В ходе своего движения главный якорь 6 (рис.2 приложения) ударяет упором 20 по стержню 26, стержень приходит в движение и через рычаг 19 (рис.1 приложения) переключает блок-контакты цепей сигнализации 21. По истечении 0,5с питание катушки контактора КМ отключается. Контакты контактора КМ отключают включающий ток выключателя, и по катушке YA начинает протекать держащий ток.
Якорь свободного расцепления 7 (рис.2 приложения) не может удерживаться магнитным потоком держащего тока и отходит от магнитопровода 2 вместе со стержнями 10. Под действием пружин свободного расцепления 11 винты 12 перемещаются следом за стержнями 10, увлекая за собой изоляционные тяги 15 и подвижные контакты 16. Выключатель переходит во включенное положение, его быстродействующий привод 7 (рис.1 приложения) готов к немедленному отключению. При этом во включенном положении выбирается провал подвижных контактов 16 (рис.2 приложения) δ2=2+0,5 мм.
Если в момент включения в защищаемой цепи возникает ток, величина которого превышает величину тока уставки, то замедления в процессе отключения выключателя не происходит, т.е. обеспечивается свободное расцепление выключателя. При этом даже если после момента отключения продолжает быть нажата кнопка ВКЛ, повторного включения выключателя не происходит. Для повторного включения выключателя необходимо отпустить кнопку ВКЛ и вновь нажать ее.
Если в момент включения в защищаемой цепи возникает ток, величина которого превышает величину уставки датчиков А1, А2, то замедления в процессе отключения выключателя не происходит, то есть обеспечивается свободное расцепление выключателя.
Цепочка С10 и R23 служит для предотвращения многократных включений и отключений выключателя («звонковости») в том случае, когда аварийный ток возникает в защищаемой цепи в момент включения выключателя при нажатии кнопки ВКЛ. При нажатии и удерживании сколько угодно долго кнопки ВКЛ, на вход Dтриггера DD4.1 подается один импульс длительностью 0.1с, привод аппарата пойдет на включение, отключится включающий ток,контакты сомкнутся, датчик тока подаст сигнал на отключение держащего тока и перевод схемы в исходное состояние, но для повторного включения сигнал на входе D триггера DD4.1 отсутствует, аппарат не включится повторно. Для повторного включения необходимо отпустить кнопку ВКЛ и вновь нажать её.
1.3.4. Аварийное отключение выключателя.
При достижении током защищаемой цепи величины тока уставки срабатывают датчики А1, А2. сигнал уставки с датчиков тока через инвертор DD1.1 переводит по входу R триггеры DD4.1 и DD4.2 в исходное состояние, транзисторы держащего тока VT10 и VT11 запираются, отключается держащий ток катушки L.
Одновременно сигнал с инверсного выхода Q поступает на формирователь импульса на инверторе DD1.2, с выхода последнего импульс длительностью 200мс поступает на управляющие входы DD3.1, DD3.2, DD3.3 и DD3.4, а также на вход остановки генератора – базу VT1.
В то же время, сигналы направления с датчиков тока, поступившие на входы D триггеров DD2.1 и DD2.2 на момент отключения держащего тока, фиксируются на выходах Q триггеров DD2.1 и DD2.2, путем остановки генератора.
Далее сигналы с выходов Q триггеров DD2.1 и DD2.2 поступают на инверторы DD1.3 и DD1.4 соответственно. Сигналы с выходов DD2.1, DD2.2, DD1.3 и DD1.4 через коммутаторы DD3 на время 200мс поступают на силовые модули катушек параллельного магнитного дутья. Как результат, отсутствует обратная связь по магнитному полю между датчиком тока и катушкой параллельного магнитного дутья.
Катушки на магнитопроводе создают постоянное магнитное поле, направление которого определяется уровнем сигнала выходов направления датчиков тока. Управление катушками магнитного дутья независимое на каждый полюс, этим обеспечивается правильная работа магнитного дутья при аварийном режиме, в том числе токах утечки.
Под воздействием контактных (они же отключающие) пружин 19 (рис. 2 приложения) приходят в движение подвижные контакты 16, изоляционные тяги 15 и главный якорь 6. Движение продолжается до момента удара главного якоря 6 в демпфирующий упор 25 и образования между подвижными и неподвижными контактами зазора δ3=15±1 мм. Дуга, возникающая в момент расхождения контактов, затягивается в дугогасительные камеры под воздействием магнитного поля, создаваемого катушками магнитного дутья 29, установленными на магнитопроводах 30. Дуга растягивается между рогами 5 и 20 (рис.1 приложения), попадает в камеры, где разбивается между стальными пластинами на короткие дуги. Интенсивно охлаждаясь, дуга гаснет.
