Vakuumschalter: Gerät und Funktionsprinzip + Nuancen der Wahl und des Anschlusses

Der Vakuum-Leistungsschalter für Elektrogeräte ist ein Gerät, das für den Betrieb in elektrischen Hochspannungsnetzen ausgelegt ist. Es hat seinen Namen vom Designmerkmal - der Vakuumkammer, durch die das sofortige Erlöschen des Lichtbogens erreicht wird.

Das Gerät wird als Schalter zum Abschalten von Geräten im Notfall oder im laufenden Betrieb verwendet. Schauen wir uns genauer an, was ein Vakuumschalter ist und wofür er ist.

Wie funktioniert ein Hochspannungs-Vakuumschalter?

Die Grundlage für die Funktionalität der Vakuumkammern, die bei der Konstruktion von Leistungsschaltern verwendet werden, sind die physikalischen Eigenschaften eines entladenen Gases. Unter solchen Bedingungen ändert sich die als elektrische Festigkeit charakterisierte Eigenschaft des Gases erheblich nach oben.

Dieser Effekt eines hochentladenen Mediums (Bereich von 10^-6 bis zu 10^-8 N / cm²) wurde erfolgreich in Leistungsschalterkonstruktionen eingesetzt, die durch Gasvakuumkammern ergänzt werden, durch die elektrische Kontaktgruppen laufen.

Eines der Modelle eines Vakuum-Leistungsschalters ist ein Gerät, das beim Betrieb von elektrischen Stromnetzen verwendet wird. Das Gerät gilt als moderner und zuverlässiger im Vergleich zu ähnlichen Geräten, jedoch mit einer anderen Art der Ausführung

Der durch die Kontaktgruppen fließende Strom (in dem Moment, in dem der Kontakt aufgeteilt wird) bildet eine elektrische Entladung - einen Lichtbogen. Lichtbogenverbrennung tritt aufgrund einer teilweisen Ionisierung von Metalldampf auf, die sich unvermeidlich bei hohen Temperaturen bildet. Der Stromdurchgang zwischen den Kontakten durch das gebildete Plasma wird aufrechterhalten, bis der Strom zum Nullbus fließt.

Sobald der Moment des Übergangs durch "Null" kommt, erlischt der Lichtbogen. Der gesamte Prozess dauert nicht länger als 7-10 Mikrosekunden.

Das Gerät schaltet die Vakuumausführung um

Eine Vielzahl von Vakuum-Leistungsschaltern ist unter Berücksichtigung ihres Designs ziemlich groß. Daher ist es schwierig, eine Eigenschaft dieser Vorrichtungen als Ganzes anzugeben. Unabhängig von den Designunterschieden bleibt das Wirkprinzip unverändert.

Blockschaltbild von Sprengstoffen: 1 - Top Output; 2 - eine Vakuumkammer; 3 - Polymerisolator; 4 - geringere Leistung; 5 - Bandkontakt; 6 - Kraftfeder; 7 - Zugstange; 8 - eine Feder der Abschaltung; 9 - Schalthebel; 10 - Antriebswelle; 11 - Veröffentlichung; 12 - Fall

Betrachten Sie als allgemeine Referenz dreipoliger Vakuum-Leistungsschalterausgestattet mit einem Federmotorantrieb. Dieses Gerät ist für die Installation im Innen- oder Außenbereich konzipiert. In jedem Fall erfolgt die Installation in speziellen Metallverteilerkästen.

Geräte können in verschiedenen Wirtschaftsbereichen betrieben werden. Es gibt jedoch einige Einschränkungen.

Daher sind Vakuum-Leistungsschalter nicht für die Installation mit anschließendem Betrieb unter folgenden Bedingungen vorgesehen:

• Räumlichkeiten, in denen ein Feuer herrscht, explosive Atmosphäre;
• Installationen, die konstruktiv für häufiges Schalten sorgen;
• mobile (mobile) Installationen;
• Stromversorgungssysteme von See- und Flussschiffen.

Vakuum-Leistungsschalter haben typischerweise zwei Auslegungsarten:

1. Für stationäre Installation.
2. Zur Installation mit einem Hardware-Wagen.

Unabhängig von der Ausführung enthält der Gehäusebereich des Geräts drei Pole, die mit Lichtbogenkammern ausgestattet sind.

Bewegliche Schütze, die von einem Federmotormechanismus betrieben werden, arbeiten in den Vakuumkammern. Das Instrumentengehäuse wird durch eine Frontplatte ergänzt, die Anzeigeelemente und Steuergeräte enthält.

