1. Достоїнства і недоліки
2. Конструктивні особливості
3. Принцип роботи
4. Моделі вакуумних вимикачів
5. ВВЕ-М-10-20
6. ВВЕ-М-10-40
7. ВВТЕ-М-10-20

Вакуумний вимикач є високовольтне комутаційне пристрій нового типу. Цей різновид обладнання набуває заслужену популярність, витісняючи конкуруючі з нею маломасляний і електромагнітні вимикачі.

Під комутацією розуміються періодичні підключення і відключення апарату. За рахунок включення і відключення починається або припиняється подача струму в робочих режимах. Також вимикач використовується в аварійній ситуації (при короткому замиканні). В цьому випадку електрична дуга, яка перебуває між контактами, припиняє своє існування.

Достоїнства і недоліки

Вакуумний вимикач має безліч переваг в порівнянні з електромагнітними і олійними:

1. У теорії і на практиці доведено, що найпростіший метод гасіння електродуги полягає у використанні вакуумного вимикача. Дугогасні якості дозволяють створювати вимикачі для напруги навіть в 6-10 кВт.
2. Використання цього пристрою набагато простіше, ніж у конкурентів.
3. В умовах вакууму дугогасильні камери дистанції вільного пересування електронів і молекул можуть досягати сотень метрів, тобто набагато більше, ніж відстані між контактами. Причому ударної іонізації майже немає, а значить, проміжок у вакуумі не стає причиною появи заряджених частинок. Такі частинки, однак, можуть виникнути при певних обставинах на контактних поверхнях.
4. Хоча вакуумні вимикачі все ще дороги у виготовленні, при серійному виробництві їх собівартість лише на 5-15% вища за собівартість маломасляних пристроїв. Електромагнітні ж вимикачі і зовсім програють в цьому відношенні вакуумним.
5. Камери характеризуються незначними розмірами. Причина в електричній міцності вакууму і відсутності необхідності в значних відстанях між контактами: зазвичай досить 2-2,5 сантиметрів. Компактність означає ще й невелику вагу.
6. Пристрій відрізняється безпекою застосування. Вимикач працює при невеликих динамічних навантаженнях, безшумний, відсутній ризик витоку масла.
7. Працює вакуумна камера в автономному режимі, оскільки відсутня потреба в поповненні середовища. Результатом автономності є зниження експлуатаційних витрат.
8. Серйозний механічний ресурс. Число включень і відключень без проведення ремонту може доходити до декількох десятків тисяч. Відключення струмів короткого замикання може здійснюватися десятки або навіть сотні разів. Ті ж маломасляний пристрої потребують ремонту вже після декількох сотень відключень при робочому струмі і всього лише після десятка відключень при коротких замиканнях.
9. Швидкодію. Причина швидкої роботи полягає в малому ходу контактів, так як дистанція між ними не більше 10 міліметрів. Для прикладу: відстань між контактами в маломасляних вимикачах досягає десятків сантиметрів.

Недоліки вакуумних вимикачів:

1. Імовірність комутаційних перенапруг у разі вимкнення невеликих індуктивних струмів.
2. Складний процес виготовлення, так як потрібно створити контактні матеріали. Робота з вакуумом вимагає особливих виробничих умов.
3. Необхідність значних інвестицій у виробництво, що безпосередньо позначається на собівартості продукції.

Конструктивні особливості

Конструкція вакуумного вимикача включає два елементи: рухливий і нерухомий контакти. Пристрій оснащується трьома полюсами, на кожному з яких є пофазно встановлені електромагнітні приводи. Ці приводи монтуються на одній підставі.

Розміщення всередині приладу фазні приводи з'єднуються один з одним за рахунок валу, який здійснює синхронізацію фаз і захищає від неповних фаз. Крім того, вал призначений для механічного блокування розташованих поблизу розподільних систем і управління індикацією розташування контактів.

Як приклад розглянемо особливості вакуумного вимикача від компанії «Таврида Електрик» (серія BB / TEL).

Умовні позначення:

1. Вакуумна камера з функцією дугогашенія.
2. Підстава.
3. Кришка.
4. Вал синхронізації.
5. Додаткові контакти.
6. Блокувальна тяга.
7. Привід.
8. Вузол блокувальний торцевої.

На малюнку видно, що вакуумний вимикач навантаження включає в себе три полюси, які мають пофазно вбудовані приводи електромагнітного типу. Приводи встановлені на загальних підставах. Всі приводи з'єднуються один з одним за допомогою валу.

Особливості одного з полюсів з номінальним струмом 2 тисячі ампер показані на малюнку нижче.

