1.1. Призначення, принцип дії і будова електричних апаратів

Запобіжники захищають установки від надструмів. При виникненні струму к.з. у них перегоряє металева плавка вставка, виникає й гаситься електрична дуга, і коло розривається. На тягових підстанціях МЕТ застосовують для захисту електроустаткування від надструмів. Запобіжники низької напруги виготовляють на струми від міліамперів до тисяч амперів і напругою до 660 В, а запобіжники високої напруги - до 35 кВ і вище. Найважливішою характеристикою запобіжника є залежність часу перегоряння плавкої вставки від струму - часострумова характеристика.


Запобіжник працює в двох різко відмінних режимах: у нормальних умовах і при перевантаженнях і коротких замиканнях. Струм, на який розрахована плавка вставка для тривалої роботи, називають номінальним струмом плавкої вставки.

Звичайно в той самий запобіжник можна вставляти плавкі вставки на різні номінальні струми. Номінальний струм запобіжника, зазначений на ньому, дорівнює найбільшому з номінальних струмів плавких вставок, призначених для даної конструкції запобіжника.

Вставку виконують у вигляді пластинки з вирізами (рис. 2,б), що зменшують її переріз на окремих ділянках. На цих звужених ділянках виділяється більше теплоти (рис. 2,а), ніж на широких. Плавка вставка плавиться в одному, найбільш гарячому місці. При короткому замиканні нагрів звужених ділянок йде настільки інтенсивно, що практично відводом теплоти від

них можна знехтувати.

У багатьох конструкціях плавкій вставці придають таку форму, при якій електродинамічні сили, що виникають при струмах короткого замикання,

розривають вставку ще до того, як вона встигне розплавитися. (рис. 2,в)


а)

На рис. 2,а схематично зображений розподіл температур 0 залежно від зони . Найвища температура має місце в звужених місцях.

Металургійний ефект полягає в тім, що багато легкоплавких металів (олово, свинець та ін.) здатні в розплавленому стані розчиняти деякі тугоплавкі метали (мідь, срібло та ін.). Отриманий таким способом розчин має інші характеристики, ніж вихідні матеріали. Для прискорення плавлення вставки при перевантаженнях і зниження загальної температури усієї вставки при її плавленні на дроти наплавляють невеликі олов'яні кульки. При струмах перевантаження, коли температура вставки досягає температури плавлення олова, кулька розплавляється і розчиняє частину металу, на якому він напаяний. Вставка перегоряє в тому місці, де була наплавлена кулька. При цьому температура вставки виявляється набагато нижче температури плавлення металу, з якого вона виконана. У номінальному режимі кулька практично не впливає на температуру нагрівання вставки.

Вимикачі високої напруги служать для комутації струму в нормальному режимі й короткому замиканні, коли струми досягають десятків кілоампер.

Основні типи: масляні; автогазові ; елегазові; повітряні; вакуумні; електромагнітні.

Розрив кола струму у вимикачах здійснюється за рахунок гасіння електричної дуги, що виникає між контактами, коли газорозрядний проміжок перетворюється з провідника електричного струму в ізолятор за 0,01 —0,1 с.

Апарати керування призначені для частих оперативних відключень і включень нормальних струмів навантаження і нечастих комутацій струмів перевантаження, що, звичайно, перевищує номінальні в 5-20 разів. До апаратів

керування відносять: контактори, пускачі, командоапарати, електромагнітні муфти, реле керування.

Апарати розподілу енергії здійснюють захист установок і мереж від аварійних режимів роботи (струмів к.з. і перевантаження, зниження напруги в мережі). До апаратів розподілу енергії відносять: автоматичні повітряні вимикачі (автомати), запобіжники і т.д.

Автоматичні вимикачі серії ВА21 призначені для захисту електричних кіл від перевантажень і коротких замикань, оперативних включень і відключень цих кіл (у тому числі - асинхронних електродвигунів) і проведення струму в номінальному режимі, ВА21-43Т- для міського транспорту (однополюсні в триполюсному габариті).

Пускачі призначені для включення і відключення електричних двигунів,

при цьому як контактори можуть комутувати будь-яке навантаження. За

принципом будови вони аналогічні, але в пускачі можуть вбудовувати додаткові елементи (теплові реле) для захисту електродвигунів від

перевантаження.

Електромагнітні муфти здійснюють з'єднання і роз'єднання ведучого і веденого валів у приводі (рис. 3).

з л

На рис. 3 показаний принцип будови муфти з нерухомою обмоткою збудження 3. Якщо подати напругу на цю обмотку, то магнітний потік Ф, що

виник створить електромагнітні сили між деталями 2 і 4, які, перемістивши назустріч одна одній, ввійдуть у зачеплення. Завдяки наявності пазів і виступів у деталях 1 і 2, 4 і 5 елементи 1 і 5, зв'язані з ведучою і веденою частинами привода, не зможуть зміщатися один щодо іншого, тобто вони ввійдуть у зачеплення.

