן.