- КОНСТРУКЦИЯ ДУГОГАСИТЕЛЬНЫХ
УСТРОЙСТВ И ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ ПО ИХ ЭКСПЛУАТАЦИИ
Дугогасительная камера. Основание дугогасительной камеры представляет собой прямоугольную коробку (рис. 8), собранную из текстолитовых, гетинаксовых или стеклотекстолитовых плит 14, 17. Для правильного распределения магнитного потока скрепление этих плит выполнено с помощью диамагнитных (латунных) шпилек 13. Изоляционные плиты должны иметь хорошую электрическую прочность, малое водопоглощение и не допускать образования токопроводящих дорожек. Токопроводящие угольные дорожки ла .внутренних стенках коробок камер могут появляться вследствие соприкосновения с горячими газами, которые из области дуги просачиваются в щели между дугогасительными пластинами. Появление оплавлений внутренних стенок камер, закопченность и т. п. изменения ухудшают гашение дуги и могут создать условия для внутренних перекрытий.
Нижняя часть боковых стенок камеры, где расположены дугогасительные контакты и наклонные участки дугогасительных рогов, облицована гладкими керамическими плитами 12 толщиной 20 мм. Применение гладких плит обусловлено тем, что нижняя часть камеры — это основная зона горения дуги и удаление горячих газов 30 из нее должно происходить с возможно большей скоростью. Опыты облицовки нижней части камер плитами с пазами показали неудовлетворительную работу камер из-за скопления газов в неровностях облицовки. Толщина облицовочных плит выбрана таким образом, чтобы получить наиболее рациональную ширину нижней внутренней зоны камеры, от чего зависят условия боковых смещений дуги и скорость ее движения вверх под действием воздушных потоков.
В качестве материала плит принята керамика, обладающая достаточно высокой электрической прочностью и дугостойкостью, малым газовыделением и водопоглощением. Плиты должны быть без заметных искривлений, с ровными верхними торцами. На выступы верхних торцов облицовочных плит опирается пакет 8 керамических пластин дугогасительной решетки. Важно, чтобы пакет дугогасительной решетки прижимался к верхнему торцу плиты 12 по всей ее длине. При наличии зазора между ними горячие газы могут проникнуть к внутренним стенкам коробки камеры и, как указывалось выше, это приведет к дополнительному газовыделению, образованию токопроводящих дорожек и, следовательно, ухудшению дугогашения. Для предотвращения образования проводящих дорожек в зоне расположения стыков пластин дугогасительной решетки и нижних облицовочных плит внутренние стенки камеры могут покрываться фторопластовой лентой толщиной 40 мкм.
Дугогасительная решетка, где происходит охлаждение и разрыв дуги, образуется за счет различных вырезов в пластинах и промежутков между ними. Принцип образования дугогасительной решетки поясняет рис. 9. Дугогасительная решетка состоит из пластин с левым и правым вырезами (рис. 9, а). Пластины собираются с чередованием — пластина 18 накладывается на вторую 19, затем следует пластина 18 и т. д. (рис. 9, бив). Зазор между пластинами создается дистанционными прокладками 21 из асбестового шнура. Поскольку вырезы пластин суживаются кверху и вершины вырезов смещены относительно друг друга (размер б на рис. 9, б), пространство между пластинами получается заполненным чередующимися выступами.
Из рис. 9, в (сечения I — I, II — II, III —III) видно, что криволинейные выступы пластин по мере подъема увеличиваются, поэтому увеличивается расстояние между опорными точками дуги.
Так, если в сечении /—/ траектория дуги (положение В на рис. 9, в) представляет
Рис. 9. Конструктивная схема дугогасительной камеры.
