Быстродействующий выключатель
Быстродействующий выключатель (БВ) — коммутационный аппарат, применяющийся в системах тягового электроснабжения и на электроподвижном составе для защиты электрических цепей постоянного тока при коротких замыканиях и перегрузках, а также для оперативных отключений. БВ характеризуется отключающей способностью, выражающейся наибольшим значением тока короткого замыкания, который они надёжно отключают при наиболее неблагоприятных условиях.
Классификация быстродействующих выключателей
Для быстродействующих выключателей приняты следующие классификации:
- По назначению: линейные (фидерные) катодные
- По направленности действия: поляризованные — срабатывают автоматически не только от силы тока, но и от его направления неполяризованные — срабатывают только в зависимости от силы тока
- По способу достижения быстродействия: с пружинным отключением с пружинно-магнитным отключением с электромагнитным отключением
См. также
Литература
- Быстродействующий выключатель // Железнодорожный транспорт: Энциклопедия / Гл. ред. Н. С. Конарев. — М .: Большая Российская энциклопедия, 1994. — С. 48. — ISBN 5-85270-115-7
- Проставив сноски, внести более точные указания на источники.
- Устройство железнодорожного подвижного состава
- Электроэнергетика
- Коммутационные аппараты
Wikimedia Foundation . 2010 .
Полезное
Смотреть что такое «Быстродействующий выключатель» в других словарях:
быстродействующий выключатель — Выключатель, собственное время отключения которого меньше постоянной времени нарастания тока в коммутируемой им цепи постоянного тока или меньше одной четвертой периода коммутируемого переменного тока. [ГОСТ 19350 74] Тематики электрооборуд.… … Справочник технического переводчика
Быстродействующий выключатель — 1. Быстродействующий выключатель Выключатель, собственное время отключения которого меньше постоянной времени нарастания тока в коммутируемой им цепи постоянного тока или меньше одной четвертой периода коммутируемого переменного тока Источник:… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
быстродействующий выключатель — spartusis jungiklis statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. quick break switch vok. Schnellschalter, m rus. быстродействующий выключатель, m pranc. interrupteur à rupture rapide, m … Automatikos terminų žodynas
быстродействующий автоматический выключатель — — [В.А.Семенов. Англо русский словарь по релейной защите] Тематики релейная защита EN quick operating circuit breaker … Справочник технического переводчика
БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИЙ АВТОМАТ — выключатель постоянного тока, автоматически отключающий электр. цепь при прохождении тока, превышающего определенную, заранее установленную величину (максимальные Б. а.), или при изменении направления тока (Б. а. обратного тока). Скорость… … Технический железнодорожный словарь
быстродействующий автоматический выключатель — spartusis automatinis jungiklis statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. quick break switch; quick operating circuit breaker vok. Schnellschalter, m rus. быстродействующий автомат, m; быстродействующий автоматический выключатель, m pranc.… … Automatikos terminų žodynas
быстродействующий автоматический выключатель — spartusis automatinis išjungiklis statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: angl. quick operating circuit breaker vok. Schnellauslöser, m; Schnellschalter, m rus. быстродействующий автоматический выключатель, m pranc. déclencheur à action… … Radioelektronikos terminų žodynas
быстродействующий автомат — spartusis automatinis jungiklis statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. quick break switch; quick operating circuit breaker vok. Schnellschalter, m rus. быстродействующий автомат, m; быстродействующий автоматический выключатель, m pranc.… … Automatikos terminų žodynas
Momentary switch — Быстродействующий выключатель … Краткий толковый словарь по полиграфии
Электропоезд ЭР2 — ЭР2 ЭР2 1290 «Карелия» на станции Невская Дубровка Основные данные … Википедия
Быстродействующие выключатели постоянного тока
Быстродействующие выключатели (БВ) применяются для включения и отключения цепей постоянного тока под нагрузкой и автоматического отключения их при перегрузках и КЗ. Они являются одновременно коммутационными и защитными аппаратами.