Externe Hauptelemente des Schalters: 1 - Pole des Geräts; 2 - Einschaltverriegelungsmechanismus; 3 - Fenster zum Heben; 4 - Mechanik handhaben, die externe Stromkreise blockiert

Die drei Pole des Hauptstromkreises bestehen aus Säulen. Die Position der Pole, normalerweise auf der Rückseite des Fahrgestells des Federmotorantriebs. Jeder Pol wird durch eine Lichtbogenlöschkammer ergänzt, die in einem Polymerisolator eingeschlossen ist. Um die elektrische Festigkeit zu erhöhen, hat der Isolatorkörper eine gerippte Form.

In jeder Vakuumkammer ist eine Kontaktgruppe aus zwei Elementen montiert - beweglich, fest. Das durch den Traktionsisolator bewegliche Kontaktelement ist mit dem Schaltmechanismus verbunden. Weitere Kommunikation mit dem unteren Kontaktanschluss. Ein fester Kontakt durch einen konischen Sitz ist mit dem oberen Kontaktanschluss der Vorrichtung verbunden.

Wie funktioniert der Leistungsschalterantrieb?

Die beweglichen Kontakte der Vakuumkammern sind mechanisch mit der Welle des Federmotorantriebs verbunden. Aufgrund der vorgespannten (unter Spannung stehenden) Kraftfeder kann der Antrieb einfach durch Drücken der Steuertaste oder eines anderen Mechanismus aktiviert werden.

Das Strukturdiagramm der Vakuumkammer: 1 - Anschlussblock eines festen Kontakts; 2 - fester Kontakt; 3 - beweglicher Kontakt; 4 - Metallgitter; 5 - Keramikisolator (Polymer); 6 - Balg; 7 - beweglicher Kontakt des Klemmenblocks

Eine Feder (normalerweise zwei Federn) wird von einem Kettenantrieb gespannt. Die normale Betriebsart des Geräts beinhaltet das Aufladen der Feder mittels eines Elektromotors, der mit einem Getriebe ausgestattet ist. Gleichzeitig gibt es einen manuellen Spanngriff, der bei Unfällen oder Stromausfall eingesetzt wird.

Die geladene Feder wird durch den Abzug fixiert. Dieser Mechanismus wird über einen elektromagnetischen Antrieb oder über einen Netzschalter gesteuert. Sobald der Schaltmodus aktiviert ist, wird die Verriegelung aufgehoben, die Zugkraft der Feder treibt den Nockenmechanismus an. Dies wirkt wiederum auf die Welle, die mechanisch mit dem Schaltmechanismus der beweglichen Kontakte der Vakuumkammern verbunden ist.

Der Vorgang zum Ausschalten des Vakuum-Leistungsschalters erfolgt durch Aktivieren des Modus "Getrennt" - eines Elektromagneten oder einer Taste. Die Reihenfolge der Aktionen entspricht fast der des ersten Modus. Dazu gehört auch das Auslösen von Kraftfedern, deren Zustand durch den Auslöser ausgelöst wird.

Bedienfeld und Anzeigeelemente: 1 - Ein-Modus; 2 - "deaktivierter" Modus; 3 - gespannter Zustand der Feder; 4 - Zustand der freigegebenen Feder

Die bequeme Bedienung und Steuerung des Geräts bietet ein Bedienfeld. Auf der Vorderseite des Bedienfelds befinden sich Elemente: Zähler für die Anzahl der Zyklen, Statusanzeige der Spannfeder, Statusanzeige des Vakuum-Leistungsschalters.

Merkmale von Rollout-Strukturen

Rollout-Geräte werden auf Basis eines speziellen Hardware-Wagens montiert. Bei diesem Zubehör wird ein Schalter in den Schrank oder aus dem Schrank eingeführt.

Der Gerätewagen fungiert nicht nur als Gerätetransport, sondern auch als Steuerung, um das Gerät in den Testmodus oder in den Betriebsmodus zu versetzen, sobald der Schalter in den Schrank gedrückt wird.

