Постоянные магниты, характеристики и параметры

Магнитные цепи

Всякий электромагнит состоит из стального сердечника – магнитопровода и намотанной на него катушки с витками изолированной проволоки, по которой проходит электрический ток.

Совокупность нескольких участков: ферромагнитных (сталь) и неферромагнитных (воздух), по которым замыкаются линии магнитного потока, составляют магнитную цепь.

Чем больше величина магнитной проницаемости материала, тем легче проходить магнитному потоку по участку магнитной цепи, выполненному из данного материала. Максимальная проницаемость в лучших случаях имеет порядок 10⁵ ÷ 10⁶, тогда как проницаемость неферромагнитных материалов, в том числе и воздуха, практически равна единице. Таким образом, соотношение между проницаемостью участков магнитопровода и окружающей среды не превышает 10⁵ ÷ 10⁶. В электрических цепях соотношение между проводимостью участков цепи и окружающей среды составляет 10¹⁰ ÷ 10²⁰. Поэтому включение воздушного зазора в цепь не приводит к ее разрыву, т.е. магнитный поток не уменьшается до нуля.

В силу этого, магнитный поток, ответвляющийся через окружающую среду, может составить значительную долю магнитного потока, замыкающегося по магнитной цепи. Данный поток называется потоком рассеяния. Расчет магнитных цепей с учетом потоков рассеяния представляет собой сложную задачу. В некоторых случаях оказывается необходимым рассчитывать магнитную цепь с распределенными параметрами, и часто приходится находить картину магнитного поля. Расчеты таких цепей рассматриваются в разделе «Теория электромагнитного поля», а также в специальных курсах. Далее будем пренебрегать потоками рассеяния и будем считать, что через любое поперечное сечение неразветвленной части магнитной цепи проходит один и тот же поток, а так же все витки данной обмотки пронизываются одним и тем же потоком.

Магнитные цепи часто содержат воздушные зазоры. Эти зазоры могут быть неизбежны по конструктивным причинам (магнитопроводы трансформаторов) или быть принципиально необходимыми (зазоры между статором и ротором электрических машин). Форма магнитного поля в воздушном зазоре обычно неоднородна и трудно поддается расчету. Только в случае, когда длина магнитных зазоров мала по сравнению с поперечными размерами, поле в воздушном зазоре можно считать однородным. В таком поле F = B×s.

Направление магнитных линий и направление создающего их тока связаны между собой известным правилом правоходового винта (буравчика) (рис. 4.1).

 

Рис. 4.1. Магнитное поле прямолинейного проводника и катушки. Правило Буравчика

Магнитопроводы магнитных систем переменного тока выполня­ют в основном из кремнистых электротехнических сталей, которые обладают малыми потерями на перемагничивание (мала коэрцитив­ная сила) и на вихревые токи (повышенное удельное электрическое сопротивление). В целях уменьшения потерь на вихревые токи маг­нитопроводы изготовляют шихтованными в виде набора электриче­ски изолированных друг от друга пластин толщиной от ОД до 1,0 мм. Для снижения потерь в магнитной системе переменного тока исполь­зуют также и другие материалы, например магнитомягкие ферриты, аморфные сплавы.

7. Постоянные магниты, их характеристики. [7]

Общие сведения.

Для создания постоянного магнит­ного поля в некоторых электрических аппаратах использу­ются постоянные магниты. Постоянные магниты изготавливаются из магнитотвердых материалов, т. е. материалов, имеющих широкую петлю гистерезиса. В постоянных магнитах для создания магнитного поля не требуется непрерывное подведение электроэнергии. Опре­деленная энергия тратится только на первоначальное намаг­ничивание постоянного магнита. Магнитное поле магнита сохраняется бесконечно долго без затраты энергии извне.

Для намагничивания постоянного магнита в его теле создается магнитное поле, напряженность которого во мно­го раз превышает коэрцитивную силу магнитотвердого материала. После снятия этого поля материал постоянного магнита остается намагниченным. Намагничивание постоян­ных магнитов осуществляется в специальных намагничива­ющих установках, позволяющих создавать сильное магнит­ное поле с напряженностью до 400 кА/м.

Состояние постоянного магнита описывается участком петли гистерезиса (рис. 5.31), называемым кривой размагничивания.

Очень часто намагничивание постоянного магнита про­изводится до его установки в электрический аппарат или, как говорят, без арматуры. Тогда проводимость рабочего зазора уменьшена из-за отсутствия деталей из ферромаг­нитного материала. Для постоянного магнита, показанного на рис. 5.33, в этом случае отсутствуют полюсные наконеч­ники и якорь. При таком способе намагничивания расчет ведется с использованием прямой возврата.

Если потоки рассеяния значительны, то рекомендуется расчет по участкам, так же как и для электромагнита.

Потоки рассеяния в постоянных магнитах играют значи­тельно большую роль, чем в электромагнитах. Дело в том, что магнитная проницаемость магнитотвердых материалов значительно ниже, чем магнитомягких, из которых изготав­ливается магнитопровод электромагнитов. Потоки рассея­ния вызывают значительное падение магнитного потенциала по длине постоянного магнита и уменьшают МДС, а следо­вательно, и поток в рабочем зазоре.

Коэффициент рассеяния о существующих конструкций постоянных магнитов колеблется в довольно широких пре­делах (2—5) и обычно определяется при их моделировании.

в) Стабилизация характеристик магнита. В процессе работы магнита наблюдается уменьшение потока в рабочем зазоре — старение магнита. Различают структурное, механическое и магнитное старение. При структурном ста­рении материал магнита после закалки или отливки имеет неравномерную структуру, но со временем эта неравномер­ность переходит в более равновесное — стабильное состоя­ние. При этом в металле исчезают внутренние напряжения. Одновременно уменьшаются значения

Механическое старение наступает при ударах и вибрациях магнита.

Магнитное старение — изменение свойств мате­риала под действием внешних магнитных полей. Для стаби­лизации характеристик постоянного магнита его подверга­ют термообработке (отпуску), механическим воздействиям (ударам, вибрации) и предварительному размагничиванию полем небольшой напряженности.

Плоские контроллеры.

При большом числе контактов габариты и масса кулачковых и барабанных контроллеров резко возрастает. В этом случае, если число операций в час при регулировании и пуске не велико применяются плоские контроллеры.

В плоском контроллере на плите из изолированного материала располагаются неподвижные контакты по которым скользит подвижный контакт. Одновременно соприкасающийся с токосъёмной шиной.

 

КОНТРОЛЛЕРЫ (из учебника):

Контроллеры применяются для управления двигателями постоянного и пере­менного тока, в частности подъемно-транспортных установок. Получение раз­личных схем соединений двигателя с сетью, резистором пусковым и регулиро­вочным и тому подобными устройствами достигается поворотом рукоятки на определенный угол.

Конструктивно контроллер представляет собой многоступенчатое контактное переключающее устройство, не связанное в одно целое с резистором. Отделение переключающего устройства от резистора вызвано либо большими габаритами последнего, либо условиями эксплуатации и размещением оборудования. Например, контроллер располагается в кабине оператора, а резистор выносится за пределы этой кабины.

Контроллеры строятся трех типов: плоские, барабанные и кулачковые.

Плоские контроллеры могут выполняться на большее число ступеней по срав­нению с барабанными и кулачковыми, но переключающая способность их меньше, чем у последних. Они применяются в случаях, когда требуется большое число сту­пеней, а также для одновременного управления и регулирования в нескольких цепях при малых токах и нечастых переключениях. Конструкция их выполняется по прин­ципу переключающих устройств реостатов (см. рис. 17-5).

Барабанные контроллеры, конструкция которых аналогична устройству на рис. 17-7, применяются для управления двигателями мощностью до 75 кВт. Переклю­чающая способность их невелика. Они допускают 120 — 240 переключений в час.

Кулачковые контроллеры допускают до 600 переключений в час. Они могут вы­полняться на большие токи по сравнению с барабанными. Контактное устройство их работает аналогично контактному устройству контакторов, т. е. каждый комму­тационный элемент имеет дугогасительную систему. Поэтому они обладают высо­кой отключающей способностью. Управление контактами осуществляется фи­гурными кулачками. Передача движения через вращающийся ролик обеспечивает малый износ.

