Коммутационные устройства. Классификация коммутационных устройств, параметры.

Пример электрической схемы, содержащий несколько коммутационных аппаратов.

Коммутационный аппарат — аппарат, предназначенный для включения или отключения тока в одной или нескольких электрических цепях. Коммутационный аппарат — электрический аппарат, предназначенный для коммутации электрической цепи и снятия напряжения с части электроустановки.

Механический коммутационный аппарат — коммутационный аппарат, предназначенный для замыкания и размыкания одной или более электрических цепей с помощью разъединяемых контактов.

В общем случае можно разделить все коммутационные аппараты на два типа:

1. Контактный коммутационный аппарат, осуществляющий коммутационную операцию путем перемещения его контакт-деталей относительно друг друга

2. Бесконтактный коммутационный аппарат, осуществляющий коммутационную операцию без перемещения и разрушения его деталей.

Виды коммутационных электрических аппаратов. Основными электрическими коммутационными аппаратами являются: выключатель, выключатель нагрузки, отделитель, разъединитель, автоматический выключатель, устройство защитного отключения, дифференциальный автомат, контактор, реле, рубильник, пакетный выключатель, предохранитель.

Параметры коммутационных аппаратов. Воздействующая величина — Физическая величина, на которую коммутационный аппарат предназначен реагировать. Уставка по воздействующей величине — Заданное значение величины срабатывания или несрабатывания, на которое отрегулирован аппарат. Уставка по времени — Значение выдержки времени, на которое отрегулирован аппарат. Диапазон уставки — Область значений уставки, на которые может быть отрегулирован аппарат. Время включения — Интервал времени с момента подачи команды на включение коммутационного аппарата до момента появления заданных условий для прохождения тока в его главной цепи. Собственное время включения — Интервалы времени с момента подачи команды на включение контактного аппарата до момента соприкосновения заданного контакта. Собственное время отключения - Интервал времени с момента подачи команды на отключение до момента прекращения соприкосновения контактов полюса, размыкающего последним. Полное время отключения цепи — Интервал времени с момента подачи команды на отключение коммутационного аппарата до момента прекращения тока во всех полюсах аппарата. Времятоковая характеристика — Зависимость времени срабатывания коммутационного аппарата от тока в его главной цепи. Ток отключения — Принятое значение ожидаемого тока в цепи, отключенной аппаратом, в заданный момент времени. Ток включения — Принятое значение ожидаемого тока в цепи, включенной аппаратом, в заданный момент времени. Устойчивость при сквозных токах — Способность аппарата в соответствующем коммутационном положении или состоянии пропускать определенный ток в течение определенного времени в предусмотренных условиях, оставаясь после этого в предусмотренном состоянии. Механическая износостойкость — Способность контактного аппарата выполнять в определенных условиях определенное число операций без тока в цепи главных и свободных контактов, оставаясь после этого в предусмотренном состоянии. Коммутационная износостойкость — Способность контактного аппарата выполнять в определенных условиях определенное число операций при коммутации его контактами цепей, имеющих заданные параметры, оставаясь после этого в предусмотренном состоянии. Восстанавливающееся напряжение — Напряжение, появляющееся на контактах одного полюса коммутационного аппарата в переходном режиме непосредственно после погасания в нём дуги.

 

12 Магнитоуправляемые герметические контакты.Герко́н (сокращение от «герметичный [магнитоуправля-емый] контакт») — электромеханическое устройство, представляющее собой пару ферромагнитных контактов, запаянных в герметичную стеклянную колбу. При поднесении к геркону постоянного магнита или включении электромагнита, контакты замыкаются. Герконы используются как датчики положения, концевые выключатели и т. д.Геркон с электромагнитной катушкой составляет герконовое реле. Существуют разновидности герконов по контактной группе: с замыкающимся контактом, размыкающимся контактом и переключающимся контактом.Геркон с замыкающимся контактом - контакт разомкнут при отсутствии магнитного поля, и замыкается при наличии магнитного поля. Геркон с размыкающимся контактом - контакт замкнут при отсутствии магнитного поля, и размыкается при наличии магнитного поля. Геркон с переключающимся контактом имеет три вывода - при отсутствии магнитного поля замкнута одна пара выводов, а при наличии магнитного поля замкнута другая пара выводов. Герконы различаются также по конструктивным особенностям. Они бывают сухими (с сухими контактами) и ртутными, в которых капля ртути смачивает контактирующие поверхности, уменьшая их электрическое сопротивление и предотвращая вибрацию пластин в процессе работы.

Отличие геркона от датчика Холла: геркон — это элемент, механически замыкающий (или размыкающий) электрическую цепь при должном изменении напряженности магнитного поля; датчик Холла — это полупроводниковое устройство, через которое во время работы протекает электрический ток и возникает поперечная разность потенциалов, пропорциональная напряженности магнитного поля.