Hardware-Wagen: 1 - Rolle (4 Stk.); 2 - Basis; 3, A - die Basis ist beweglich; 4 - Griff (2 Stk.); 5 - Klinkenbuchse; 6 - Verriegelungsstange; 7 - Befestigungselement; 8 - Stecker für den Sekundärkreis; 9 - Mechanik des Verriegelns der Vorrichtung; 10 - Verriegelungskontakte; 11 - Schraubenbefestigungsstreifen; B - festes Teil

Der Vakuumschalter ist direkt am beweglichen Teil des Wagens befestigt. Befestigungselemente sind verschraubt. Inzwischen hat der Gerätewagen auch ein festes Teil, wo der Antrieb des beweglichen Teils fest ist. Die Bewegung des beweglichen Moduls relativ zum stationären Modul wird durch die Schraube des LKW-Steuergriffs ausgeführt.

Das bewegliche Teil ist eine Metallbasis auf vier Rädern, die mit einer galvanischen Beschichtung behandelt ist. Hier gibt es eine externe mechanische Verriegelung (Druckstange) der Masseelektrode, eine Verriegelung der Antriebsschraube, Blockkontakte, einen Verriegelungsmechanismus für Leistungsschalter und andere Elemente, die für Bewegung oder Fixierung sorgen.

Installation und Anschluss des Gerätes

Vor der Installation eines Vakuum-Leistungsschalters müssen alle von außen zugänglichen Elemente überprüft werden, um sicherzustellen, dass keine Schäden oder Mängel vorliegen. Anschließend werden die Isolierflächen der Stangen mit einem trockenen, fusselfreien Tuch gereinigt.

Es ist nicht gestattet, Geräte in das System einzuführen, wenn Späne, Risse und deformierte Abschnitte auf isolierenden Oberflächen vorhanden sind. Der Stromkreis der Sekundärkreise sowie der Anschluss des Fahrgestellbusses müssen überprüft werden.

Überprüfen des installierten Geräts. Es ist wichtig, jedes Detail und jedes Element des Befestigungselements sorgfältig zu überprüfen. Hochspannungsgeräte verzeihen nicht den geringsten Fehler

Vor der Installation sollte die Funktion des Leistungsschalters durch manuelles Einschließen (Leerlauf ohne Strom) überprüft werden und sichergestellt werden, dass die Position der Bedienfeldanzeigen korrekt ist. Dann müssen Sie prüfen, ob die Mastabdeckungen vorhanden sind. Wenn Geräte mit einer Nennleistung von 1600A oder höher verwendet werden, müssen die Schutzabdeckungen vor der Installation entfernt werden.

Stellen Sie eine direkte Verbindung zum Netzwerk her

Die Klemmen der Kontaktspitzen der Leiter der Stromkabel müssen vor dem Anschließen an die Klemmen des Schalters abgezogen werden.

Das Abisolierverfahren unterscheidet sich je nach verwendetem Anschlussmaterial:

• Bei Kupfer- und Aluminiumklemmen ohne zusätzliche Beschichtung erfolgt die Reinigung mit Sandpapier mit einer Körnung von M20 oder weniger, gefolgt von einer Entfettung der Metalloberfläche.
• Wenn die Anschlüsse aus Kupfer oder Aluminium bestehen und mit einer Silberschicht beschichtet sind, reicht es aus, sie mit einem fusselfreien Tuch zu reinigen.

Es ist nicht zulässig, Kabel zu verwenden, deren versilberte Klemmen auf einer Fläche von mehr als 5% beschädigt sind. In diesem Fall muss das beschädigte Element ersetzt werden.Weitere Informationen zu Klemmen zum Anschließen von Drähten finden Sie in dieses Zeug.

Externe Leiter werden so zu den Klemmen des Vakuum-Leistungsschalters geführt, dass keine mechanischen Kräfte von der Seite der externen Leiter auf die Klemmen des Geräts wirken. Die Verbindungen werden mittels einer Schraubkupplung mit flachen elastischen Metallscheiben hergestellt.

Wie erfolgt die Erdung?

Stationäre Geräte werden über eine Schraubverbindung (M12) direkt an der mit der Kennzeichnung „Erdung“ gekennzeichneten Stelle an die Erdstelle angeschlossen.

Strukturelemente des Gerätewagens und des Leistungsschaltergehäuses, über die das Gerät geerdet ist. Diese Punkte sind in der Regel mit dem entsprechenden Vorzeichen neben dem Element gekennzeichnet

Der Bereich des Erdungskontaktpunkts muss vor dem Anschluss entfettet werden. Ein Erdungsleiter sollte einen Bus mit ausreichendem Querschnitt (Regeln für die elektrische Installation), einen flexiblen Draht oder einen mit einem Bündel gewebten Leiter wählen. Vor dem Verlegen des Leiters auf das Kontaktfeld der Kontaktfläche mit Spezialfett (TsIATIM-203) einfetten.