а — керамические пластины с левым и правым вырезами; б — расположение пластин в дугогасительной решётке; в — разрезы дугогасительной решетки и траектория дуги; г — общий вид; В, Г, Д—положения дуги. Обозначения 1, 11, 14, 17 соответствуют рис. 8 18, 10—пластины с левым и правым вырезами; 20—полюс магнитною дутья; 21—дистанционные прокладки- -асбестовый шнур
линию, близкую к прямой, то в сечении II — II (положение Г) расстояние между контактами может быть перекрыто дугой только по лабиринтам между выступами пластин, т. е. по зигзагообразной линии. В сечении III— III величина зигзагов еще больше увеличивается, а это значит увеличивается общая длина дуги. Из рис. 9, в можно также заключить, что по мере подъема дуги вверх не только изменяется ее траектория, но увеличивается поверхность соприкосновения с пластинами, так как дуга вынуждена огибать большую поверхность выступов. Следовательно, в сечении III — III происходит более интенсивный отбор тепла пластинами.
Для хорошей работы дугогасительной камеры материал пластин должен иметь высокие термодугостойкость, теплоемкость и теплопроводность, хорошую электрическую прочность при высоких температурах и малое водопоглощение. В настоящее время керамические пластины изготовляются из кордиерита, представляющего собой смесь талька, электрокорунда и нескольких сортов специальной глины. Эта смесь подвергается помолу с последующим добавлением связующего материала. Оформление пластин производится методом полусухого прессования при давлениях 200-—600 кгс/см2, после чего их обжигают при температуре свыше 1000°С.
Электрическая дуга может успешно погаснуть, если при соприкосновении с пластинами камер тепло дуги будет интенсивно отбираться пластинами, т. е. будут созданы условия для быстрой деионизации. При этом пластины, отбирая тепло дуги, не должны обгорать, т. е. менять свою форму; на пластинах не должны появляться трещины, сколы и т. п. механические повреждения. После погасания дуги пластины должны быстро отдать свое тепло в окружающий воздух. От времени остывания после погасания дуги зависит способность выключателя к повторным включениям-отключениям. Если пластины будут долго сохранять запасенное при гашений тепло, выключатель значительное время не будет способен к повторным включениям-отключениям больших токов. Материал пластин не должен резко снижать свое электрическое сопротивление, в том числе и по поверхности в период всего горения дуги. Если сопротивление пластин резко упадет при повышении температуры, то по поверхности пластин может произойти пробой межконтактного промежутка под действием восстанавливающегося напряжения и дуга не погаснет- Чем меньше газовыделений при соприкосновении дуги с пластинами, тем меньше давление в камере и лучше условия перемещения и гашения дуги.
Кордиеритовая керамика, которая в основном используется для изготовления пластин дугогасительных камер, обладает достаточно высокой термодугостойкостью. Но эффективный отбор тепла дуги пластинами находится в ограниченных пределах по времени, в связи с чем горение дуги максимальных токов в камере не должно быть больше двух-трех полупериодов. При больших временах горения дуги в камере пластины нагреваются, ухудшается отбор ими тепла и замедляется процесс деионизации. Ограничено время горения дуги между контактами и до затягивания ее в камеру. Считается, что если при отключении предельных токов это время будет больше 0,01 с, то пластины получат предварительный нагрев и после затягивания дуги в решетку отбор тепла будет неудовлетворительным.
Теплоемкость и теплопроводность пластин в основном определяет их количество и в конечном счете конструкцию и размер камеры. Чем выше теплопроводность пластин, тем эффективнее отбор тепла дуги и тем меньшее их количество требуется для создания дугогасительной решетки. Поэтому способами увеличения отключающей мощности камер могут быть как увеличение количества пластин, а это значит увеличение размеров камер, так и использование материалов с лучшей тепловой емкостью и теплопроводностью, т. е. получение того же эффекта с меньшим количеством пластин. С эксплуатационной точки зрения последнее, конечно, предпочтительнее.
В настоящее время у большинства выключателей камеры набираются из 41—43 пластин. В камерах выключателей с мощностью отключения свыше 300 MB-А количество пластин может быть увеличено до 55—60.