В тяговых сетях постоянного тока напряжением 3 кВ при возникновении КЗ токи могут достигать 30 — 40 кА. Такие токи представляют большую опасность для сетей и оборудования термическими и динамическими воздействиями. В отличии от цепей переменного тока, где ток периодически снижается до нуля и дуга в отключающем аппарате в этот момент гаснет, в цепях постоянного тока происходит его нарастание до установившегося значения за сотые доли секунды. Отключение такого тока связано с большими трудностями. На практике отключение цепи постоянного тока осуществляют значительно раньше момента достижения током КЗ своего максимального значения. Для этого необходимы быстродействующие выключатели с максимальным током отключения от 15 до 27 кА. В зависимости от параметров отключаемой цепи такой отключающей способности БВ бывает вполне достаточно.
По принципу работы отключающего механизма быстродействующие выключатели делятся на две группы:
с пружинным отключением, отключение которых достигается за счет усилий, развиваемых мощными отключающими пружинами;
с магнито-пружинным отключением, отключение которых осуществляют как силы отключающих пружин, так и электромагнитные силы.
По способности реагировать на направление тока в цепи быстродействующие выключатели бывают:
поляризованные, автоматическое отключение которых происходит при определенном направлении тока через выключатель;
— неполяризованные, автоматическое отключение которых обуславливается только величиной тока и не зависит от его направления.
Отечественной промышленностью выпускались различные типы быстродействующих выключателей, нашедших широкое применение на тяговых подстанциях. Несмотря на то, что некоторые типы выключателей сняты с производства, в эксплуатации они продолжают находиться. Основные типы применяемых выключателей: АБ-2/4, ВАБ-28, ВАБ-43. На смену им идут выключатели типов ВАБ-49 и ВАБ-50 различных модификаций.
Выключатель АБ-2/4 (автоматический быстродействующий) на номинальный ток 2 кА и номинальное напряжение 4 кВ более 20 лет назад снят с производства, но до сих пор является довольно распространенным выключателем на электрифицированных участках постоянного тока.
Общий вид выключателя АБ-2/4 показан на рис. 1. Он крепится на четырех изоляторах 12, установленных на раме выкатной тележки 1. Магнитопровод 3 является основой электромагнитного механизма выключателя. Дугогасительная камера 4 лабиринтно-щелевого типа способна растягивать дугу до 4,5 м. Магнитное дутье в камере осуществляется сильно развитыми полюсами 7, прилегающими к камере снаружи с обеих сторон.
Рис. 1. Общий вид выключателя типа АБ-2/4
Полюса закреплены в магнитопроводе, на котором расположены с двух сторон камеры катушки магнитного дутья 8. Стенки камеры расходятся вверху, С внутренней стороны стенок камеры имеются клинообразные перемежающиеся перегородки 6, расходящиеся по радиусам. Эти перегородки образуют для электрической дуги лабиринт — зигзагообразную щель, в которой дуга растягивается. В верхней части камеры лабиринт прерван и установлены пламегасительные решетки 5 представляющие собой пакеты тонких стальных пластин, служащих для охлаждения и деионизации пламени и газов, сопровождающих дугу. Контактные выводы 9 к 11 служат для подключения БВ к шинам электрической цепи, в которую он включается. Индуктивный шунт 10 выполнен в виде пакета изолированных друг от друга стальных пластин, надетых на медную шину. Блок-контакты 2 через систему тяг и рычагов связаны с главными контактами, расположенными в нижней части дугогасительной камеры.
Электромагнитный механизм выключателя (рис. 2) крепится на литой чугунной раме 24, он имеет магнитопровод, образованный литыми брусьями 11 и 20 прямоугольного сечения, скрепленными стержнем круглого сечения 17, на который надета держащая катушка 18. На брусе 20 укреплен П-образный магнитопровод 22, набранный из изолированных друг от друга стальных пластин. На правом стержне П- образного магнитопровода размещена включающая катушка 21, на левом — размагничивающий виток главного тока 23 (катушка автоматического отключения) и дополнительная калибровочная катушка 27, которая имитирует главный виток при настройке выключателя. На верхнем брусе 11 между двумя щеками 12 закреплен на оси 30 якорь 28, набранный из изолированных стальных пластин. При повороте якоря между ним и брусом 11 остается постоянный воздушный зазор 5. На оси 3 между щеками 12 закреплен рычаг 4 подвижного контакта 2, оттягиваемый вправо отключающей пружиной 9. Этот рычаг с помощью гибкого проводника 31, выполненного из пакета медной фольги, соединен с размагничивающим витком 23. Параллельно витку 23 включен индуктивный шунт 26. Неподвижный контакт 1 соединен последовательно с катушкой магнитного дутья 32. К внешней цепи выключатель подключается контактными выводами 25 и 33.