 

14. Устройство и принцип работы выключателей, контакторов. [14] (низковольтных)

Контакторы – это электрический аппарат предназначенный для коммутации в силовых электроцепях. Замыкание и размыкание осуществляется в контакторах чаще всего под воздействием электромагнитного привода.

Контакторы постоянного тока - для коммутации цепей постоянного тока и как правило, приводятся в действие электромагнитами постоянного тока.

Контакторы переменного тока - для коммутации цепей переменного тока. Электромагниты этих контакторов могут быть как переменного тока, так и постоянного тока.

Основные технические данные контакторов.

1.Номинальный ток главных контактов.

2.Предельный отключаемый ток.

3.Номинальное напряжение коммутируемой цепи.

4.Механическая и коммутационная износостойкость.

5.Допустимое число включений в час (сколько может)

6.Собственное время включения и отключения.

 

Контакторы имеют следующие основные узлы:

1.Контактная система (главная);

2.Дугогасительное устройство;

3.Электромагнит;

4.Система вспомогательных контактов (в системах управления).

Система вспомогательных слаботочных контактов служит для согласования работы контактора с другими устройствами.

 

Контакторы постоянного тока.

Номинальный ток контакторов расположенных в шкафах понижается примерно на 10% из-за ухудшения охлаждения.

В продолжительном режиме работы, когда длительность нахождения во включенном состоянии превышает 8 часов, допустимый ток контактора снижается, примерно, на 20%-ов, т.е. рассчитывать надо на более меньший ток при эксплуатации.

 

Дугогасительное устройство для контакторов постоянного тока.

Чаще всего применяется устройство с электромагнитным дутьём.

 

Электромагнит.

При включении электромагнита преодолеваются условия возвратной и контактной пружины. Тяговая характеристика электромагнита должна преодолевать во всех точках характеристики пружин при минимально допустимом напряжении на катушке (примерно, 0,85% от номинального напряжения) и нагретом её состоянии.

Важным параметром контактора является - коэффициент возврата (возврата пружины).

Наибольшее напряжение на катушке не должно превышать 110% от номинального, т.к. при этом увеличивается износ контактов из-за усиления ударов якоря и температура катушки может превысить допустимое значение.

Контакторы переменного тока

Контакторная система.

Контакторы переменного тока выпускаются на номинальный ток от 100 до 1000А при числе главных контактов от 1 до 5.

Электромагнит.

Магнитопровод электромагнита состоит из 2-х сердечников один из которых неподвижен, а другой (якорь) связан через рычаги и контактной системой.

Пусковой ток электромагнита чаще всего равен 10-тикратному току притянутого состояния. В связи с большим пусковым током недопустима подача напряжения, если якорь по каким-либо причинам удерживается в отпущенном состоянии.(сгорит)

Электромагниты контакторов переменного тока могут работать от сети постоянного тока (наоборот нет) – включается форсировочный резистор т.е. шунт на контакты.

Срабатывание и отпускание электромагнита происходит значительно быстрее, чем электромагнита постоянного тока.

15. Устройство и принцип работы коммандоаппаратов, магнитных пускателей. [15]

 

Командо-аппараты.

1.Кнопки управления – предназначены для схем пуска, останова и реверса электродвигателей, путём замыкания и размыкания обмоток контакторов (пускателей), которые коммутируют главные цепи, а также для управления различными схемами автоматики. Для повышения надёжности контакты - из серебра. При переменном токе дуга надёжно гаснет при напряжении до 500В и токе до 3А. При постоянном токе и напряжении равном 440В отключаемый ток не превышает 0,15А.

2.Коммандо-контроллеры – применяются, когда необходимо производить переключение нескольких цепей по определённой программе с большой частотой включений.

Бывают:

- кулачкового типа, регулируемые и нерегулируемые.

В регулируемом командо-контроллереможно установит до 6 контактов. Число коммутирующих частей может меняться от 4 до 12-ти. Вращение вала командо-контроллера может осуществляться специальным исполнительным двигателем, что обеспечивает дистанционное управление.