Вырезы на пластинах имеют такую форму, что при движении дуги длина ее увеличивается и при этом отбор тепла происходит все новыми холодными участками поверхности. Из рис. 10 видно, что вырезы пластин постепенно суживаются и переходят в верхней части в вертикальную щель высотой 25 и шириной 2 мм. Как правило, при больших токах дуга останавливается у входа в вертикальную щель, благодаря чему уменьшается термическая нагрузка на материал пластин. Кроме того, такая форма пластин с вертикальной щелью более технологична и позволяет уменьшить механические напряжения в материале, возникающие при изготовлении пластин.
Рис. 10. Керамические пластины для дугогасительных решеток.
Пластины рис. 10, б отличаются от обычных пластин рис. 10, с наличием перемычки в нижней JI-образной части выреза. Исследования Всесоюзного электротехнического института имени В. И. Ленина показали, что такие пластины имеют повышенную механическую прочность и термодугостойкость. После большого числа отключений токов короткого замыкания до 42 кА при напряжении 6 кВ пластины сохранили свою целостность. Кроме того, предполагается, что перемычка будет создавать препятствие для сброса дуги вниз. Пластины другой модификации рис. 10, в имеют специальный бортик с канавкой для уплотнения. Все пластины имеют толщину 5 мм.
Для увеличения предельных токов отключения, особенно выключателей 10 кВ, проводились опыты по применению пластин толщиной 3,5 мм, что позволяло при том же размере камеры разместить в ней большее количество пластин, обеспечив тем самым растяжение дуги на большую длину Окончательное решение по форме пластин (имеется в виду дальнейшее усовершенствование дугогасительных камер), а особенно по их толщине, связано с качеством материала, из которого они будут изготовляться.
Если дугогасительная решетка собирается из пластин без бортиков, то расстояние между ними устанавливается с помощью асбестового шнура. На рис. 11 показаны пластины с дистанционными прокладками из асбестового шнура.
Рис. 11. Керамические пластины с дистанционными прокладками.
Обозначения соответствуют рис. 9.
Шнур 21 приклеивается к краям пластин с помощью клея БФ, клея из поливинилацетатной эмульсии или эпоксидной смолы с кварцевым наполнителем. Клей должен обеспечивать достаточную механическую прочность пакета пластин при максимальных давлениях, которые возникают в камере в момент отключения максимальных токов. Кроме того, склейка должна быть такой, чтобы при необходимости асбестовый шнур можно было легко отделить от пластины, например, обычным ножом. При соприкосновении с дугой клей не должен выделять копоти, которая могла бы повлиять на процесс гашения дуги.
Склейка является трудоемкой и ответственной операцией. Если асбестовый шнур не будет плотно прилегать по всему бортику пластины, образуются щели, через которые горячие газы дуги могут проникнуть к боковым стенкам камеры. Вследствие излишнего количества клея асбестовый шнур может сделаться жестким и не обеспечит должного уплотнения. Зазоры между пластинами 3,5±0,2 мм выбраны экспериментальным путем по результатам отключения токов до 40 кА.
Опыты отключения значительных токов электромагнитными выключателями с камерами, у которых зазоры между пластинами были больше или меньше 3,б±0,2 мм, подтвердили нежелательность таких отклонений. Увеличение зазоров приводит к более быстрому движению дуги по камере, что в свою очередь уменьшает местный разогрев поверхности керамики и позволяет быстрее выбрасывать горячие газы из камеры Но при больших токах быстро передвигающаяся дуга не успевает отдать свое тепло пластинам в необходимом количестве и в верхнем крайнем положении (положение Д рис. 8. а), сопротивление дуги будет недостаточно большим. Возникает вероятность перегрева пластин в верхних частях вырезов, а также вероятность перекрытия по верхнему объему камеры. Уменьшение зазоров приводит к более медленному подъему дуги и вместе с тем обеспечивает более тесный контакт между дугой и охлаждающими пластинами; усиливается отбор тепла от дуги, усиливается ее деионизация. Однако при малой скорости движения дуги может произойти местный перегрев пластин, затруднится удаление горячих газов из камеры и ухудшится теплообмен, вследствие чего дуга может не погаснуть.