Рис. 2. Устройство выключателя АБ-2/4 и эскизы магнитной системы БВ:
а — в начальный момент включения; б — во включенном состоянии; в —в начальный момент отключения
Держащая катушка 18 постоянно находится под током. На эскизе магнитной системы (рис. 2, а) показаны магнитные потоки держащей катушки Фдк, создаваемые током /да, и включающей катушки Фт, создаваемые током /вк в процессе включения выключателя. На эскизе показан начальный момент включения, когда якорь выключателя находится под действием усилия отключающей пружины Fnp в левом положении, но на него уже действует усилие, создаваемое включающей катушкой F . Магнитный поток Фвк намагничивает правый стержень П-образного сердечника и размагничивает левый, по которому проходит встречный поток Фдк Якорь 28 притягивается к правому стержню, преодолевая усилие пружины 9, выключатель переходит в предвключенное состояние, показанное на рис. 2 (штриховой линией показано положение подвижного контакта после включения). Пока по включающей катушке 21 протекает ток и существует магнитный поток, якорь 16 механизма свободного расцепления притягивается к скошенной части правого стержня, поворачиваясь вокруг оси 15. Якорь 16 соединен тягой 14 со стопорной скобой 6, которая упирается в ролик 5 хвостовика рычага 4 подвижного контакта 2, не давая возможности соединиться ему с неподвижным контактом 1. Только после отключения включающей катушки и исчезновения магнитного потока под действием сил пружины 9 якорь 16 "отлипает" от скошенной части стержня магнитопровода и занимает положение, показанное штриховыми линиями. Контакты 1 и 2 замыкаются, так как механизм свободного расцепления, состоящий из якоря 16, тяги 14 и стопорной скобы 6, этому не препятствует.
На рис. 2, б показан эскиз магнитной системы выключателя после отключения включающей катушки. Магнитный поток держащей катушки Фт перебрасывается вместе с якорем из левого стержня в правый, и якорь удерживается в притянутом состоянии после исчезновения потока Фвк.
Автоматическое отключение выключателя (рис. 2, в) происходит при достижении потоком Фр, создаваемым током /р размагничивающего витка главного тока, величины, необходимой для размагничивания правого стержня. Потоки Фдк и Фр в нем направлены встречно, результирующий поток Фдк — Фр снижается по мере нарастания тока /р. В то же время левый стержень намагничивается потоком Ф , притягивая к себе якорь. При некотором значении тока /р якорь перебрасывается влево. Это происходит при совместном действии сил магнитного притяжения и отключающей пружины, что характерно для выключателей с магнитно-пружинным отключением.
Калибровочная катушка 27,.действие потока которой аналогично действию потока Ф витка главного тока, применяется при регулировке уставки выключателя. Так как она имеет большое число витков, то для создания необходимого для отключения выключателя магнитного потока с помощью калибровочной катушки нужен сравнительно с витком главного тока небольшой ток. Уставку выключателя регулируют винтом 29, при опускании которого уменьшается зазор между левым стержнем и верхним брусом 11. Уменьшение воздушного зазора и, следовательно, магнитного сопротивления для потока Ф приводит к увеличению последнего при том же токе /р. Таким образом, необходимый для отключения выключателя магнитный поток можно получить при меньшем токе за счет уменьшения регулируемого зазора. Для увеличения тока уставки регулировочный винт необходимо перемещать вверх, вворачивая его в брус 11.