Выбор по току КЗ

для автоматов с электромагнитным расцепителем:

для автоматов с комбинированным расцепителем:

Предельный ток отключения автомата I откл.а. должен быть не менее тока КЗ.

 

19. Устройство и принцип работы предохранителей. [19] (Низковольтные)

 

Предохранители.

 

- это электрические аппараты, предназначенные для защиты электрических цепей от токов перегрузок и токов К.З.-ия.

Основными элементами предохранителей являются:

1.Плавкая вставка, включаемая последовательно с защищаемой цепью;

2.Дугогасительная камера.

 

Требования, предъявляемые к предохранителям:

1.Времятоковая характеристика предохранителя должна проходить ниже, но возможно ближе к времятоковой характеристике защищаемого устройства.

2.Времясрабатывание предохранителя при К.З.-нии д.б. минимально возможным, особенно при защите полупроводниковых приборов.

3.При К.З.-нии предохранители должны обеспечивать селективность защиты.

4.Характеристики предохранителя д.б. стабильными, а разброс их параметров не должен нарушать надёжность защиты.

5.В связи с возросшей мощностью установок предохранители должны иметь высокую отключающую способность.

6.Конструкция предохранителя должна обеспечивать быструю и удобную замену плавкой вставки при её перегорании.

 

Особенности плавких вставок из легкоплавких металлов:

Процесс работы предохранителя:

На тонкую медную проволоку наносится шарик из олова. При нагреве вставки сначала плавится олово (t^o плавления 232^оС). В месте контакта олова с проволокой начинается растворение меди и уменьшение её сечения. Это вызывает увеличение сопротивления и повышение потерь в этой точке. Процесс длится до тех пор, пока медная проволока не расплавится в точке в точке расположения оловянного шарика. Возникшая при этом дуга расплавляет медную проволоку по всей длине.

 

Недостатки медной плавкой вставки:

При длительной работе и высокой температуре медная вставка интенсивно окисляется, сечение вставки постепенно уменьшается, что может привести к перегоранию вставки при номинальных токах.

Существуют серебряные плавкие вставки, которые не подвержены тепловому старению.

 

Предохранители с мелкозернистыми наполнителями. Тип ПН-2.

 

Корпус квадратного сечения изготавливается из прочного фарфора или стеатита. Внутри корпуса расположены ленточные плавкие вставки и наполнитель – кварцевый песок. Плавкие вставки привариваются к диску, который крепится к пластинам, связанными с ножевыми контактами. Пластины крепятся к корпусу винтами.

Для получения токоограничения вставка имеет суженные сечения. Плавкая вставка разделена на 3 параллельных ветви для более полного использования наполнителя.

Гашение дуги происходит за несколько миллисекунд.

Выпускаются на номинальный ток до 630А.

 

20. Устройство и принцип работы рубильников и переключателей. [20]

 

РУБИЛЬНИКИ И ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛИ (учебник Родштейн):

Рубильники и переключатели предназначены для неавтоматической коммута­ции электрических цепей с номинальным напряжением до 660 В переменного тока частотой 50 и 60 Гц и 440 В постоянного тока. При наличии соответствующих устройств они рассчитаны на отключение тока до 1 —1,5 номинального. Рубильни­ки, не рассчитанные для коммутации цепей под током, предназначены для работы в качестве разъединителей. Выполняются рубильники в основном на токи 80 — 1000 А, с коммутационной износостойкостью 2500 — 5000 циклов, механической износостойкостью до 10000 операций.

Рубильники (рис. 14-1) и переключатели выполняются одно-, двух- и трехполюсными.

Основными элементами их являются: неподвижные врубные контакты 4, подвижные контакты 5, закрепленные шарнирно в других неподвижных контактах б, дугогасительное устройство и привод. Монтируются рубильники на изоля­ционных деталях — плитах 7, каркасах, валах и т. п. Конструкция рубильника мо­жет выполняться для присоединения проводов сзади или спереди.

 

Привод может осуществляться при помощи центральной рукоятки, боковой рукоятки 3 через вал 2, центральной рукоятки 9 через систему рычагов 10.

