Приводом к выключателю высокого напряжения называется отдельное или встроенное в выключатель устройство, предназначенное для включения выключателя, удержания его во включенном положении и для отключения (или для освобождения подвижных частей выключателя, отключающихся под действием его пружин).
Процесс включения выключателя требует затраты определенного количества механической работы, обеспечивающей: а) создание необходимой кинетической энергии подвижных частей; б) преодоление веса подвижных частей (если они при включении движутся снизу вверх);
в) сжатие контактных и отключающих (при их наличии) пружин; г) преодоление вредных сопротивлений (трение, сопротивление жидкости и пр );
д) преодоление электродинамических усилий, возникающих при включении больших токов и тормозящих процесс движения обтекаемых током частей, начиная с момента пробоя промежутка между сближающимися контактами.
В зависимости от рода энергии, расходуемой в процессе включения, различают следующие группы приводов:
- ручные — использующие в процессе включения мускульную силу оператора;
- двигательные прямого действия— использующие в процессе включения электрическую энергию;
3) двигательные косвенного действия — использующие в процессе включения механическую энергию, предварительно запасенную до совершения операции включения одним из указанных ниже способов.
В свою очередь, перечисленные три группы приводов имеют следующие разновидности:
- ручные приводы:
а) ручные рычажные — с рабочим органом
в виде рычага или рукоятки;
- ручные штурвальные — с рабочим органом в виде штурвала;
- приводы двигательные прямого действия:
а) электромагнитные — с преобразованием электрической энергии постоянного или переменного тока в механическую работу включения посредством электромагнитного устройства;
б) электродвигательные — с преобразованием электрической энергии постоянного или переменного тока в механическую работу включения посредством электродвигателя;
- приводы двигательные косвенного действия:
а) грузовые — с использованием для включения потенциальной энергии предварительно поднятого (вручную или с помощью электрического устройства) груза;
б) пружинные — с использованием для включения потенциальной энергии предварительно заведенной
(вручную или с помощью электрического устройства) пружины (пружин);
в) пневматические и пневмогидравлические — с использованием для включения потенциальной энергии предварительно сжатого газа;
Рис. 21. Схема включающего устройства электродвигательного привода с редуктором.
1 — электродвигатель; 2 — детали редуктора.
г) маховые (инерционные) — с использованием для включения кинетической энергии предварительно раскрученного маховика.
Рис. 20. Схема включающего устройства электромагнитного привода.
1 —магнитопровод; 2—катушка; 3—якорь.
Деление приводов по роду энергии, расходуемой в процессе включения, определяет одновременно и разновидности включающих органов (устройств) приводов.
Рис. 24. Схема включающего устройства пружинного привода.
Рис. 22. Схема включающего устройства электродвигательного привода с центробежным механизмом.
1 — электродвигатель, 2— грузы центробежного механизма; 3 — звенья центробежного механизма.
Рис. 23. Схема включающего устройства грузового привода.
1 — груз; 2 — шкив (может быть совмещен со штурвалом для ручного подъема груза); 3 - механизм подъема груза с электродвигателем (не ставится в приводах с ручным подъемом груза); 4 — механизм для удержания груза в поднятом положении и освобождения при включении.
1 — пружина; 2 — зубчатое колесо (может быть заменено штурвалом при ручном заводе пружины); 3 — механизм завода пружины с электродвигателем; 4— механизм для удержания пружины в заведенном состоянии и освобождения при включении.
Рис. 25. Схема включающего устройства пневматического привода. 1 — цилиндр с поршнем; 2 — пневматические клапаны; 3—резервуар сжатого воздуха.
К ним относятся:
- у ручных приводов — рычаг, рукоятка или штурвал;
- у электромагнитных приводов — электромагнит (рис. 20) в виде магнитопровода, катушки и якоря;
3) у электродвигательных приводов — электродвигатель с редуктором (рис. 21) или с центробежным механизмом (рис. 22);
- у грузовых приводов - груз с механизмом подъема и механизмом для удержания груза в поднятом положении и освобождения его для включения (рис. 23),
- у пружинных приводов — пружина (или комплект пружин) с механизмами для ее (их) завода, удерживания в заведенном состоянии и освобождения для включения (рис. 24);
- у пневматических приводов — цилиндр с поршнем, системой пневматических клапанов и ресивером сжатого воздуха (рис. 25);
- у пневмогидравлических приводов — цилиндр с поршнем, системой гидравлических клапанов и ресивером, содержащим сжатый газ (азот) и жидкость (масло) под давлением (рис. 26);
- у маховых (инерционных) приводов — маховик с электродвигателем для его раскручивания и устройство для сцепления раскрученного маховика с передаточным механизмом к выключателю (рис. 27).
Следующей после включающего устройства основной частью привода является его механизм, имеющий следующие назначения.
- Обеспечить возможность надежного запирания подвижных частей выключателя во включенном положении и удержания их в этом положении при всех усилиях, могущих возникнуть при работе выключателя и, в частности, при прохождении через его токоведущие части токов короткого замыкания.
Рис. 26. Схема пневмогидравлического привода.
1 — цилиндр с поршнем; 2 — гидравлические клапаны включения и отключения; 3 — резервуар сжатого газа (под поршнем) и сжатой жидкости (над поршнем); 4 — гидравлический насос; 5—сосуд для стенания жидкости (при атмосферном давлении). Частый пунктир — полости, заполненные сжатой жидкостью; редкий пунктир — полости, заполненные жидкостью при атмосферном давлении.