Пластины укладывают в камеру в строгом чередовании. Первая пластина со стороны рога неподвижного контакта прикладывается к лотку стороной без асбестовой прокладки. Если вырез этой пластины находится справа, то следующая за ней пластина должна иметь вырез слева. После того как все пластины пакета уложены в камеру, необходимо каждую пластину в отдельности плотно прижать к нижней плите, нажимая на ее верхний торец какой-либо прокладкой. Иначе говоря, при сборке пластин в пакет их нижние торцы должны быть выравнены таким образом, чтобы не могло образоваться заметного зазора между верхним торцом керамической плиты и пакетом пластин по всей поверхности их соприкосновения.
Весь пакет помещается между керамическими лотками. Для установки последних пластин уже собранный пакет плотно сжимается, после чего вдвигаются последние пластины. Не допускается ставить пластины без зазора или поворачивать их дистанционными прокладками друг к другу. При сборке дугогасительной камеры необходимо обращать внимание на уплотнения пластин между собой, а также на то, чтобы крайние пластины плотно прилегали к лоткам. Если имеющийся зазор между пакетом и лотком не позволяет вставить дополнительную пластину, то необходимое уплотнение должно быть достигнуто за счет прокладок из листовой фибры, закладываемых сзади лотка, связанного с рогом подвижного контакта. Фибровые прокладки одновременно служат своего рода амортизатором и предохраняют довольно хрупкие керамические детали от механических повреждений при сборке и установке камеры.
При сборке дугогасительных камер из пластин с бортиками значительно легче выдержать необходимые расстояния и получить хорошее качество уплотнений. Однако в силу более сложной технологии изготовления такого рода пластин их применение не получило еще большого распространения.
Объем камеры над дугогасительными пластинами делится на три части двумя фибровыми козырьками 7 (рис. 8), которые препятствуют перекрытиям сверху по горячим газам. Асбестовые прокладки 16 приклеены снизу к фибровым козырькам и должны плотно прижиматься к пластинам дугогасительной камеры Этим дополнительно ограничивается возможность подъема камеры вверх от давления газов в период разрыва дуги. Основное же закрепление керамической решетки обеспечивается ее плотной посадкой между торцевыми лотками. Исходя из требований к материалу, соприкасающемуся с дугой, лотки, между которыми располагается пакет пластин, изготовляются также из керамики. Форма лотков обеспечивает свободное удаление горячих газов из области дугогасительных рогов из камеры наружу. Дугогасительные рога 1 и 11 (рис. 8), расположенные в нижней части камеры, представляют собой медные шинки с прорезью для лучшей вентиляции пространства между лотком и крайними пластинами. Оптимальная форма дугогасительных рогов и их наиболее правильное размещение над контактами найдены опытным путем. Особое значение имеет расположение рога над неподвижным дугогасительным контактом. Расстояние между рогом и неподвижным контактом определяет, во-первых, время переброса тока с неподвижного контакта на рог, во-вторых, влияет на время горения участка дуги между неподвижным контактом и рогом, т. е. в конечном счете на время от начала расхождения контактов до начала работы электромагнитного дутья.
Переход тока с главных контактов в катушку электромагнитного дутья определяется довольно сложными взаимосвязанными физическими явлениями. В момент переброса дуги на рог неподвижного контакта промежуток между рогом и контактом сильно ионизируется и там возникает вспомогательная дуга. При этом, с одной стороны, сила тока, ответвляющегося в катушку, зависит от падения напряжения на вспомогательной дуге: чем меньше это падение напряжения, тем меньше ток в катушке магнитного дутья. С другой стороны, падение напряжения в катушке магнитного дутья при протекании по ней тока препятствует погасанию вспомогательной дуги. При малых расстояниях между рогом и контактом вспомогательная дуга может гореть до перехода тока через нуль, шунтируя катушку и практически исключая электромагнитное дутье. При больших расстояниях между неподвижным контактом и его рогом, особенно в период отключения токов до 1 000 А, когда ограничена интенсивность электромагнитного дутья, может иметь место длительное горение главной дуги между дугогасительными контактами, и переход тока в катушку происходит спустя лишь несколько полупериодов.