Контактори. їх розрізняють за родом струму: постійного, змінного, а також змінного струму підвищеної частоти (до 10 кГц). Вони можуть виконуватися з керуванням на постійному чи на змінному струмі частотою 50 чи 60 Гц незалежно від роду струму головного кола.

За найбільшою частотою включень у час в повторно - короткочасному режимі роботи контактори поділяють на класи: 0,3; 1,3; 10; 30, що відповідає частоті 30, 120, 300, 1200, 3600 включень на годину. Нормована механічна зносостійкість досягає 30 млн. циклів, комутаційна зносостійкість повинна бути не менше 0,1 механічної. Контактори в основному виконують за 10-м класом і на відповідну механічну зносостійкість.


Контактори серії КТ6600 (рис. 4) випускають на струми до 160 А напругою 660 В, частотою 50 і 60 Гц і 440 В постійного струму.

Контактори серії КТ64 і КТ65 випускають на струми до 630 А і тією ж напругою і являють собою комбінований апарат з контактора серії КТ6600 і напівпровідникового блоку бездугової комутації.

Конструкція контакторів (рис. 4, а) - моноблочна з поворотною рухомою системою. Контактор складається з електромагніта 3, контактної і дугогасної системи 2 і блоків допоміжних контактів 1. Нерухомі частини контактора укріплені на базовій металевій рейці 4, рухомі - на самоустановленому пластмасовому валу 5. Якір 10 електромагніта (рис.4,б) на зовнішньому полюсі має екран з підтискною (вона ж амортизує ) пружиною 6. Внутрішній (стосовно котушки) полюс має коротко замкнутий виток 7. Магнітна система не має повітряного зазору, що значно знижує споживану потужність котушки 9. Весь вузол збирають на підставці 8.

Головні контакти 13 і 14 виконані з накладками з металокерамічної композиції на основі срібла. Рухомий контакт підйомного типу. Для обмеження вильоту полум'я в камерах установлені пружинні гасники полум'я. Для прискорення гасіння рухомий контакт забезпечений рогом 15.


Для поліпшення умов комутації струму в апаратах керування застосовують напівпровідникові прилади. Так, наприклад, гібридний контактор (рис. 5) сполучає в собі звичайну контактну систему і напівпровідникову приставку, що шунтує, з тиристорів VS1 і VS2.

них менше граничного Un і струм через тиристори не протікає. Розмикання контактів приводить до появи електричної дуги, коли падіння напруги на дузі перевищить граничне, один з тиристорів відкривається (відповідно напрямку на півхвилі напруги (струму), тому що на їхні керуючі електроди через VD1} VD2 подають сигнали струму керування з вторинних обмоток трансформаторів. Ці сигнали трансформуються у вторинних обмотках завдяки протіканню струму по первинних обмотках трансформаторів струму, що з'єднані послідовно з головним контактом.

Один з тиристорів пропускає першу півхвилю струму. За нулем струму він виявляється закритим. Але коли струм з кола перейшов у рівнобіжне коло тиристорів, на вторинних обмотках трансформаторів струму вже не трансформуються керуючі сигнали і вони не надходять на керуючі електроди тиристорів. Таким чином, після переходу змінного струму через нуль інший тиристор також виявляється закритим для зворотної півхвилі струму. Отже, при першому переході через нуль протікання струму в головному колі припиняється, тобто це коло зі струмом буде відключене протягом півперіоду.

Існують спеціально виконані контактори, які використовують на міському і залізничному рухомому транспорті. Із серії контакторів КТ 6000 виготовляють контактори на 630 і 1000 А з колами керування на постійному і змінному струмі.

Новим напрямком є виробництво вакуумних контакторів на струм 160, 250 і 400А. Надійність у роботі, безпека в обслуговуванні, малі габарити вигідно відрізняють вакуумні контактори від електромагнітних.

Запитання для самоперевірки

Обґрунтуйте призначення тягових електричних апаратів.

Проаналізуйте функції керування струмом за допомогою електричних апаратів.

Проаналізуйте сферу застосування тягових електричних апаратів.

Обґрунтуйте класифікацію електричних апаратів.

Проаналізуйте призначення, принцип дії і застосування на МЕТ запобіжників.

Призначення вимикачів високої напруги.

Обґрунтуйте призначення апаратів керування.

Обґрунтуйте принцип дії гібридного (напівпровідникового) контактора.

9.         Проаналізуйте відмінність пускачів від контакторів.
10.Обґрунтуйте призначення електромагнітних муфт.

11.Проаналізуйте умови, за яких відкривається тиристор гібридного контактора.


Авторы: 239 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

Книги: 268 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я