Важнейшей частью рубильника являются контакты. Почти исключительное применение в этих аппаратах находят врубные контакты (см. гл. 4). В рубильниках на малые токи контактное нажатие обеспечивается за счет пружинящих свойств ма­териала губок, а на токи от 100 А и выше — стальными пружинами. С увеличением нажатия падает переходное сопротивление, но увеличивается износ контактов из-за трения, и это ограничивает нажатие.

Гашение дуги постоянного тока при малых токах (до 75 А) происходит за счет ее механического растягивания расходящимися ножами. При больших токах га­шение осуществляется в основном за счет перемещения дуги под действием элек­тродинамических сил контура тока (детали рубильника, дуга). Сокращение длины ножа ведет к возрастанию напряженности магнитного поля и электродинамических сил, что повышает отключающую способность рубильника. Предельным значе­нием, до которого рационально сокращать длину ножа, является такая длина, при которой обеспечивается надежное гашение тока до 75 А.

Гашение электрической дуги при однофазном токе напряжением 220 В и при трехфазном токе напряжением 380 и 500 В осуществляется в основном за счет околокатодных явлений, имеющих место при переходе тока через нуль. Длину но­жа в рубильниках переменного тока ввиду этого следует выбирать не из условий гашения дуги, а из механических условий.

При монтаже рубильников в распределительных ящиках или в закрытых распределительных устройствах малого объема весьма актуальным становится огра­ничение размеров дуги. Необходимо, чтобы оставшиеся после погасания дуги иони­зированные газы не вызывали перекрытия на корпус или между токоведущими частями. В таких случаях рубильники снабжаются различного рода дугогасительными камерами 1. На переменном токе широко применяются камеры с дугогасительными решетками 8.

 

Исследования и опыт Показали, что для создания малогабаритных рубильни­ков и переключателей, обладающих надежной коммутационной способностью в пределах своих номинальных токов, необходимо применение дугогасительиых ка­мер. Весьма эффективной следует считать камеру с дугогасительной решеткой 8.

Дугогасительные контакты И могут применяться в рубильниках постоянного тока при токах свыше 100 А и во всех рубильниках переменного тока, где скорость расхождения контактов и их зазор не влияют заметно на условия гашения дуги. Дугогасительные контакты, выключаясь последними, служат здесь для защиты главных ножей от обгорания.

На большие токи (свыше 1000 А) рубильники выполняются с несколькими па­раллельными ножами. Такой способ блочного конструирования обладает тем до­стоинством, что требует отработки только одного блока. Набором соответствую­щего числа блоков компонуются рубильники на большие токи. При переменном токе следует учитывать, что вследствие эффекта близости ток между отдельными пластинами распределяется неравномерно. Номинальный ток рубильника растет при этом не пропорционально числу пластин, а медленнее. Например, при трех па­раллельных элементах каждый на 1000 А номинальный ток рубильника будет 2500 А.

Исполнение современного рубильника приведено ниже.

Рубильники и рубильники-переключатели серий Р и РП выполняются на напря­жения до 660 В частотой 50 и 60 Гц и токи 80 — 630 А. Электродинамическая стой­кость составляет 20 — 80 к А, термическая стойкость 50 — 512 А2-с.

Рубильник (рис. 14-2) собирается из унифицированных узлов. Корпус 4 предста­вляет собой набор пакетов (по числу полюсов) неподвижных контактов 3 плюс па­кет, в котором размещен механизм фиксации — толкатели 6 и пружина 7. Пакеты подвижных контактов 5 (по числу полюсов) собираются на пластмассовом валу 1. И те, и другие пакеты стягиваются шпильками 2. Привод осуществляется рукоят­кой 8.

Подвижные контакты составлены из двух параллельных пластин на каждый полюс. Пластины сжаты спиральными пружинами, осуществляющими контактное нажатие, и во включенном положении охватывают неподвижные контакты (ножи) 3. Гашение дуги происходит в камере.

 

Рубильники и переключатели. (лекции)

 

Рубильник – предназначен для ручного включения и отключения электрических цепей с постоянным напряжением до 440В и переменным до 500В.