1.3.5. Оперативное отключение выключателя.
Для оперативного отключения надо нажать кнопку ОТКЛ, сигнал с которой поступает на вход DD1.1. Далее работа схемы полностью повторяет работу при аварийном отключении выключателя.
1.3.6. Отключение по входам УЗО и РМН.
Сигнал с входов УЗО и РМН через диоды поступает на базу транзистора VT4 с коллектора которого инвертированный сигнал поступает на вход DD1.1. Далее работа схемы полностью повторяет работу при аварийном отключении выключателя.
Изоляция аппарата при выпуске его с завода должна иметь требуемые изоляционные и механические свойства и должна сохранять их на достаточно высоком уровне в процессе нормальной эксплуатации под действием тепла, электрической дуги и влаги.
По ГОСТ 9219-88 «Тяговые электрические аппараты» изоляция выключателя, устанавливаемого на троллейбусы должна выдерживать в течение одной минуты испытательное напряжение переменного тока частоты 50 Гц между следующими частями выключателя:
- между выводами разомкнутых главных контактов каждого полюса при закрытых камерах - 2000В;
- между силовой цепью и корпусом – 3250В;
- между силовой цепью и цепями управления – 3250В;
- между цепями управления и корпусом – 750В;
Uр.р. = 1,25×(2×U+1500) (2.1)
Uр.р. =1,25×(2×550+1500) =3250 В
1. Промежуток между выводами разомкнутых главных контактов
Uр.р. = Uисп× Кзап, (2.2)
где Uр.р. – расчетное разрядное напряжение;
Кзап = (1,05 - 1,1) – коэффициент запаса
Uр.р. = 2000 ×1,05=2100 В
Аппроксимируем этот промежуток, как игла-игла, тогда по эмпирической фор-муле определяем допустимое расстояние по формуле (3-13) [13]
L = 12,78- Ö163.27-3,7×Uисп (2.3)
L = 12,78 -Ö163,27-3,7×3,4125 = 0,51 см
2. Промежуток между силовой цепью и корпусом (игла-заземленная плос-кость) аналогично по формуле (2.2) и (2.3)
Uр.р. = 3250 ×1,05 = 3412,5 В
L= 12,78-Ö163,27-3,7×3,4125 = 0,51 cм
3. Промежуток между силовой цепью и цепями управления (игла- игла)
Uр.р. = 3250×1,05 = 3412,5 В
L= 12,78- Ö163,27-3,7×3,4125 = 0,51 см
4. Промежуток между цепями управления и корпусом
Uр.р. = 750 ×1,05 = 787,5 В
L= 12,78-Ö163,27-3,7×0,7875 = 0,12 см
Для аппаратов низкого напряжения (до 1000 В) при обсуждении норм МЭК было решено никаких допустимых расстояний не указывать, так как они сами по себе лишь в небольшой степени определяют надежность изоляции.
Ввиду того, что выключатель устанавливается на крышу троллейбуса, для обеспечения безопасности пассажиров принимаем конструктивно изоляцион-ные промежутки на порядок больше.
Таким образом, имеем:
- между выводами разомкнутых главных контактов каждого полюса при закрытых камерах 40 мм;
- между силовой цепью и корпусом принимаем 60 мм;
- между силовой цепью и цепью управления 10 мм;
- между цепями управления и корпусом 60 мм.
2.2. Расчет токоведущей системы выключателя
Токоведущий контур выключателя обычно состоит из частей, различных по конфигурации, размерам и конструкции. К ним относятся: зажимы контактных выводов, провода, кабели, шины, стержни, перемычки, токовые (в том числе дугогасительные) катушки, контактодержатели, коммутирующие контакты, траверсы, гибкие шунты шарнирных контактных соединений, термоэлементы токовых реле и расцепители автоматических выключателей и др.
Задачей расчетов токоведущей системы выключателей является определение размеров сечения отдельных ее частей. Сечение частей в значительной степени определяет их габариты, а, следовательно, габариты аппарата. Сечение является исходной величиной для многих последующих расчетов вышеперечисленных частей аппаратов.
Исходя из формулы Ньютона, в которой один коэффициент теплоотдачи охватывает все три вида переноса тепла, получаем следующее выражение:
I2×R= Kт×S×(Jдоп- Jо), (2.4)
где:
I – номинальный ток выключателя, А
R – электрическое сопротивление, Ом
Кт – коэффициент теплоотдачи, Вт/м2 ×оС
S – площадь поверхности, м2
Jдоп – допустимая температура нагрева детали, оС
Jо – температура окружающего воздуха, оС
Из этого выражения имеем
Jдоп=I2×R/Кт×S+Jо (2.5)