Индуктивный шунт 26 включен параллельно витку 23 главного тока, поэтому происходит распределение тока выключателя по двум параллельным ветвям: индуктивный шунт и виток главного тока. При нормальном режиме работы цепи индуктивность шунта не влияет на распределение токов по ветвям. Когда возникает КЗ в защищаемой цепи, резкое возрастание тока приводит к увеличению сопротивления индуктивного шунта за счет индуктивности, вследствие чего большая часть тока КЗ протекает через виток главного тока. Резкое возрастание тока в витке, благодаря влиянию шунта, ускоряет процесс отключения. При одной величине токов нормального режима и КЗ в индуктивный шунт ответвляются разные токи. При КЗ для отключения нужен меньший ток, чем при нормальном режиме, то есть индуктивный шунт автоматически снижает уставку выключателя при быстром нарастании тока в цепи.
Блок-контакты 19 выключателя приводятся в действие с помощью тяги 7, соединяющей ось 3 с рычагом 8, связанным с блок-кон- тактами изолирующей тягой 10. Пружина 13 обеспечивает необходимое нажатие в контактах и амортизацию при переключениях. Блок-контакты используются в схемах управления, сигнализации и автоматики.
Принципиальная схема управления выключателем АБ-2/4 приведена на рис. 3.
К схеме дистанционного управления выключателем АБ-2/4 предъявляются два основные требования: обеспечение необходимой длительности импульса тока во включающей катушке и исключение многократного включения на короткое замыкание.
Автоматический выключатель QF включается последовательно с разъединителями QSX (шинный) и QS2 (линейный) в линию, питающую тяговую сеть от шины 3,3 кВ. Включение выключателя QF осуществляется путем нажатия кнопки включения SBC в цепи 3-4. Катушка контактора КМ получает питание и своим контактом замыкает цепь 1-2, по которой через включающую катушку У А С протекает ток в несколько десятков ампер. Выключатель QF переходит в предвключенное состояние, показанное на рис. 2. Его блок-контакты QFX (цепь 3-4), QF2 (цепь 7-8) и QF3 (цепь 9-10) переключаются. Контакт QF3 размыкает цепь зеленой лампы HLG, а контакт QF2 замыкает цепь красной лампы HL R, сигнализирующей включение выключателя. Контакт QFX шунтирует катушку КМ, контактор отключается и размыкает цепь 1-2 катушки YA С. Последняя теряет питание и механизм свободного расцепления выключателя разрешает ему замкнуть цепь питающей линии 3,3 кВ. Катушка YA С рассчитана на кратковременное протекание по ней большого тока, поэтому сразу после включения QF она отключается, хотя кнопка SBC остается нажатой. Таким образом, обеспечивается необходимая длительность включающего импульса.
Рис. 3. Принципиальная схема управления выключателем АБ-2/4
Если при включении выключателя QF в питающей линии возникает ток КЗ, то QF автоматически отключается и не должен включаться повторно. В схеме предусмотрена блокировка выключателя от многократных повторных включений его при нажатой кнопке SBC с помощью реле блокировки KBS. После шунтировки катушки КМ блок-контактом QFX напряжение цепи полностью прикладывается к катушке реле KBS, которое сработав, дополнительно шунтирует катушку контактора КМ своим контактом KBS. При автоматическом отключении QF и размыкании QF < катушка контактора КМ при замкнутом контакте SBC не получит питание, так как реле KBS, оставаясь под током, продолжает шунтировать катушку КМ, запрещая повторное включение выключателя.
При необходимости включить выключатель второй раз необходимо опустить кнопку SBC, ее контакт разомкнет цепь 3-4, реле КВ& потеряет питание, разомкнет свой контакт. После этого при нажатии кнопки SBC начинается процесс следующего включения выключателя.
Оперативное отключение выключателя осуществляется нажатием кнопки цепи 5-6. Держащая катушка YAT обесточивается, магнитный поток Фдк (рис. 2) снижается до нуля, выключатель отключается под действием усилия отключающих пружин. Держащая катушка, намотанная тонким проводом большой длины, имеет значительную индуктивность. При отключении в ней наводится значительная э.д.с., которая может привести к пробою изоляции между витками. Во избежание этого параллельно катушке YA Т включается разрядный резистор 7. через который протекает ток под действием э.д.с. Диод VD запрещает протекание тока через резистор в рабочем режиме, не мешая протеканию через него разрядного тока при размыкании цепи держащей катушки. Резистор R2 используется для регулировки тока в цепи держащей катушки. Так как от этого тока зависит магнитный поток, удерживающий выключатель во включенном положении, а величина магнитного потока определяет ток уставки срабатывания выключателя, то ток держащей катушки должен быть тщательно отрегулирован и в процессе эксплуатации выключателя не должен изменяться. Чтобы сопротивление держащей катушки не менялось, она все время находится под током, даже при отключенном выключателе. Протекающий по катушке ток поддерживает ее температуру, а, следовательно, и сопротивление.