Переключатель – в отличие от рубильника имеет 2 системы неподвижных контактов и 3 коммутационных положения. В среднем положении контакты переключателю разомкнуты. В каждом положении происходит фиксация контактов.

Пакетные выключатели и переключатели являются малогабаритными коммутационными аппаратами с ручным приводом, которые служат для одновременного управления большим числом цепей.

Пакетные выключатели и переключатели используются для нечастых коммутаций в цепях с небольшой мощностью (токи до 400А постоянное напряжение до 220В, переменное напряжение до 380В).

Они применяются как аппараты распред-устройства и в цепях автоматики.

Также применяются для пуска и реверса двигателей и переключения схемы соединения обмоток двигателя со звезды на треугольник.

В трёхфазном рубильнике при размыкании цепи между ножом и неподвижным контактом загорается дуга. Гашение дуги постоянного тока (до 75А) происходит за счёт механического удлинения дуги двигающимся ножом.

Рубильник не рекомендуется применять при коммутации больших токов нагрузки.

При отключении переменного тока дуга гасится за счёт возникновения электрической прочности.

 

Конструкция рубильников и переключателей.

 

Рубильники выпускаются в одно-, двух- и трёх-полюсном исполнении.

3-х полюсный рубильник состоят:

1.Рычажный привод (м.б. центральный и боковой);

2.Небольшая Дугогасительная камера;

3.Ножи.

 

При токе больше 100А в рубильники устанавливается несколько параллельных контактных пар.

В пакетном выключателе или переключателе каждый коммутируемый полюс конструктивно оформлен в виде отдельного элемента (пакета).

Марки переключателей:

ПКВ (пакетный кулачковый выключатель) число пакетов в нём может достигать 8.

ПВМ (пакетный выключатель механический).

 

Выключатель серии ПВМ имеет специальные фибровые пластины. Гашение дуги обеспечивается за счёт соприкосновения с фибровыми стенками, из которых выделяется газ. Давление внутри пакета повышается, что ведёт к гашению дуги.

 

 

21. Устройство и принцип работы автоматических воздушных выключателей. [21]

 

Автоматический выключатель внутри непрерывно замеряет ток и, если он превышает определенные значения, автоматически прерывает его в течение заданного времени.

При токе перегрузки активным элементом является биметаллическая пластина - она нагревается, изменяет свою форму, и это приводит к срабатыванию механизма расцепителя. Линия размыкается без образования дуги.
При коротком замыкании протекающий ток значительно выше, чем при перегрузке, и активными элементами являются магнитная катушка и дугогасительная камера. Резко возраста­ющий магнитный поток в катушке также приводит в действие механизм расцепителя, контакты раздвигаются, но в отличие от ситуации с током перегрузки, возникает электрическая ду­га, т.е. ток не прерывается. Далее под действием магнитной силы и возникшего высокого давления ионизированных газов внутри выключателя дуга двигается в сторону дугогасительной камеры, ударяется о ее пластины, дробится, остывает и исчезает - ток разорван.

 

Токоведущая цепь

При номинальных токах до 200 ампер, применяется одна пара контактов, которая для увеличения дугостойкости может быть облицована металлокерамикой. При токах выше 200 ампер, применяются двухступенчатые контакты, или пары главных и дугогасительных контактов.

В универсальных автоматах работающих селективно создается определенная выдержка времени при протекании тока КЗ, размыкание контактов в течение этого времени не допустимо.

Расцепители автоматов

Отключение автоматов происходит под действием расцепителей. Наиболее распространены максимальные расцепители. Для защиты оборудования от перегрузок необходимо, что бы время токовое характеристик расцепителя была, возможно, ближе к характеристике защищаемого объекта. В максимальных расцепителях широко используются электромагнитные системы и тепловые системы с биметаллической пластиной.

Электромагнитный расцепитель обладает высокой электродинамической и термической стойкостью, а так же стойкостью к механическим воздействиям.

Обмотка электромагнита включается последовательно с нагрузкой.

Регулирование тока срабатывания может производиться за счет натяжения противодействующей пружины расцепители или изменения числа витков обмотки расцепителя.

