Призначення, принцип дії і будова електричних апаратів

Запобіжники (рис.1) 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 ампер 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.

 

Рис.1. Загальний вид запобіжників

 

Зазвичай до того самого запобіжника можна вставляти плавкі вставки на різні номінальні струми.

Номінальний струм запобіжника, зазначений на ньому, дорів-нює найбільшому з номінальних струмів плавких вставок, призна-чених для даної конструкції запобіжника.

Вставку виконують у вигляді пластинки з вирізами (рис.2б), що зменшують її переріз на окремих ділянках. На цих звужених ділянках виділяється більше теплоти (рис.2а), 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, за якої електродинамічні сили, що виникають при струмах короткого замикання, розривають вставку ще до того, як вона встигне роз-плавитися (рис.2в).

Θ

Рис.2. Плавка вставка запобіжника

 

На рис.2а схематично зображений розподіл температур Θ залеж-но від зони. Найвища температура має місце в звужених місцях.

Металургійний ефект полягає в тому, що багато легкоплавких металів (олово, свинець та ін.) здатні в розплавленому стані розчиняти деякі тугоплавкі метали (мідь, срібло та ін.). Отриманий таким спосо-бом розчин має інші характеристики, ніж вихідні матеріали. Для при-скорення плавлення вставки при перевантаженнях і зниження загаль-ної 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 нижчою від темпера-тури плавлення металу, з якого вона виконана. У номінальному режи-мі 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; вакуум-ні; електромагнітні.

Розрив кола струму у вимикачах здійснюється за рахунок гасін-ня електричної дуги, що виникає між контактами, коли газорозрядний проміжок перетворюється з провідника електричного струму на ізолятор за 0,01÷0,1 с.

Апарати керування призначені для частих оперативних вимк-нень і увімкнень нормальних струмів навантаження і нечастих кому-тацій струмів перевантаження, що звичайно перевищують номінальні в 5–20 разів. До апаратів керування належать: 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 належать: автоматичні повітряні вимикачі (автомати), запобіжники і та ін.

Автоматичні вимикачі серії ВА21 призначені для захисту елект-ричних кіл від перевантажень і коротких замикань, оперативних вклю-чень і відключень цих кіл (у тому числі – асинхронних електро-двигунів) і проведення струму в номінальному режимі, ВА21–43Т – для міського транспорту (однополюсні в триполюсному габариті).

Пускачі головним чином призначені для застосування в стаціо-нарних установках дистанційного пуску безпосереднім підключенням до мережі, зупинки і реверсування трифазних асинхронних електро-двигунів із короткозамкненим ротором при напрузі до 380 і 660 В змінного струму частотою 50 Гц. За наявності теплових реле пускачі здійснюють захист керованих електродвигунів від перевантаження неприпустимої тривалості.

Пускачі з обмежувачами перенапружень придатні для роботи в системах управління із застосуванням напівпровідникової техніки. Пускачі придатні для роботи в системах управління із застосуванням мікропроцесорної техніки при шунтуванні вмикаючої котушки з пристроєм, що подавляє завади або при управлінні за допомогою тиристорів [3].

Класифікація:

– за видом схеми включення навантаження (як правило електродвигуна): нереверсивний або реверсивний;

– за номінальною напругою головного кола.

За категорією розміщення:

– ступінь захисту IР00 (відкриті): для установки в опалювальних приміщеннях на панелях, у закритих шафах та інших місцях, захищених від потрапляння води, пилу і сторонніх предметів;

– ступінь захисту IP40 (у оболонці): для установки всередині не опалювальних приміщень, де немає значної кількості пилу і виключене потрапляння води на оболонку пускача;

– ступінь захисту IP54 (у оболонці): для внутрішніх і зовнішніх установок у місцях, захищених від безпосередньої дії сонячного випромінювання і атмосферних опадів.

Наявності кнопкового поста на корпусі пускача:

– кнопок „пуск” і „стоп” (п+с) на нереверсивних пускачах;

– кнопок „пуск вперед”, „пуск назад” і „стоп” (п+п+с) на реверсивних пускачах.

Деякі модифікації пускачів передбачають наявність на корпусі сигнальної лампи „увімкнено”.

Наявності додаткових сигнальних та блок-контактів:

– такими, що замикають (з) або розмикають (р) в різних комбінаціях;

– додаткові контакти можуть бути вбудовані у пускач або виготовлені у вигляді окремої приставки. Частина додаткових контактів може бути використана в схемі пускача, наприклад, в реверсивному пускачі;

– для здійснення електричного блокування.

Роду струму і по напрузі котушки, що втягує:

– змінного струму на різні напруги із стандартного ряду;

– постійного струму.

За наявністю теплового реле: теплові реле характеризуються номінальним струмом неспрацьовування на середній установці й зазвічай допускають регулювання струму неспрацьовування в межах 15% від номінального значення. Пускачі можуть комплектуватися обмежувачами перенапружень, різними настановними виробами і т.д.

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 змін-ному струмі частотою 50 чи 60 Гц незалежно від роду струму голов-ного кола.

За найбільшою частотою включень на годину 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 має бути не меншою від 0,1 механічної. Контактори в основному виконують за 10–м класом і на відповідну механічну зносостійкість.

Контактори серії КТ6600 (рис.3) випускають на струми до 160 А напругою 660 В, частотою 50 і 60 Гц і 440 В постійного струму.

Контактори серії КТ64 і КТ65 випускаються на струми до 630 А і тією самою напругою і являють собою комбінований апарат із контактора серії КТ6600 і напівпровідникового блоку бездугової комутації.

Конструкція контакторів (рис.3а) – 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 валі 5. Якір 10 електромагніта (рис.3б) на зовнішньому полюсі має екран із 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 метало-керамічної композиції на основі срібла. Рухомий контакт – підйомного типу. Для обмеження вильоту полум'я в камерах установлені пружинні гасники полум'я.

 

 

Рис.3. Контактори серії КТ6600, КТ64 і КТ65:

а – умовне зображення триполюсного контактора; б – електромагнітна система; в – контактна і дугогасна системи; г – схема контактора з бездуговою комутацією

 

Для поліпшення умов комутації струму в апаратах керування застосовують напівпровідникові прилади. Так, наприклад, гібридний контактор (рис.4) об’єднує в собі звичайну контактну систему і напівпровідникову приставку, що шунтує, з тиристорів VS₁ і VS₂.

При відсутності струму i_упр на керуючих електродах, тиристори закриті й струми ними не протікають. При включених контактах ГК падіння напруги на них менше граничного U_п і струм через тиристори не протікає. Розмикання контактів приводить до появи електричної дуги; коли падіння напруги на дузі перевищить граничне, один із тиристорів відкривається (відповідно напрямку на півхвилі напруги (струму), тому що на їхні керуючі електроди через VD₁, VD₂ подають сигнали струму керування зі вторинних обмоток трансформаторів струму. Ці сигнали трансформуються у вторинних обмотках завдяки протіканню струму по первинних обмотках трансформаторів струму, що з'єднані послідовно з головним контактом.

Рис.4. Гібридний контактор

 

Один із тиристорів пропускає першу півхвилю струму. За нулем струму він виявляється закритим. Але коли струм із 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 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 400 А. Надійність у роботі, безпека в обслуговуванні, малі габарити вигідно відрізняють вакуумні контактори від електромагнітних.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: