Устройство и принцип работы.
Выключатели АБ-2/4 имеют магнитопровод в виде стального прямоугольного бруска 14 (рис. 39), к которому с одной стороны прикреплен стержень 11 держащей катушки 13, а с другой — сердечник 16 в виде перевернутой буквы П, состоящий из изолированных один от другого листов стали. Конец стержня 11 соединяют с бруском 8, на котором шарнирно на оси 22 размещается специальной формы рычаг 9. Между щеками этого рычага закреплен якорь 19. На конце бруска 8 помещается регулировочный винт 21 для изменения воздушного зазора и тем самым регулировки тока уставки срабатывания выключателя.
На правый конец П-образного сердечника надета включающая катушка 15, а на левый —размагничивающий виток 17 катушки главного тока и вспомогательная калибровочная катушка 18. В положении Включено якорь 19 плотно притянут к сердечнику 16 со стороны включающей катушки и удерживается в таком положении магнитным потоком держащей катушки 13, по которой протекает ток от источника оперативного постоянного тока. В положении Отключено якорь 19 под действием отключающих пружин 6 прижат к сердечнику 16 со стороны размагничивающего витка 17.
Для перевода якоря 19 в положение Включено необходимо подать во включающую катушку 15 ток такого направления, при котором магнитные потоки катушек 13 и 15 имели бы одинаковое направление. При переходе якоря 19 в положение Включено растягиваются пружины 6, которые стремятся повернуть контактный рычаг 4 вокруг оси 3 до замыкания подвижного контакта 2 с неподвижным контактом 1. Однако этому препятствует якорек 12, притягиваемый к скошенной части П-образного сердечника в момент подачи тока во включающую катушку 15. Якорек 12 через тягу 10 воздействует на скобу 5, которая, нажимая на хвостовик рычага 4, не позволяет замкнуться подвижному контакту 2 с неподвижным контактом 1. При снятии напряжения о включающей катушки якорек 12 удерживается на П-образном сердечнике только силой магнитного потока держащей катушки, которая легко преодолевается пружинами 6. Пружины, воздействуя на рычаг 4, поворачивают его вокруг оси 3 и замыкают подвижной и неподвижный контакты. Натяжение пружин для создания необходимой скорости движения контакта 2 обеспечивается винтом 7. При включенном положении выключателя ток проходит от неподвижного контакта 1 через подвижной контакт 2, гибкое соединение 23, параллельно соединенные виток 17 главного тока и индуктивный шунт 20.
Оперативное отключение выключателя производится путем снятия напряжения с держащей катушки 13, после чего растянутыми пружинами 6 подвижной контакт 2 быстро отводится от неподвижного контакта.
Выключатель АБ-2/4 поляризованный, т. е. срабатывает при протекании токов КЗ и перегрузок определенного направления и не реагирует на протекание токов противоположного направления. На тяговых подстанциях постоянного тока данный выключатель используется для защиты питающих линии контактной сети напряжением 3 кВ.
Рис. 39. Устройство выключатели АБ-2/4
Автоматическое отключение выключателя АБ-2/4 основано на перераспределении магнитных потоков при КЗ и перегрузках в защищаемой цепи. В П-образном сердечнике поток держащей катушки Фдк ввиду наличия воздушного зазора разветвляется на две неравные части — ФдК. Поток витка главного тока Ф, направленный в правом конце П-образного сердечника встречно потоку держащей катушки Фдк, представляет для него большое магнитное сопротивление, вследствие чего ФдК вытесняется в левый конец сердечника 16. Вытеснение магнитного потока держащей катушки в параллельный участок магнитной цепи (левый конец сердечника) уменьшает действующую на якорь магнитную силу правого конца и увеличивает магнитную силу левого конца П-образного сердечника. Такое перераспределение магнитных сил обеспечивает совместно с пружинами 6 быстрое переключение якоря 19 из положения Включено в положение Отключено. При нормальном режиме работы питающей линии вытесняющее действие магнитного потока витка главного тока незначительно, и якорь 19 удерживается магнитным потоком держащей катушки в положении Включено.
Ток уставки срабатывания БВ регулируется изменением магнитного сопротивления путем изменения зазора между левым концом бруска 8 и сердечником 16 с помощью винта 21. Ток срабатывания тем больше, чем больше зазор между винтом 21 и левым концом сердечника 16. В отличие от выключателей других типов в выключателе АБ-2/4 предусмотрена калибровочная катушка 18, которая позволяет настраивать выключатель на ток уставки срабатывания без включения размагничивающего витка 17 от специального многоамперного низковольтного агрегата. Калибровочная катушка представляет собой многовитковую катушку, при протекании через которую небольших токов создаются такие же ампер-витки, как и при протекании большого тока по размагничивающему витку главного тока.