Если ток дуги перейдет в катушку электромагнитного дутья в конце полупериода, дуга не сможет затянуться в дугогасительную решетку, так как малому току соответствует малая сила электромагнитного дутья. В этом случае дуга еще до перехода тока в катушку будет гореть, не заходя в керамическую решетку, выделяя больiiioe количество раскаленных газов и разогревая керамические пластины. После окончания переброса дуга начинает подниматься в вырезах пластин, достигает верхушек вырезов и может там задержаться до следующего нулевого значения. Керамика и окружающий воздух сильно раскалятся, отбор тепла от дуги замедлится, а сопротивление не увеличится, а уменьшится. В этом случае сопротивление дуги перед переходом тока через нуль мало, а значит мало и падение напряжения в ней. Вследствие этого под действием большого восстанавливающегося напряжения (восстанавливающееся напряжение в этом случае из-за значительного сдвига фаз между током и напряжением сети приближается к амплитудному значению) межконтактный промежуток после перехода тока через нуль может быть вновь пробит и дуга будет вынуждена гореть следующий полупериод высоко в пластинах. При длительном горении дуги в камере накапливается большое количество горячего газа, сопротивление сильно нагретых пластин падает, появляются большие остаточные токи и камера может отказать в дугогашении.
Считается, что работа камеры при отключении токов к. з. будет успешной, если переход тока в катушку магнитного дутья будет заканчиваться за 35 — 40° эл. до перехода тока через нулевое значение; при этом длительность горения дуги, как правило, не превышает 0,02 с.
В большинстве случаев дуга гаснет в момент второго перехода тока через нулевое значение. Вместе с тем в процессе испытаний было установлено, что при небольших значениях тока дуга может успешно погаснуть при третьем и даже при четвертом переходе через нуль. При больших же значениях отключаемого тока горение дуги в течение третьего полупериода отрицательно сказывается на отключающей способности камеры.
Время перехода тока с контактов в катушку магнитного дутья зависит от формы дугогасительных контактов, скорости их размыкания, расположения дугогасительного рога над неподвижным контактом и количества витков в катушке электромагнитного дутья. В отношении дугогасительного рога опытным путем было установлено, что лучшие результаты перехода тока в катушку магнитного дутья обеспечиваются, когда расстояние между верхней кромкой неподвижного дугогасительного контакта и нижней плоскостью рога составляет 30 мм (изоляционная накладка во внимание не принимается), а расстояние между торцами контакта и рога по горизонтали 75 мм (рис. 12).
Рис. 12. Размещение дугогасительного рога над неподвижным контактом.
1 — дугогасительный рог неподвижного контакта (обозначения на рис. 8); 22 - изоляционная прокладка; 23 — дугогасительный контакт; 24 — рабочий контакт.
На рис. 13 показаны осциллограммы изменений тока и напряжения при отключении электромагнитным выключателем тока 1,5 и 4 кА при напряжении 10,5 кВ. На
Рис. 13. Осциллограммы изменений тока и напряжения при отключении электромагнитным выключателем типа ВЭМ-10К тока 1,5 кА (а) и 4 кА (б).
1 —ток, проходящий через выключатель, U — напряжение на контактах выключателя; /к м д—ток в катушке электромагнитного дутья; At—время от начала расхождения контактов выключателя 1—1 до появления тока в катушке электромагнитного -дутья 2—2.
осциллограммах видно, что ток в катушке электромагнитного дутья в обоих случаях появляется в моменты, близкие к амплитуде основного тока, проходящего через выключатель. Полное погасание дуги происходит при первом же прохождении тока через нуль, после его появления в катушке электромагнитного дутья.
В период эксплуатации детали камеры должны периодически очищаться от копоти и пыли. При этом во избежание образования проводящих бороздок на керамических деталях камер нельзя применять металлические щетки и наждачную бумагу. Треснувшие и имеющие значительные сколы пластины следует заменить на новые, строго соблюдая чередование пластин.