Выдержки времени зависимые от тока нагрузки создаются замедляющими устройствами, осуществляющими демпфирование за счет вязкости жидкости или газов.

Наиболее просто зависящая от тока выдержка времени получается с помощью тепловых расцепителей аналогичных по конструкции как тепловые реле.

Недостатки тепловых расцепителей:

1) Слабая термическая стойкость требует быстрого отключения при отключении больших токов.

2) С ростом отключаемого тока растет усилие необходимое для расцепления автоматов, поэтому тепловой расцепитель применяется при токах до 200 ампер.

3) Выдержка времени тепловых зависит от температуры окружающей среды.

4) Разброс в токе срабатывания у тепловых расцепителей примерно в два раза больше чем у электромагнитных.

5) Малая термическая стойкость тепловых расцепителей определяет малую допустимую длительность КЗ, что затрудняет получения необходимой селективности.

 

Для дистанционного отключения автомата устанавливается независимый электромагнитный расцепитель. Электромагнит, которого может быть как постоянного, так и переменного тока. Обмотка этого электромагнита рассчитывается на кратковременный режим работы.

Номинальное напряжение расцепителя берется не выше 220В, если источник питания имеет больше высокое напряжение, то ставится добавочный резистор.

 

23. Комплектные устройства, их назначение и виды. [23]

Распределительное устройство (РУ) представляет со­бой совокупность соединенных между собой электрических аппаратов, предназначенных для приема и распределения электрической энергии. В функции РУ входит также за­щита сети и обслуживающих ее электрических аппаратов от КЗ и ненормальных режимов. Различают сборные и комплектные РУ (КРУ). Сборные РУ на напряжение 6—35 кВ монтируются в специально построенных кирпичных или железобетонных капитальных зданиях. Масляные выклю­чатели монтируются в железобетонных ячейках, рассчитанных на возможность взрыва.

Сборные РУ на напряжение выше 35 кВ строятся от­крытого типа (ОРУ) и не требуют строительства капиталь­ных зданий. Отдельные электрические аппараты поступают с заводов, монтируются и налаживаются на месте уста­новки. Значительного улучшения технических, эксплуата­ционных и экономических характеристик можно достигнуть применением КРУ. Все входящие в КРУ электрические ап­параты (коммутационные аппараты, измерительные трансформаторы, аппараты управления, устройства релейной защиты и автоматики и т. п.) монтируются заводом-изго­товителем вместе со всеми электрическими соединениями на общем металлическом основании.

Различают КРУ, предназначенные для работы в закры­том помещении и для наружной установки на открытом воздухе (КРУН). В конструкции КРУН предусматривается защита электрических аппаратов и всех электрических со­единений от воздействия окружающей среды (дождя, сне­га, тумана, пыли, ветра).

По сравнению со сборными КРУ имеются следующие преимущества:

Значительно уменьшается трудоемкость проектиро­вания и строительно-монтажных работ.

Улучшается качество электроустановок, увеличива­ется надежность их работы, безопасность обслуживания и сокращаются эксплуатационные расходы. Обеспечивается возможность модернизации и рекон­струкции.

 

 

Изготовление КРУ ведется индустриальным методом с широким применением механизированного труда. Технологические операции разбиваются на простейшие, что поз­воляет автоматизировать изготовление и контроль качества.

 

Номинальный ток отключения.

Номинальный ток отключения - это наибольший ток, который выключатель способен надежно отключать при возвращающемся напряжении между фазами равном наибольшему рабочему напряжению сети.

Значение номинального тока отключения характеризует отключающую способность выключателя.

Сохранность энергетического оборудования бесперебойность энергоснабжения, а так же устойчивость параллельно работающих систем требует, что бы длительность КЗ отграничивалась временем от 0,05 до 0,1 сек.

Номинальный ток включения.

Это наибольший ток короткого замыкания, на который выключатель включается без сваривания контактов и других повреждении, препятствующих его дальнейшей работы.

Время включения отключателя - это время от подачи команды на включение до полного завершения операции включения.