Der Auszugstyp wird mit den Elementen des Gerätewagens geerdet. Die Erdung des Vakuum-Leistungsschalters erfolgt durch die Konstruktion des Gerätewagens, für den es auch Befestigungselemente gibt.

Gerät in Betrieb nehmen

Das Gerät wird nach einer zusätzlichen Überprüfung der installierten und vorbereiteten Geräte in Betrieb genommen. Insbesondere werden die Zuverlässigkeit der Erdung, der Zustand der Befestigungselemente der Baugruppenkomponenten und der Zugang des Kühlmediums zu potenziell Heizelementen überprüft.

Oberflächen stromführender Stäbe, die mit Lamellen von Sockelkontaktgruppen in Kontakt kommen, müssen mit einer kleinen Menge TsIATIM-Schmiermittel behandelt werden. Im Allgemeinen ist es erforderlich, im Falle von Abnahmetests alle vom EMP bereitgestellten Verfahren durchzuführen und sicherzustellen, dass die Betriebsspannung den zulässigen Grenzwerten entspricht.

Installation eines Vakuum-Leistungsschalters. Installationsarbeiten werden nur von qualifiziertem Personal durchgeführt. Die gleichen Anforderungen gelten für Personal, das für die Wartung von Hochspannungsgeräten ausgewählt wurde

Der Vakuum-Leistungsschalter kann von Personal gesteuert werden, das befugt ist, elektrische Anlagen zu warten, die bei Spannungen über 1000 Volt betrieben werden. Die zugelassene Zulassungsgruppe für Servicemitarbeiter muss mindestens die dritte sein. Vor Beginn der Arbeit mit Geräten unterzieht sich das Personal einem technischen Minimum, um die Feinheiten eines bestimmten Gerätemodells zu untersuchen.

Wie wählt man einen Vakuum-Leistungsschalter?

Das Gerät wird unter Berücksichtigung seiner Nennparameter ausgewählt, die relativ zu den Parametern des aktuellen Netzwerks am Installationsort berücksichtigt werden. Die Auswahl erfolgt nach dem Kriterium der am stärksten belasteten Betriebsarten, die für die Betriebsbedingungen angenommen werden.

Die Nennspannung des Vakuum-Leistungsschalters darf in Bezug auf die Nennspannung des durch den Schalter gespeisten Systems gleich (oder erhöht) sein.

Der Parameter des Langzeitnennstroms wird über dem Nennstrom des gelieferten Systems ausgewählt. Der Nenn-Abschaltstromparameter wird über dem Maximalwert ausgewählt Nennstrom Kurzschluss (das Moment der Divergenz der Kontakte wird berücksichtigt).

Das Typenschild ist das erste, worauf Sie bei der Auswahl eines Schalters achten. Anhand der Parameterwerte kann bereits festgestellt werden, ob das Gerät für eine bestimmte Installation geeignet ist oder nicht

Unter dem Gesichtspunkt möglicher Kurzschlussbedingungen wird die Wahl unter Berücksichtigung der schwierigsten Bedingungen getroffen.

Die aperiodische Komponente wird unter Berücksichtigung der Kurzschlussbedingungen mit Nullspannung in einer der Phasenleitungen berechnet. In diesem Fall sollte der vom Gerätehersteller eingestellte aperiodische Stromparameter berücksichtigt werden.

Schlussfolgerungen und nützliches Video zum Thema

Im folgenden Video erfahren Sie noch mehr Material über das Gerät, das Funktionsprinzip und die Installationsbedingungen des Vakuum-Leistungsschalters:

Vakuum-Leistungsschalter unterscheiden sich von anderen Gerätetypen durch eine relativ einfache und zuverlässige Struktur. Daher dient diese Art von Ausrüstung lange Zeit ohne Beanstandungen. Die natürliche Verschleißressource wird durch die Anzahl der Vorgänge bestimmt, die mindestens 20.000 entspricht. Unter der Bedingung einer rechtzeitigen Produktion von Wartungsarbeiten erhöht sich diese Ressource um 5-10%. In der Zwischenzeit beschränkt sich die Wartung von Sprengstoffen auf eine kleine Anzahl einfacher Operationen.

Wenn Sie beim Lesen dieser Informationen Fragen zum Thema des Artikels haben oder wertvolle Informationen haben, die Sie unseren Lesern mitteilen können, hinterlassen Sie bitte Ihre Kommentare, teilen Sie Ihre Erfahrungen mit und stellen Sie Fragen im Block unter dem Artikel.