Дуга, соприкасаясь с пластинами, иногда вызывает поверхностное оплавление керамики, которая покрывается в этих местах блестящей глазурью, что в общем не влияет на нормальную работу камеры. При повторных отключениях больших токов короткого замыкания ширина выреза в пластине за счет оплавления постепенно увеличивается. Те пластины, у которых ширина верхней вертикальной части выреза увеличится до 3 — 3,6 мм, необходимо заменить новыми. При большом числе отключений поверхности пластин, боковых плит и лотков загрязняются спаянными с керамикой осадками, что в конечном итоге может привести к снижению электрической прочности пространства между дугогасительными рогами.
Проверка электрической прочности периодически и в случае необходимости производится путем приложения полного испытательного напряжения в течение одной минуты между дугогасительными рогами. В случае появления «стримеров» (скользящих разрядов) на поверхности деталей .последние демонтируются и очищаются с помощью изоляционных абразивных материалов, например, стеклянной шкуркой и протираются сухой тряпкой.
Собранные камеры закрывают изоляционными кожухами, которые с передней наружной стороны покрыты металлическими листами. Следует обратить внимание на то обстоятельство, что у некоторых выключателей первых выпусков верхние ручки кожухов укреплялись металлическими шпильками, пропущенными через передний заземленный металлический лист и внутреннюю изоляционную стенку кожуха. Концы шпилек, закрепленные металлическими гайками, располагались в области выброса горячих газов, из-за чего исключалась изолирующая роль гетинаксовой стенки. Для ликвидации подобного явления необходимо верхние ручки кожуха перенести ниже, в область, удаленную от выброса горячих газов, заменив металлические шпильки и гайки изоляционными, или убрать ручки совсем (как это сделано у выключателей последних выпусков), закрыв отверстия изоляционными прокладками.
Электромагнитное дутье в выключателе создается электромагнитом, состоящим из стального разомкнутого магнитопровода, охватывающего зону горения дуги и катушку, которая, как было выше указано, включается в цепь тока последовательно с контактами выключателя в момент переброса дуги с неподвижного контакта на дугогасительный рог. Катушка магнитного дутья (рис. 8, а и 14) одним концом присоединена к розетке, укрепленной на изоляционной пластине. В розетку входит расположенный на торцевой стенке камеры контактный штырь, который соединен с дугогасительным рогом неподвижного контакта. Второй конец катушки подсоединен к неподвижному контакту.
Количество витков в катушке электромагнитного дутья выбрано экспериментально, исходя из условий перехода тока с неподвижного контакта в катушку, а также требуемой скорости перемещения дуги в дугогасительной решетке. Чем больше витков будет иметь катушка, тем больше ее индуктивное сопротивление, что естественно, затрудняет переход тока с дугогасительного контакта в катушку. Кроме того, при больших токах на многовитковых катушках возникает большое падение напряжения, препятствующее погасанию вспомогательной дуги, горящей между неподвижными дугогасительным контактом и расположенным над ним рогом. С другой стороны, с увеличением числа витков катушки увеличивается магнитный поток и электродинамические силы, т. е. улучшаются условия перемещения дуги в дугогасительной камере.
На рис. 14 приведен общий вид электромагнита, укрепленного совместно с неподвижным контактом выключателя на изолированной шине. Полюсные наконечники 20 и сердечник магнитопровода набраны из шихтованной стали. Катушка 5 надета на сердечник магнитопровода и состоит из шести витков медной шинки сечением 1,5X30 мм2, положенной плашмя. Для межвитковой изоляции применена киперная лента, пропитанная бакелитовым лаком. От магнитопровода катушка изолирована изоляционными прокладками или каркасом и крепится с наружных боковых сторон изоляционными пластинами 30 толщиной 15 мм, которые стянуты стальными болтами, пропущенными через сердечник магнитопровода.
Рис. 14. Система электромагнитного дугогашения.
5 — катушка магнитного дутья (обозначение по рис. 8); 20— полюсы магнитопровода (обозначение по рис. 9); 25—ламели дугогасительного неподвижного контакта; 26 — ламели рабочего неподвижного контакта; 27 — латунная щем; 28 — розеточный разъем для соединения с катушкой магнитного дутья; 29 — изолированная шина неподвижного контакта; 30—изоляционная пластина.
