Аппараты распределительных устройств низкого напряжения - Автоматы ВАБ-2

4-4. ЛИНЕЙНЫЕ И КАТОДНЫЕ БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИЕ АВТОМАТЫ СЕРИИ ВАБ-2

Однополюсные поляризованные автоматы серии ВАБ-2 имеют номинальные токи 600—3 000 а и номинальные напряжения постоянного тока до 3 300 в [ Л. 4-2, 4-3; 4-4, 4-5]. Они относятся к группе автоматов с удерживающим электромагнитом и магнитопружинным отключением. Их выпуск начался в конце 30-х годов.

Конструкция ВАБ-2 изображена на рис. 4-10. В положении «включено» включающая катушка 4 отключена, а удерживающая катушка 6 создает поток Фь который замыкается через стальные ярма 1 и 2 и прижимает поворотный якорь 7 к правому полюсу П-образного сердечника 3. Подвижные контакты 12 прижимаются к неподвижным контактам 13 пружиной 9, которая может поворачивать контактный рычаг 10 вокруг оси 11 до полною исчезновения зазора В.

В якоре автоматов, предназначенных для отключения сверхтоков прямого направления, поток главного тока Фг, созданный катушкой 5, направлен против потока Фь удерживающего якорь, и при недопустимо большой величине прямого тока якорь под влиянием потока Фг поворачивается вокруг оси 8 налево до упора. Это вызывает размыкание контактов, так как поворотный рычаг, на котором расположен якорь, увлекает за собой контактный рычаг (зазор В становится равным нулю).

Рис. 4-10. Быстродействующий автомат ВАБ-2.

У автоматов, предназначенных для отключения обратных токов, катушка главного тока включена так, что при обратном токе она размагничивает якорь и отключает автомат аналогично вышеуказанному. Быстрота срабатывания достигается тем, что удерживающий поток не уничтожается, а только вытесняется из правой части П-образного сердечника в параллельно включенный левый участок. Вместо того чтобы удерживать, он способствует отключению. Уставка на ток срабатывания регулируется винтом 16 путем изменения воздушного зазора А, через который проходит часть потока Фг.

Включение автомата осуществляется путем кратковременной подачи на включающую катушку 4 напряжения, что приводит к перебросу якоря в крайнее правое положение. Таким образом, постоянный ток Ф1 удерживающей катушки фиксирует якорь в двух крайних положениях, а потоки катушек главного тока и включающей осуществляют перевод якоря из одного положения в другое без существенного изменения потока Фь Эта кинематика отличает конструкцию ВАБ-2 от других и обеспечивает ее относительную простоту и надежность.

В положении «отключено» якорек 14 лежит на торце сердечника 3. При подаче напряжения на включающую катушку 4 якорек удерживается в этом положении. Поэтому, пока имеется напряжение на катушке 4, между контактами 12 и 13 есть зазор, так как контактный рычаг 10 удерживается от включения скобой 15, связанной с якорьком 14. После снятия напряжения со включающей катушки якорек 14 отрывается от сердечника, рычаг 10 поворачивается и размыкает контакты. Если бы этого не было, то при включении автомата на цепь, в которой есть короткое замыкание, отключение было бы замедлено, так как магнитодвижущая сила включающей катушки направлена против магнитодвижущей силы катушки главного тока. Кроме того, в случае отсутствия скобы 15 было бы возможно многократное повторное включение весь период времени, пока на включающей катушке есть напряжение.

Для повышения быстродействия автомата при большой скорости нарастания тока в выключателях на токи 2 000 и 3000 а устанавливается индуктивный шунт. Для этого катушка главного тока сделана из двух параллельно соединенных витков разного сечения, навитых противоположно друг другу. На выводной конец витка меньшего сечения надет замкнутый магнитопровод из электротехнической стали. При установившемся режиме главный ток разветвляется по виткам соответственно их активным сопротивлениям. Результирующие ампер- витки равны разности токов витков. При быстром нарастании общего тока благодаря большому индуктивному сопротивлению витка с магнитопроводом ток там будет мало увеличиваться, а ток в витке без магнитопровода будет увеличиваться быстро, что подведет к гораздо большей скорости роста результирующих ампер-витков, чем в случае распределения тока в соответствии с активными сопротивлениями ветвей.

Электрическая дуга гаснет в продольных узких щелях асбестоцементной камеры. При напряжениях свыше 600 в, кроме основной сериесной дугогасительной кА- тушки, создающей магнитное поле, выбрасывающее дугу из области между контактами, имеется еще вспомогательная катушка. Ток к выводам вспомогательной катушки подводится через добавочные рога, на которые перебрасывается дуга в процессе ее движения.

Для защиты одного отдельно работающего агрегата применяют один автомат, контакты которого включены в главную цепь (в случае ртутных выпрямителей в цепь катода). Для защиты каждого из агрегатов, работающих параллельно с другими или работающих на приемники с противоэлектродвижущей силой, надо примените два автомата: один — для защиты при коротком замыкании во внешней цепи (поляризованного на прямой ток) и второй — для защиты при внутренних повреждениях агрегата (поляризованного на обратный ток).