Быстродействующий выключатель: назначение и его устройство
· БВ служит для защиты силовых цепей моторного вагона от токов короткого замыкания и токов перегрузки, работая совместно с ДР (диффреле) выключается и при малых токах короткого замыкания.
· Время отключения БВ составляет несколько миллисекунд (0,015-0,03с), а поэтому ток короткого замыкания при отключении не успевает достигнуть наибольшего значения.
БВ состоит из следующих узлов:
· 1 – магнитной системы (удерживающая катушка с магнитопроводом и размагничивающего витка (3);
· 3 – контактной системы (2-а неподвижных контакта и 2-а подвижных контакта);
· 4 – пневматического привода (вентиль, цилиндр со штоком и система рычагов)
· 5 – низковольтного устройства с блокировками.
· БВ имеет 2 основания; верхнее и нижнее, которые соединены 4 стойками, 2 из них изолированы.
· На изолированных стойках монтируют магнитопровод удерживающей катушки, пневматический цилиндр, рычаги подвижных контактов.
· Внутри магнитопровода имеется размагничивающий виток (катушка), которая в силовую цепь включается последовательно.
· К неизолированным стойкам (стальным) крепят изоляционную панель, на которой установлены полюса с дугогасительными катушками, дугогасительные камеры, неподвижные контакты.
· Вентиль крепят на нижнем основании.
· При включении БВ, БВУ получает питание и создаёт магнитный поток, который не в состоянии притянуть якорь из-за большого воздушного зазора (30 + 5мм).
· Кнопкой «возврат защиты» подается питание на вентиль БВ-В, который открывает доступ воздуха в пневматический цилиндр и диск поднимается вверх, своим штоком нажимает на якорь и на рычаги подвижных контактов.
· Якорь прижимается к магнитопроводу, подвижные контакты подходят к неподвижным, но не замыкаются, остается зазор 7 мм.
· Магнитный поток БВУ в состоянии удержать якорь в притянутом состоянии.
· Как только вентиль обесточивается, воздух из цилиндра выйдет в атмосферу, рычаги подвижных контактов под действием пружин, поворачиваются и контакты замыкаются.
БВ срабатывает в двух случаях:
· 1– при обесточивании катушки БВУ;
· 2– при протекании тока 650А, и выше по размагничивающему витку.
· Магнитный поток размагничивающего витка направлен встречно магнитному потоку удерживающей катушки в той части, где он проходит по якорю.
· Если ток будет свыше 650А, то якорь отпадает и БВ выключается под действием отключающих пружин.
· В магнитопроводе имеются регулировочные винты, которыми можно регулировать ток уставки БВ.
· При вывинчивании винтов ток уставки уменьшается, а при завинчивании увеличивается.
· Диафрагменный привод представляет собой замкнутую камеру, разделенную резиновой диафрагмой на две полости.
· В рабочую камеру подается сжатый воздух. Он воздействует на диафрагму и тем самым прижимает диск со штоком (на котором укреплен валик).
· При ремонте БВ проверяют касание контактов по всей ширине через копирку.
· Якорь притирают и также проверяют через копирку. Площадь касания должна быть не менее 75%. Давление контактов проверяют динамометром.
· Принцип гашения дуги основан на выталкивании проводника с током (которым является дуга) из магнитного поля, создаваемого дугогасительными катушками и полюсами.
· Дугогасительная камера двух щелевая с деионными решётками.
· Деионные решётки изготавливают из тонких медных пластин, назначение которых не выпускать дугу из дугогасительной камеры.