Рис. 15. Схема взаимодействия дуги с магнитным полем.
В настоящее время у электромагнитных выключателей различных исполнений для прокладок и каркасов катушек применяются слюда, эпоксидная смола и стекловолокно, пропитанное смолами.
Направление намотки катушки магнитного дутья. На рис. 15 показано взаимодействие дуги (проводника с током) с магнитным полем, созданным током гой же цепи для принятого направления намотки катушки. Если по правилам правой и левой руки определить для любого направления тока полярность магнитного поля и направление сил выталкивающих проводник, можно убедиться, что, какое бы направление не принял переменный ток, проводник с током (дуга) под действием собстввнного магнитного ноля будет всегда выталкиваться вверх. Если изменять направление намотки катушки магнитного дутья, то будет изменяться и направление сил, выталкивающих проводник с током (дуга) из магнитного поля. У электромагнитных выключателей катушка намотана таким образом, что дуга всегда выталкивается вверх в камеру.
Рис. 16 Схема проверки полярности магнитного дутья.
5 — катушка (обозначение по рис. 8); 31—зажим для подсоединения к выводу катушки; 32 — шпилька для соединения с розеточным контактом; 33 — гибкий медный трос.
Во избежание ошибок в подключении выводов катушек магнитного дутья для определения полярности магнитной системы создается схема, имитирующая выталкивание дуги (рис. 16). Для этого примерно посередине между полюсами магнитопровода помещается гибкий медный трос 33 сечением 1,5—2,0 мм2.
Один конец троса с помощью шпильки — металлического стержня 32 диаметром 16 мм соединяют с розеточным контактом катушки магнитного дутья; второй конец пропускают через планку, укрепленную на тор цах полюсных наконечников. Источник постоянного или переменного тока присоединяется таким образом, чтобы при замыкании рубильника ток проходил последовательно через катушку электромагнитного дутья и гибкий провод. При постоянном токе 50—60 А или переменном токе 70—
80 А наблюдается заметное перемещение троса вверх или вниз. Если катушка подсоединена правильно, гибкий трос поднимается вверх, если неправильно, то опустится вниз.
При проверке полярности от источника переменного тока целесообразно использовать понижающий трансформатор с напряжением на низшей стороне 6 — 12 В. Вообще же величина напряжения источников тока не нормируется и выбирается, исходя из требований техники безопасности. Соблюдать определенную полярность при присоединении источника постоянного тока необязательно, так как с изменением тока в проводнике одновременно будет изменяться и направление магнитного потока между полюсами магнитопровода. Следует иметь в виду, что проводник сечением 1,5 — 2,0 мм2 не рассчитан на длительное протекание по нему тока в 50 — 70 А, поэтому длительность опыта не должна превышать 3 — 5 с.
Если будет обнаружено, что полярность магнитной системы неправильна, необходимо освободить крепления, снять катушку электромагнитного дутья, а затем выполнить подсоединение концов катушки согласно рис. 17.
Рис. 17. Соединение выводов катушки магнитного дутья правильное (а) и неправильное (б).
В остальном эксплуатация системы магнитного дутья сводится к внешнему осмотру креплений, проверке изоляции. Осмотром проверяется отсутствие внешних механических повреждений, подгаров и вспучивания витков, особенно после отключения значительных токов к. з.
Воздушный поддув. При отключении небольших токов (до 1000 А) силы взаимодействия оказываются недостаточными для быстрого затягивания дуги в камеру. Для сокращения времени горения дуги малых токов, улучшения условий ее переброса с контакта на дугогасительные рога, а также лучшей вентиляции межконтактного пространства электромагнитные выключатели снабжаются специальным устройством воздушного поддува. Воздушный поддув состоит из поршня и цилиндра, заканчивающегося трубкой, расположенной под неподвижным контактом*. Движение поршня связано с движением подвижных контактов. При отключении электромагнитного выключателя поршень перемещается вглубь цилиндра и сжимает находящийся там воздух. Струя сжатого воздуха продувает промежуток между размыкающимися контактами и помогает перемещению, а также охлаждению дуги.