Рис. 4-11. Принципиальная схема управления автоматом ВАБ-2. КД — удерживающая катушка; КВ— включающая катушка; CP —разрядное сопротивление для снижения перенапряжения при отключении; К—контактор; РБ— блокировочное реле; ДС — добавочное сопротивление для регулирования; БА—блок- контакты автомата; Л3 — зеленая лампа;

ЛК—красная лампа.

Принципиальная схема управления одним выключателем изображена на рис. 4-11. При нажатии кнопки ВКЛ срабатывает только контактор/С, так как ток в цепи недостаточен для срабатывания реле РБ. После подачи напряжения на катушку KB автомат включится, его блок-контакты БА зашунтируют катушку контактора, при этом включится РБ и еще раз зашунтирует катушку контактора. B описанной схеме при отключении, автомата катушка контактора остается зашунтирован- ной контактами реле РБ, и самопроизвольных повторных включений не будет, даже если кнопка ВКЛ останется нажатой. Повторное включение возможно только после отпускания и нажатия на кнопку ВКЛ. При параллельной работе автоматов включающие катушки должны быть включены параллельно, а удерживающие последовательно для того, чтобы при сгорании одной из катушек отключались оба автомата. Автоматы должны быть электрически сблокированы так, чтобы исключалась возможность работы только одного автомата.

Таблица 4-1

Данные автоматов ВАБ-3

|Л. 4-2]. Некоторые данные автоматов приведены it табл. 4-1.

Разброс токов срабатывания не превышает ±6% тока уставки. Собственное время отключения автомата находится в пределах 1,5 — 5 мсек при скорости нарастания тока не менее 2-106 а!сек и установившемся значении тока короткого замыкания не менее 4:0 кА. Полное время отключения при скоростях нарастания тока (2 — 3) • 106 а/сек в неиндуктивной цепи составляет не более 20 мсек.

Автоматом не следует отключать токи, меньшие 20% номинального, так как при этом возможно затяжное горение дуги. Автомат может работать при величине напряжения вспомогательной цепи, находящейся в пределах 80—110% номинальной, которая равна 110 или 220 в. При 110% номинального напряжения катушка допускает 10 включений подряд. Мощность, длительно потребляемая удерживающей катушкой, равна 120 Вт. Мощность, кратковременно потребляемая включающей катушкой, равна 10 кет.

При включении нагруженной цепи магнитное поле тока сериесной катушки автомата будет создавать усилие, противодействующее усилию, развиваемому включающей катушкой. Поэтому автоматом прямого тока не допускается включение тока больше 50% тока уставки (при 80% напряжения цепи управления), а автоматом обратного тока не допускается включение тока больше номинального.

Автомат испытывается на 2 000 включений без тока при номинальном напряжении, цепи включающей катушки и на 25 включений при напряжении 110% номинального.

Преимуществами автоматов ВАБ-2 перед описанными выше конструкциями являются относительная простота и компактность, являющиеся следствием применения описанной выше кинематики. Здесь отсутствуют сильные пружины, оттягивающие якорь. Поэтому нет больших электромагнитных приводов или включающих катушек, как в автоматах БДА, изображенных на рис. 4-4. Более того, функции включения и отключения совмещены в одной магнитной системе, поэтому вовсе нет отдельных электромагнитных приводов, имеющихся в других конструкциях. Отсутствуют и сложные механизмы свободного расцепления, имеющиеся в автоматах, изображенных на рис. 4-6.

Важными преимуществами конструкции ВАБ-2 перед БДА является то, что исключена возможность отказа в отключении автомата при быстром росте тока из-за перемагничивания якоря и мало влияние колебания вспомогательного напряжения на ток уставки.

К недостаткам автомата относятся: отсутствие не- поляризованного исполнения, недостаточная разрывная способность (для современных мощных установок), чрезмерная трудоемкость в изготовлении (при требующемся большом выпуске), необходимость в постоянном питании катушки.

У автоматов обратного тока ВАБ-2 для облегчения гашения дуги рекомендуется нижеследующим способом ускорить отключение цепи при обратных зажиганиях. В обычной схеме катодный автомат срабатывает не раньше, чем ток, в цепи катода изменит направление на обратное (на что требуется 3 — 7 мсек) и достигнет тока уставки, Для ускорения отключения можно воспользоваться тем, что в анодной цепи скорость изменения тока при обратном зажигании значительно больше, чем в катодной. Для этого катушка главного тока заменяется многовитковой, получающей питание от заряженного конденсатора в момент замыкания контактов быстродействующего анодного реле [Л. 4-21]. Конденсатор заряжается через дополнительное сопротивление от выпрямительного устройства. При 162 витках отключающей, катушки, емкости конденсатора 300 мкф и напряжении на нем 500. в время от момента замыкания контактов анодного реле до начала расхождения контактов автомата составляет 2 мсек, и можно разомкнуть контакты еще до того, как ток в цепи катода изменит направление.

Указанные выше недостатки iBAB-2 привели к необходимости разработки других конструкций линейных и катодных автоматов.