· Номинальное напряжение. 3000 В
· Номинальный длительный ток . 250 А
· Предельно-отключаемый ток . 20000 А
· Напряжение цепи управления . 110 В
· Нажатие главных контактов. 9-10 кгс
· Число пар главных контактов . 2
· Раствор главных контактов. 30±5 мм
· Ток уставки . 650±50 А
· Давление воздуха . 5 кгс/см 2
· Число витков удерживающей катушки . 9500
· Число витков размагничивающей катушки . 3
· Чисто витков дугогасительной катушки . 9
· Ширина силовых контактов . 11мм
· Количество блокировок . 5
Быстродействующий выключатель ВБ-11
На электропоездах серий ЭР2Т, ЭТ2, ЭД2Т установлены выключатели типа БВП- 105А, а на серии ЭТ2М — ВБ-11 (ВБ-14).
· Включение аппарата происходит в два приема. После включения кнопки ВУ напряжение подается по проводу 20 А на удерживающую катушку 5.
· Протекающий через нее ток создает магнитный поток Ф.
· Однако он ослаблен, так как замыкается через воздушный зазор между полюсами электромагнита, поскольку якорь 8 еще не прижат к полюсам.
· Якорь 8, контактный рычаг 1 с мостиком подвижных контактов и магнитопровод 4 могут поворачиваться относительно оси 9.
· После нажатия кнопки «Возврат защиты» подается электропитание на вентиль, и сжатый воздух поступает в цилиндры 11 и 14 пневмопривода.
· Поршень цилиндра 11 поднимается и поворачивает тягу 12 по часовой стрелке, растягивая тем самым отключающие пружины 13.
· Поскольку стержни 2 вместе с тягой 12 также перемещаются вверх, магнитопровод 4 начинает поворачиваться вокруг оси 9 против часовой стрелки.
· Одновременно поршень цилиндра 14 под действием сжатого воздуха перемещается вниз и толкателем 15 воздействует на контактный рычаг 1 с якорем 8, поворачивая их по часовой стрелке до прижатия якоря 8 к полюсам электромагнита.
· При этом между главными контактами остается зазор, так как дальнейший ход контактного рычага 1 ограничивает повернутый ему навстречу магнитопровод 4.
· Магнитный поток удерживающей катушки Ф теперь замыкается через прижатый якорь, усиливается и прочно удерживает якорь.
· После отпускания кнопки «Возврат защиты» вентиль обесточивается.
· Сжатый воздух из цилиндров привода БВ выходит в атмосферу, и поршни возвращаются в исходное положение. Якорь остается притянутым к полюсам электромагнита.
· Отключающие пружины 13 сжимаются и поворачивают магнитопровод 4 по часовой стрелке до замыкания главных контактов.
· При этом контактный рычаг 1 воздействует на блокировочное устройство и блокировочные контакты переключаются, т.е. сигнальная лампа гаснет в момент отпуска кнопки «Возврат защиты» в отличие от ранее применявшихся выключателей БВП- 105А.
· Отключающие пружины 13 продолжают доворачивать магнитопровод 4 до упора 6.
· Между якорем 8 и контактным рычагом 1 образуется зазор, благодаря чему обеспечивается провал и замыкание главных контактов при притянутом якоре.
· Ток силовой цепи тяговых двигателей проходит по токовой (размагничивающей) катушке 7, витки которой охватывают магнитный шунт.
· Он создает в магнитопроводе и якоре магнитный поток Фт, направленный навстречу магнитному потоку Ф удерживающей катушки.
· Выключатель отрегулирован на силу тока 650 А (ток уставки аппарата).
· Это значит, что при таком токе магнитный поток размагничивающей катушки 7 становится больше магнитного потока удерживающей катушки 5, что возможно, например, при пробое на «землю» силовой цепи тяговых двигателей.
· Результирующий магнитный поток в якоре уменьшается, и отключающие пружины 13 отрывают якорь 8 от полюсов электромагнита.
· Якорь 8 ударяет по контактному рычагу 1, и главные контакты размыкаются.
· Возможно и принудительное отключение аппарата при снятии питания с удерживающей катушки (под действием дифференциальной защиты или вручную).
· В этом случае быстродействующий выключатель отключает малые токи или вообще отключается без разрыва тока.