Умовні позначення:

1. Висновок у верхній частині.
2. Дугогасним камера, вмонтована в порожнисті ізолятори. Рухливі контакти за рахунок ізоляційних тяг скріплені жорстким з'єднанням з приводами.
3. Додаткові контакти.
4. Кулак.
5. Блокувальна тяга.
6. Вал синхронізації.
7. Електромагнітний вал, оснащений засувкою на магніті.
8. Пружина для притиснення контактів.
9. Пружина відключення контактів.
10. Приводний якір.
11. Кільцевій магніт.
12. Приводная котушка.
13. Плоский привід.
14. Тяговий ізолятор.
15. Опорна изолирующее пристрій.
16. Нижній висновок.

Магнітний привід може розташовуватися в одному з двох положень: «включено» або «вимкнено». Закріплення якоря в зазначених положеннях здійснюється без використання механічних клямок. Фіксація можлива завдяки пружною пружині в положенні «вимкнено» і кільцевому магніту в положенні «включено». Підключення та відключення проводиться за рахунок передачі керуючих імпульсів різнополярних напруг на обмотувальної котушку приводу.

Принцип роботи

При розмиканні контактів в вакуумі комутований струм провокує електричний розряд - вакуумну дугу, яка існує завдяки металу, що виходить у вигляді випарів від поверхні контактів в період вакуумного проміжку. Іонізовані пари утворюють провідну плазму, яка сприяє току між контактами аж до його проходу через нуль.

Коли струм перейшов через нуль, дуга припиняє своє існування, а металеві пари стрімко (протягом 8-10 мікросекунд) утворюють конденсат на контактних поверхнях і інших частинах дугогасящей камери. Таким чином, відтворюється прикладена до контактів напругу.

Якщо після відновлення напруги на контактній поверхні зберігаються перегріті місця, вони стають джерелом продукування заряджених частинок, що пробивають вакуумний проміжок, через який потім проникає струм. Щоб уникнути таких відмов, потрібно управляти дугою так, щоб потік тепла розподілявся по контактної поверхні якомога рівномірніше: на поверхню направляється подовжня дуга, з таким же напрямком, як і у струму. Такий принцип управління дугою реалізований в дугогасящих камерах вакуумних вимикачів серії BB / TEL.

Моделі вакуумних вимикачів

Нижче розглянемо технічні характеристики популярних моделей вимикачів.

ВВЕ-М-10-20

Абревіатура розшифровується як «вимикач вакуумний електромагнітний модернізований». Число 10 позначає номінальну напругу - 10 кВт, а 20 - вказує на номінальний струм відключення. Пристрій монтується в КРУ наступних видів: К-104, К-49, К-59 і КМ-1Ф. Вимикачі ВВЕ-М-10-20 можуть без будь-яких проблем бути замінені на моделі ВКЕ-10 або ВК-10.

Завдяки використовуваній схемі управління, можна досягти наступних показників системи:

• швидкого і відкладеного в часі включення або відключення пристрою;
• сигналізації розташування вимикача з використанням контактів коммутирования для зовнішніх додаткових ланцюгів управління і контролю в КРУ;
• відключення вручну.

Вимикачі можуть експлуатуватися при дотриманні наступних параметрів:

• кліматичні умови відповідно до вимог ГОСТ 15150-89;
• висота обладнання над рівнем моря до 1 кілометра;
• температура навколишнього середовища - від 45 градусів морозу до 40 градусів тепла;
• відсутність поблизу або в повітрі легкозаймистих або вибухонебезпечних речовин.

Термін експлуатації вимикача до проведення ремонту середньої складності становить приблизно 10 років. Капітальний ремонт, згідно із заявою виробника, має бути не раніше, ніж через 25 років. Вага вимикача - 93 кілограми. Включення пристрою проводиться завдяки тягового зусилля магніту підключення. Час включення - 1/10 секунди, час відключення - 1/50 секунди.

ВВЕ-М-10-40

Прилад розрахований на номінальний струм відключення в 40 кА. Монтується в КРУ моделей К-59 і К-105. Крім того, ВВЕ-М-10-40 застосовується в якості заміни масляних і електромагнітних вимикачів у всіх різновидах розподільних систем. Управлінська схема і експлуатаційні умови для цього вимикача такі ж, як і у випадку з моделлю ВВЕ-М-10-20.

ВВТЕ-М-10-20

Даний вимикач працює на постійному або змінному струмі. Може встановлюватися в осередку таких різновидів, як КРПЕ-6П, 2КВЕ-6М, КРУП-6П. Модель може застосовуватися як заміна масляних вимикачів у всіх типах розподільних приладів.

Апарат використовується в нафтогазовій промисловості, високопотужними екскаваторної техніки, мобільних електрогенеруючих станціях, електропідстанції, шахтах і метрополітенах. Також пристрій застосовується в устаткуванні для зрошувальних систем і на промислових підприємствах різних галузей.