Быстродействие выключателя зависит как от скорости возрастания тока, так и от величины последнего. При большом токе быстродействие обеспечивается в основном электромагнитными силами, а при малом токе или перегрузках — силами пружин. Для повышения быстродействия отключения КЗ выключатель АБ-2/4 снабжен индуктивным шунтом 20 с большой индуктивностью. Этот шунт включен параллельно витку 17 главного тока. При нормальном режиме индуктивное сопротивление шунта незначительно и шунт практически не влияет на перераспределение токов в параллельной цепи «индуктивный шунт — виток главного тока». Когда возникает КЗ в защищаемой цепи, то резкое возрастание тока вызывает скачкообразное увеличение индуктивного сопротивления шунта, вследствие чего большая часть тока КЗ протекает через виток главного тока. Резкое возрастание тока в главном витке благодаря влиянию шунта вызывает ускоренное действие механизма и тем самым способствует уменьшению собственного времени выключателя.
На рис. 40 показан выключатель АБ-2/4 с дугогасительной камерой, на котором обозначены следующие узлы и детали: 1 — рама; 2 — индуктивный шунт; 3 — калибровочная катушка; 4 — регулировочный винт; 5 и 7 — шины электрической цепи, в которую включен БВ; 6 —катушка магнитного дутья; 8 — магнитопровод с разветвленными полюсами; 9 — дугогасительная камера; 10 — пламегасительные решетки; 11 — контактный рычаг; 12 — держащая катушка; 13 — коммутатор с замыкающими и размыкающими блок-контактами; 14 — включающая катушка; 15 — магнитопровод; 16 — виток главного тока; 17 — П-образный сердечник; 18 — опорные изоляторы.
Рис. 40. Общий вид выключателя АБ-2/4
Схема управления выключателем АБ-2/4.
Держащая катушка 13 (рис. 41) находится все время под напряжением. Для включения БВ нажимают кнопу КнП; образуется цепь 32-29, и ток проходит по обмоткам контактора КВА и блокирующего реле БВА. Сопротивление обмотки контактора КВА в 2,5 раза больше сопротивления обмотки блокирующего реле БВА. Поэтому ток в цепи вначале имеет небольшую величину, достаточную для срабатывания только контактора. Контактор КВА своим контактом подает напряжение на включающую катушку 15 (цепь 34-31). После притяжения якоря выключателя к сердечнику включающей катушки контактная стойка (коммутатор) под действием рычажной системы шунтирует своими контактами АЗ катушку контактора КВА и все напряжение оперативного тока приходится тогда на катушку блокирующего реле БВА (цепь 26-АЗ-БВА-КнП-29). В цепи катушки реле БВА значительно возрастает ток, оно срабатывает и своими контактами БВА еще раз шунтирует обмотку контактора КВА (цепь 25-контакты ДБЛ-катушка БВА-КнП-29).
Рис. 41. Схема управления выключателем АБ-2/4
Вследствие шунтирования обмотки контактор КВА своим контактом размыкает цепь включающей катушки, после чего под действием пружин 6 замыкаются главные контакты 1 и 2. Блокирующее реле БВА обеспечивает независимость времени включения выключателя от времени замкнутого положения кнопки КнП и не позволяет БВ включиться повторно при замкнутом положении кнопки КнП в случае отключения БВ о г тока КЗ. Это происходит потому, что контактами реле БВА шунтирована катушка контактора КВА, вследствие чего даже при замкнутой кнопке КнП она не может возбудиться и своими контактами не создает цепь на включающую катушку 15.
Как любой выключатель, АБ-2/4 имеет механизм свободного расцепления, который состоит из якорька 12, тяги 10 и стопорной скобы 5. Принцип свободного расцепления в отключающем механизме выключателя осуществляется за счет того, что якорь 19 под действием импульса тока во включающей катушке переходит из положения Отключено в положение Включено до замыкания контактов 1 и 2. Замыкание этих контактов, как показано выше, происходит только при отсутствии напряжения на включающей катушке. Этим обеспечивается отключение выключателя при замыкании контактов 1 и 2 на цепь КЗ.
Для отключения выключателя кнопкой КнС размыкают цепь 30-27 держащей катушки 13. Вследствие исчезновения удерживающего магнитного потока контактный рычаг под действием пружин поворачивается и главные контакты быстро расходятся.
Автоматическое отключение выключателя происходит при протекании тока уставки через виток главного тока 17 в результате перегрузки или КЗ питающей линии.
Об отключенном положении выключателя сигнализирует зеленая лампа ЛЗ, цепь 24-25 которой замыкается блок-контактами А2, а о включенном положении — красная лампа ЛК через блок-контакты А1.
Резистор R предназначен для регулирования тока держащей катушки, а резистор Rр — для создания цепи разряда опасной для держащей катушки э. д. с. самоиндукции, возникающей при ее отключении. В цепь Rр включен диод Д, который исключает протекание тока через Rр при замкнутой кнопке КнС, чем сокращают расход энергии. Последовательно с контактами 1 и 2 включена катушка магнитного дутья 24, магнитный поток которой обеспечивает гашение дуги в дугогасительной камере БВ.