Тяговые и трансформаторные подстанции — Быстродействующие выключатели постоянного тока
Общие сведения о быстродействующих выключателях постоянного тока
Быстродействующие автоматические выключатели (БВ), применяемые на тяговых подстанциях, являются основными аппаратами распределительных устройств постоянного тока напряжением 3,3 кВ. Они служат как для оперативного включения и отключения под гоком питающих линий и выпрямителей, так и для автоматического отключения их в аварийном режиме. Быстродействующие автоматические выключатели сочетают две функции: собственно выключателей, разрывающих цепь постоянного тока и гасящих возникающую при этом дугу, и одновременно являются мгновенной направленной или ненаправленной (в зависимости от типа выключателя) максимальной токовой защитой.
В цепях постоянного тока выключатель должен гасить дугу при токе большой величины, возникающем при КЗ, перегрузке, а также при оперативном отключении рабочего тока по эксплуатационной надобности. Самое трудное — обеспечение надежного гашения дуги при аварийном отключении, когда установившийся ток КЗ достигает 20— 30 тыс. А, что имеет место при КЗ вблизи подстанции. Во избежание выхода из строя выпрямителей и для обеспечения гашения дуги стремятся, чтобы БВ отключал поврежденный участок в течение нескольких миллисекунд, т. е. до того, как возрастающий ток КЗ достигнет установившегося значения
Рис. 35. Изменение тока при КЗ в сети постоянного тока
Процесс размыкания цепи постоянного тока БВ при КЗ можно расчленить на три отрезка времени (рис. 35): время (а, за которое ток КЗ возрастает до тока уставки срабатывания выключателя Iу.ср; собственное время выключателя tu равное отрезку времени, за который ток изменяется от значения величины уставки (точка А) до значения, когда начинается расхождение контактов (точка Б); время гашения дуги t3, состоящее из t2, в течение которого ток после начала расхождения контактов возрастает (точки Б, В), и t3 — t2, в течение которого ток уменьшается от максимума (точка В) до нуля (точка Г).
Током уставки выключателя принято называть ток, при котором приходит в действие его механизм отключения. Время нарастания тока КЗ до тока уставки выключателя определяется параметрами цепи (омическим сопротивлением и индуктивностью). На рис. 35 показана кривая нарастания тока КЗ для случая, когда в момент, предшествовавший КЗ, в цепи не было нагрузки. Эта кривая характеризуется выражением
(6)
где ik — мгновенное значение тока КЗ, A; Ud — выпрямленное напряжение, В; Lk — индуктивность короткозамкнутой цепи, включая питающую сеть и обмотки трансформаторов, Гн; R — сопротивление короткозамкнутой цепи, Ом; t—время, отсчитываемое с момента возникновения КЗ, с.
Ток КЗ достигает значения 95% расчетной установившейся величины в течение 0,02—0,1 с в зависимости от соотношения RK и LK. Поэтому основной задачей конструкторов Б В является уменьшение отдельных составляющих tоткл. В том случае, когда ток уставки срабатывания БВ Iу.ср значительно меньше установившегося тока КЗ, а время составляет тысячные доли секунды, отключение поврежденной цепи происходит при токе КЗ, меньшем установившегося значения, что облегчает гашение дуги. Время t3 — t2, в течение которого ток КЗ уменьшается от достигнутого наибольшего значения до нуля и происходит гашение дуги, не может быть чрезмерно уменьшено вследствие возможного возникновения в цепи перенапряжения из-за большой э. д. с. самоиндукции еL = — L (di/dt). Перенапряжение нежелательно, так как оно может вызвать повторное зажигание дуги между контактами БВ. По указанным соображениям от БВ требуется большое быстродействие в отношении собственного времени t1, которое должно быть меньше 0,005 с. Кроме того, необходимо в идеальном случае до нуля уменьшить t2, в течение которого ток КЗ при разомкнувшихся контактах продолжает возрастать до наибольшего значения. Уменьшение времени t2 может быть достигнуто за счет резкого увеличения сопротивления горящей дуги. Собственное время I, зависит от принципа действия и конструкции механизма БВ, а время t2 — от конструкции дугогасительной камеры. Полное время отключения современных БВ tоткл = 0,08 с.