Определенное влияние на скорость гашения дуги имеет расположение выходного отверстия трубки воздушного поддува по отношению к контактам и обработка ее краев. Закругления и тщательная обработка кромок трубки по которой воздух поступает из цилиндра в камеру, обеспечивает лучшие условия гашения дуги. Конец трубки должен располагаться на расстоянии не более 6 мм от нижних кромок контактов и направляться в промежуток их начального расхождения.
Уплотнение между цилиндром и поршнем создается с помощью специальных манжет — фетровых, войлочных, кожаных, а также фторопластовых. Существенное влияние на работу поддува оказывает материал и форма манжет. Манжеты первых выпусков из войлока и фетра без специальных отбортовок в ряде случаев не обеспечивали должного уплотнения. Если войлок был недостаточно пропитан, то он быстро истирался и между поршнем и цилиндром возникал зазор, в результате чего существенно снижалась интенсивность воздушного дутья. Время разрыва токов 100— 600 А выключателями с такими манжетами составляло 0,12—0.2 сек.
Более стабильное действие воздушного поддува в течение продолжительного времени было достигнуто с применением кожаных манжет. На рис. 18 даны сравнительные осциллограммы отключения тока 300 А выключателем типа ВЭМ-10, у которого в качестве манжет воздушного поддува в одном случае был использован войлок, в другом — кожа. Обе осциллограммы снимались после одного года работы выключателя. Сравнивая осциллограммы, легко заметить, что время дугогашения при прочих равных условиях почти в 4 раза меньше при применении кожаных манжет.
Рис. 18. Осциллограммы отключения тока выключателем типа ВЭМ-10. В воздушном поддуве войлочные манжеты без отбортовок (а); кожаные манжеты с отбортовками (б).
1—1 — начало расхождения дугогасительных контактов; 2 — 2 — окончание дугогашения; tд—время дугогашения.
Изготовление кожаных манжет. Изготовить кожаные манжеты в эксплуатации можно с помощью приспособления — пресса, показанного на рис. 19. При этом необходимо выдержать следующую технологию. Кожаные круги толщиной 5 мм диаметром на 10—15 мм больше внутреннего диаметра цилиндра поддува на сутки погружают в воду. Затем вымоченную кожу кладут в цилиндрическую форму пресса глянцевой стороной внутрь. В раму 1 ввинчивают винт 2 и прижимной шайбой 3 круг кожи вдавливается внутрь формы 4, при этом кромки манжет выжимаются вверх. После высыхания в форме (0,5 — 1 сутки) манжеты приобретают чашеобразный вид с небольшой конусностью. С внутренней стороны манжет снимают фаску.
Высушенные манжеты обрабатывают составом: сгущенное касторовое масло — 60%. парафин — 16%, пчелиный воск — 8%, техническое сало — 16%-
Рис. 19. Преcс для изготовления кожаных манжет.
1 — рама; 2 — винт, 3 — прижимная шайба; 4 — форма;
5—кожаная манжета после прессовки.
Эта жировая обработка длится 12 ч при температуре 60-65°C; манжеты должны быть подвешены в ванне и не касаться ее стенок и дна. После этого манжеты выдерживают при комнатной температуре в течение суток и они могут быть установлены в выключатель.
С применением кожаных манжет повысилась износоустойчивость и отпала необходимость строкой регулировки положения выходного отверстия трубки воздушного поддува по отношению к контактам. В этом случае для контроля качества воздушного поддува в период регулировки выключателя на верх переднего отсека камеры устанавливается пластинка толщиной 5 мм, шириной 70 мм и длиной 80 мм. Эта пластинка с установленным на нее грузом 50—50 г от воздействия воздушного потока в период отключения выключателя должна подняться на 5 — 10 мм. Следует отметить, что у выключателей последних выпусков войлочные манжеты хорошо пропитаны, имеют специальные отбортовки и никаких замечаний по их работе не наблюдалось в течение продолжительного времени.