Рис. 27. Схема включающего устройства махового привода.
1— электродвигатель; 2 — маховик; 3 —детали редуктора; 4 — центробежное устройство, подающее команду на сцепление редуктора с включающим рычагом по достижении маховиком заданного числа оборотов; 5 — контакты, подающие команду на включение (сцепление).
- Обеспечить возможность освобождения подвижных частей выключателя для отключения под действием отключающего электромагнита (или встроенного в привод реле) при возможно малом потребном для этого усилии. Необходимость обеспечения малого усилия объясняется тем, что отключающий электромагнит питается от маломощного источника электрической энергии через цепи чувствительных реле с легкими контактами, рассчитанными на протекание сравнительно небольших токов, а встроенные реле питаются от вторичных обмоток трансформаторов тока или трансформаторов напряжения, обладающих сравнительно малой мощностью.
- Во многих случаях назначением механизма является также разобщение под действием отключающего электромагнита или реле подвижных частей выключателя с частями включающего устройства в процессе включения, если возникла надобность произвести отключение до полного окончания процесса включения (т. е. при включении на имеющееся в цепи короткое замыкание).
Первое назначение механизма осуществляется путем запирания во включенном положении подвижных частей привода, связанных с подвижными частями выключателя, с помощью либо различного вида защелок, либо путем перевода удерживающих звеньев шарнирного четырехзвенника через мертвое положение с посадкой на упор. Эскизы наиболее часто встречающихся разновидностей запирающих устройств показаны на рис. 28.
В тех случаях, когда выключатель не имеет отключающих пружин и не только включается, но и отключается (пневматическим или пневмогидравлическим) приводом, возникает необходимость запирания подвижных частей выключателя в обоих крайних положениях — включенном и отключенном. Такое запирание осуществляется, например, с помощью пружины способом, показанным на рис. 29.
Второе назначение механизма в части уменьшения усилий, требуемых от отключающего электромагнита или реле, осуществляется различными мерами, к числу которых относятся:
- Применение большого плеча («хвоста») защелки, на которое воздействует боек электромагнита или реле, что при неизменном моменте М2 приводит к уменьшению усилия (рис. 30).
Рис. 28. Разновидности запирающих устройств (неподвижные оси заштрихованы).
Μ1 —момент на валу привода, связанном с подвижными частями выключателя; М 2 — момент, необходимый для освобождения запирающего
устройства.
2. Уменьшение момента М2 на валу запирающего устройства с помощью вспомогательного редуцирующего механизма (механизма, уменьшающего усилие) с соответствующей дополнительной неподвижной осью или с несколькими дополнительными неподвижными осями (рис. 31).
Рис. 29. Схема устройства для запирания подвижных частей выключателя во включенном и отключенном положениях.
Рис. 30. Применение большого плеча защелки для уменьшения усилия отключающего электромагнита. 1 — боек отключающего электромагнита; 2—хвост защелки; М2 — момент, необходимый для поворота защелки.
- Применение промежуточного (между бойком отключающего электромагнита или реле и запирающим устройством) усиливающего механизма с пружиной, который взводится в процессе включения (или в процессе подготовки механизма к включению) и удерживается во взведенном положении сравнительно легким дополнительным запирающим устройством (рис. 32).
Такие и подобные меры для обеспечения второго назначения механизма привода применяются также и в различных сочетаниях друг с другом.
Третье назначение механизма в случаях, когда это необходимо, обеспечивается обычно следующим путем. Механизм (рис. 33) устраивается так, что основное запирающее устройство удерживает звено 1 не прямо, а через посредство вспомогательного механизма с вспомогательным запирающим устройством. Этот вспомогательный механизм обладает способностью «складываться» и тем самым освобождать звено 1 при освобождении вспомогательного запирающего устройства.
Рис. 31. Разновидности редуцирующих механизмов.
Рис. 32. Применение усиливающего механизма для уменьшения усилия отключающего электромагнита или реле.
1 — боек электромагнита или реле; 2 — дополнительное запирающее устройство; 3 — основное запирающее устройство; 4 — усиливающий механизм с пружиной.
Последнее удерживает вспомогательный механизм от «складывания» в процессе включения и во включенном положении до тех пор, пока на него не воздействует отключающий электромагнит или реле.
Рис. 33. Механизм свободного расцепления в различных положениях: а — включено; б — в процессе включения; в — отключение в процессе включения.
1 — звено, связанное с выключателем; 2 — основное запирающее устройство; 3—вспомогательное запирающее устройство; 4—вспомогательный (складывающийся) механизм; 5 — отключающий электромагнит; 6 — шток якоря включающего электромагнита.
При этом уменьшение усилия для освобождения вспомогательного запирающего устройства достигается мерами, аналогичными указанным выше в связи со вторым назначением механизма привода.
Такой вспомогательный механизм привода называют механизмом свободного расцепления. В приведенном на рис. 33 примере механизма свободного расцепления электромагнитного привода этот механизм обеспечивает освобождение выключателя для отключения из любого промежуточного положения в процессе включения. Однако, по существу, срабатывание отключающего электромагнита или реле может произойти не ранее момента возникновения тока в цепи выключателя, т. е. не ранее возникновения пробоя при сближении контактов выключателя. Поэтому обеспечение отключения из любого промежуточного положения не является обязательным требованием для механизма свободного расцепления и многие такие механизмы выполняются с возможностью отключения лишь в процессе конечной части хода на включение (с момента не позднее пробоя между контактами выключателя).
