Электромагнитные выключатели имеют ряд преимуществ перед масляными и пневматическими. Они не требуют для работы масла или сжатого воздуха, допускают большое количество включений и отключений без ремонта. Отсутствие масла упрощает эксплуатацию выключателя, делает его полностью взрыво- и пожаробезопасным.
Электромагнитные выключатели нашли широкое применение в электроустановках с частыми коммутационными операциями. Гашение дуги в электромагнитном выключателе происходит за счет увеличения сопротивления ее вследствие интенсивного удлинения под действием магнитного поля и охлаждения.
Рис. 1. Выключатель типа ВЭМ-10Э-1000/12.5-УЗ:
1 — счетчик единиц; 2— изоляционный кожух; 3 — электромагнитный привод ПЭГ-7; 4 — изоляционная тяга; 5 и 11 — выводы; 6 — подвижный контакт; 7 — изолятор; 8 — неподвижный контакт; 9 — магнитопровод; 10 — катушка магнитного дутья; 12 — дугогасительная камера; 13 — рама (тележка); 14 — контактор КМВ-621
Для управления выключателями применяются электромагнитные и пружинные приводы.
Трехполюсные электромагнитные выключатели типа ВЭМ-10Э-У3 со встроенным электромагнитным приводом предназначены для работы в районах умеренного климата в ЗРУ переменного тока до 10 кВ при высоте над уровнем моря не более 1000 м, температуре воздуха не ниже — 25 и не выше +35 °С при относительной влажности воздуха до 80 %.
На рис. 1, 2 и 3 показаны соответственно общий вид выключателя типа ВЭМ-10Э-УЗ, его контактная система и дугогасительное устройство. Расположение всех деталей легко установить с помощью подрисуночных подписей. Ниже описаны основные детали и главные операции по ремонту выключателя со ссылками на все три указанных рисунка.
В нижней части рамы 13 (см. рис. 1) встроен электромагнитный привод 3. В верхней ее части на фарфоровых изоляторах 7 смонтированы контакты 6 и 8 и дугогасительная камера 12. Контактная система (см. рис. 2) состоит из неподвижных и подвижных контактов. Неподвижные и подвижные контакты состоят в свою очередь из главных 3, 4 и дугогасительных 9, 10 контактов. Наконечники дугогасительных контактов выполнены из дугостойкого материала — кирита. Подвижный контакт вращается на опорном изоляторе с помощью изоляционной тяги 4 (см. рис. 1).
Рис. 2. Контактная система электромагнитного выключателя:
1 — шарнирный контакт; 2 — шина; 3 —главный подвижный контакт; 4 — главный неподвижный контакт; 5, 13, 17 — пружина; 6 — корпус контакта; 7 —винт; в — пластина; 9 — дугогасительный неподвижный контакт; 10 — дугогасительный подвижный контакт; 11 — цилиндр воздушного дутья; 12 — прокладка (поршень); 14 — гайка: 15 — стойка шарнирного контакта; 16 — стакан; 18 — шайба
Над неподвижными контактами размещаются дугогасительные камеры (см. рис. 1), опирающиеся на полюсные наконечники электромагнита. На сердечник П-образного магнитопровода 9 электромагнита надета катушка магнитного дутья 10. Дугогасительная камера представляет собой изоляционный короб, внутри которого расположен пакет из керамических пластин 2 (см. рис. 3) с Л-образными вырезами. Пластины обладают высокой дугостойкостью и теплопроводностью, выдерживая температуру до 2000 С. По концам пакета закреплены медные электроды — рога 4 и 5, по которым перемещается основание дуги во время отключения выключателя. Передний рог 4 электрически соединен с катушкой магнитного дутья, второй конец которой присоединяется к неподвижному контакту. Задний рог 5 соединяется шиной с нижним выводом.
Быстрый переход дуги с контактов на рога и дугостойкие наконечники дугогасительных контактов приводит к высокой износоустойчивости контактных частей выключателя.
Рис. 3. Дугогасительное устройство:
1—козырьки; 2— пакет керамических пластин: 3 — магнитопровод; 4 — передний рог; 5 — задний рог; 6 — вывод; 7 — керамическая плита; 8 — пластина; 9, 10, 11 — дугогасительные контакты; 12 — шина
При отключении выключателя сначала размыкаются главные контакты, а затем шунтирующие их дугогасительные. При включении контакты замыкаются в обратной последовательности, предохраняя от обгорания главные контакты. При размыкании дугогасительных контактов между ними возникает электрическая дуга. Дуга возникает в нижней части камеры (положение А, Б, на рис. 3). При этом участок дуги А шунтируется катушкой магнитного дутья. Так как сопротивление катушки мало, то дуга на этом участке гаснет и катушка включается последовательно в цепь.
Через катушку проходит полный ток отключаемой цепи и между полюсными наконечниками электромагнита создается интенсивное магнитное поле. Взаимодействуя с током дуги, магнитное поле заставляет перемещаться основание дуги по медным рогам камеры. Дуга втягивается вверх по узким щелям между холодными керамическими пластинами камеры (положение В, Г, Д), отдает им свое тепло, удлиняется (сопротивление увеличивается) и при очередном переходе тока через нуль гаснет.
Гашению дуги способствует также то, что в электромагнитном выключателе ток резко уменьшается за счет активного сопротивления дуги. Уменьшается также угол сдвига фаз между током и напряжением сети. Это в свою очередь снижает скорость восстановления напряжения на контактах. Время горения дуги при отключении токов короткого замыкания не превышает 0,02 с. Быстродействие уменьшает вредные термические и динамические воздействия токов КЗ на элементы электроустановок.
При малых величинах отключаемого тока электродинамическая сила, действующая на дугу, мала. Для того чтобы обеспечить при этих условиях быстрое перемещение дуги вверх, в дугогасительной камере на подвижных контактах выключателя закреплены цилиндры воздушного дутья (см. рис. 2). При отключении выключателя и повороте подвижных контактов поршни перемещаются в цилиндрах-и вытесняют воздух между размыкающими дугогасительными контактами. Таким образом создается дополнительно система принудительного дутья, способствующая перемещению дуги, ее удлинению и погасанию.
Дугогасительная камера и все детали выключателя, находящиеся под напряжением, закрыты изоляционным защитным кожухом 2 (см. рис. 1).
На выкатной части — раме укреплены механизм перемещения, блокировка выключателя и разъединяющие контакты вторичных цепей.