Параметры: Магнитодвижущая сила срабатывания — значение напряженности магнитного поля, при котором происходит замыкание контактов геркона. Магнитодвижущая сила отпускания — значение напряженности магнитного поля, при котором происходит размыкание контактов геркона. Сопротивление изоляции — электрическое сопротивление зазора между сердечниками (в разомкнутом состоянии). Сопротивление контактного перехода — сопротивление контактной области, которая образуется при замыкании сердечников. Пробивное напряжение — напряжение, при котором происходит пробой геркона. Время срабатывания — время между моментом приложения управляющего магнитного поля, и моментом первого физического замыкания электрической цепи герконом. Время отпускания — время между моментом снятия приложенного к геркону магнитного поля, и моментом последнего физического размыкания электрической цепи герконом. Емкость — электрическая емкость между выводами геркона в разомкнутом состоянии. Максимальное число срабатываний — число срабатываний, при котором все основные параметры геркона остаются в допустимых пределах. Максимальная мощность — максимальная мощность, коммутируемая герконом. Коммутируемое напряжение. Коммутируемый ток

Преимущества:

Недостатки

Контакты геркона находятся в вакууме или в инертном газе и слабо обгорают, даже если при замыкании или размыкании между контактами возникает искра.Долговечность герконов. Считается, что если не бить геркон и не пропускать очень большие токи, то срок службы геркона бесконечен, (хотя в технических данных на герконы указаны ограничения, 10^3—10^8 и больше срабатываний). Меньший размер по сравнению с классическим реле, рассчитанным на такой же ток.Отсутствие необхо-димости применения тугоплавких и драгметаллов для контактов.Герконы почти бесшумны.Высокое быстродействие.

Наличие дребезга при включении, что влечет за собой множественные срабатывания за небольшой промежуток времени.Больший вес по сравнению с открытыми контактами.Необходимость создания магнитного поля.Восприимчивость к внешним магнитным полям, необходимость защиты от них. Сложность монтажа. Хрупкость — герконы нельзя использовать в условиях сильных вибраций и ударных нагрузок.Ограниченная скорость срабатывания.Возможность самопроизвольного размыкания контактов геркона при больших токах^[2]. Иногда контакты «залипают» (остаются в замкнутом состоянии) — такой геркон подлежит замене.

Применение. Клавиатуры — клавишных синтезаторов и компьютеров (в клавиатурах компьютеров практически не используется с середины 1990-х годов) (удачное использование всех достоинств геркона).Клавиатуры промышленных приборов, где требуется долговечность и взрывобезопасность.Датчики: охранные (датчик открытия двери), велокомпьютеров, верхней крышки ноутбука (открытие и закрытие) и т. п.Подводное оборудование: фонари для дайвинга, подводной охоты.Лифты: датчики позиционирования кабины. Телерадиоаппаратура. Электронные счётчики тока однофазные и трехфазные (используемые в многоквартирных домах, в промышленности)

Основная тенденция — замена герконов твердотельными датчиками Холла.

 

13 Полупроводниковые диоды. Структура, классификация.

Полупроводниковый диод — полупроводниковый прибор с одним электрическим переходом и двумя выводами (электродами). В отличие от других типов диодов, принцип действия полупроводникового диода основывается на явлении p-n -перехода. Плоскостные p-n -переходы для полупроводниковых диодов получают методом сплавления, диффузии и эпитаксии.

Параметры диодов:

Вольт-амперная характеристика, Максимально допустимое постоянное обратное напряжение, Максимально допустимое импульсное обратное напряжение, Максимально допустимый постоянный прямой ток, Максимально допустимый импульсный прямой ток, Номинальный постоянный прямой ток,Прямое постоянное напряжение на диоде при номинальном токе (т. н. «падение напряжения»), Постоянный обратный ток, указывается при максимально допустимом обратном напряжении, Диапазон рабочих частот

Ёмкость, Пробивное напряжение (для защитных диодов и стабилитронов), Тепловое сопротивление корпуса при различных вариантах монтажа, Максимально допустимая мощность рассеивания.

Классификация диодов. Типы диодов по назначению:

· Выпрямительные диоды предназначены для преобразования переменного тока в постоянный.

· Импульсные диоды имеют малую длительность переходных процессов, предназначены для применения в импульсных режимах работы.

· Детекторные диоды предназначены для детектирования сигнала

· Смесительные диоды предназначены для преобразования высокочастотных сигналов в сигнал промежуточной частоты.

· Переключательные диоды предназначены для применения в устройствах управления уровнем сверхвысокочастотной мощности.

· Параметрические

· Ограничительные диоды - для защиты радио и бытовой аппаратуры от повышения сетевого напряжения.

· Умножительные

· Настроечные

· Генераторные

Типы диодов по частотному диапазону: Низкочастотные, Высокочастотные, СВЧ.