Формула амплитуды ударного тока КЗ:

 

4. Требования к выключателям.

1. Требование. Особо высокая надежность работы во всех эксплутационных режимах

2. Отключение выключателя любых нагрузок не должно сопровождаться перенапряжениями опасными для изоляции элементов установки.

3. Отключение цепи при КЗ должно происходить за минимально возможное время.

4. Выключатель должен обеспечивать надежное отключение цепи при условиях восстановления напряжения.

5. Выключатель должен допускать возможное большее число отключений КЗ без ревизии и ремонта.

Современные выключатели могут отключать без ревизии до 10 КЗ.

6. Отключение КЗ не должно сопровождаться выбросом из него пламени и раскаленных газов.

 

25. Классификация высоковольтных выключателей. [25]

 

Классификация выключателей.

Выключатели классифицируются по методу гашения дуги.

По виду изоляции токоведущих частей между собой и на землю.

По принципам, заложенным в конструкцию дугогасительного устройства.

 

В масленых выключателях дуга образующаяся между контактами горит в трансформаторном масле. Под действием энергии дуги масло разлагается и образующиеся при этом газы и пары используются для ее гашения.

 

В зависимости от способа изоляции токоведущих частей различают:

баковые выключатели и маломасленные выключатели.

 

В баковых выключателях токоведущие части изолируются между собой и от земли с помощью масла находящегося в стальном баке, соединенном с землей.

В маломасленных выключателях изоляция производится с помощью твердых диэлектриков и масла.

В воздушном выключателе в качестве гасящей среды используется сжатый воздух, находящийся в баке под давлением от 1 до 5 МПа. Изоляция токоведущих частей между собой осуществляется с помощью твердых диэлектриков и воздуха.

В элегазовых выключателях гашение дуги осуществляется за счет охлаждения ее в двигающемся с большой скоростью в элегазе, который и используется как изолирующая среда. Неон ионизированный газ.

В электромагнитных выключателях установлена дугогасительное устройство в виде лабиринтно - щелевой камеры из твердого диэлектрика. Гашение дуги происходит за счет увеличения сопротивления дуги, вследствие её интенсивного удлинения и охлаждения.

В вакуумных выключателях контакты расходятся под вакуумом, давление равно (10^–4 Па), возникающая при расхождении контактов дуга быстро гаснет благодаря интенсивной диффузии зарядов в вакууме.

26. Приводы высоковольтных выключателей. [26]

а) Механизм привода выключателя. Для обеспечения дугогашения подвижный контакт выключателя при отключении должен обладать определенной линейной скоростью (1,5—10 м/с). Как правило, контак­ты выключателей движутся поступательно, а звенья, передающие уси­лия контактам от пружин или привода, имеют вращательное движение. Механизм, преобразующий вращательное движение в поступательное, называется прямилом. Механизм, широко применяемый в баковых вы­ключателях, показан на рис. 18.10, а.

Отключающая пружина обычно устанавливается на каждом полю­се и действует на приводную тягу В₀Со, стремясь переместить ее слева направо. Во включенном положении четырехзвенник А1С2В2А2 находится в положении, близком к мертвому, которое широко используется для получения необходимой характеристики аппарата. Рассмотрим про­стейший кривошипно-шатунный механизм (рис. 18.10,6). С рычагом / (кривошипом) связан выходной вал выключателя, а с ползуном 3 подвижный контакт. При вращении рычага / контакт совершает воз­вратно-поступательное движение. При угле поворота, близком к 180°, и относительно большом изменении угла Да перемещение ЛЯ близко к нулю (звенья / и 2 лежат на одной прямой). В этом случае никакая сила, действующая на ползун 3 влево, не может переместить механизм. Это положение получило название мертвого. Зависимость хода контак­тов Н от угла поворота а приведена на рис. 18.10,8.

Использование мертвого положения дает возможность:

1) уменьшить момент или усилия на включающем элементе к концу
процесса включения, когда усилия пружин наибольшие и к ним прибав­ляются электродинамические усилия при включении на КЗ;

2) облегчить регулировку выключателя, так как малому ходу контак­тов соответствует большой ход включающего рычага или тяги;