Дугогасительные устройства низковольтных аппаратов

⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 17Следующая ⇒

Для гашения дуги в аппаратах применяют дугогасительные устройства. Погасить дугу можно двумя способами: за счет ускорения деионизации дугового промежутка или за счет уменьшения скорости восстановления напряжения на нем. Ускорение деионизации достигается увеличением длины дуги, увеличением скорости движения окружающей среды или самой дуги, приведением дуги в соприкосновение с диэлектриком с помощью эффекта

узких щелей, созданием вакуума вокруг дуги или повышенного давления в среде, делением длинной дуги на ряд коротких. Уменьшение скорости восстановления напряжения производится включением параллельно дуговому промежутку активных сопротивлений и бесконтактных устройств.

Удлинением дуги за счет расхождения контактов удается успешно гасить дугу только в слаботочных цепях. Дуги с большими токами приходится гасить с применением специальных устройств. В большинстве аппаратов применяются следующие способы гашения дуги:

1. Гашение дуги за счет автодутья. К неподвижному контакту пристраивается специальная пластина – дугогасительный рог, что позволяет быстрее и дальше развести опорные точки дуги. При размыкании контактов между

Рис. 2.5. Конструкции дугогасительных устройств низкого напряжения:

а– дугогасительный рог; б– камера с узкой щелью;

в– магнитное дутье; г– камера с деионной решеткой

ними возникает дуга. За счет того, что при ее горении выделяется большое количество тепла, воздух нагревается, поднимается вверх, увлекая за собой дугу. Происходит сильное ее удлинение, отчего дуга гаснет. Этому же способствуют электродинамические силы, действующие на концы дуги

(рис. 2.5, а)

2. Гашение дуги в камерах. Если контакты окружить изоляционной камерой,

имеющей узкую щель, то гашение будет происходить более успешно, так как в щели дуга соприкасается со стенками камеры и интенсивно охлаждается. Если же сделать щель неровную (так называемая лабиринтная камера), то произойдет ещё и дополнительное удлинение дуги. Этот достаточно простой способ применяется в основном в аппаратах переменного тока средней мощности и в сочетании с другими способами в аппаратах постоянного тока (рис. 2.5, б).

В контакторах магнитных пускателей переменного тока, предохранителях, пакетных выключателях применяют закрытые дугогасительные камеры, в которых гашение дуги ускоряется за счет увеличения давления, поскольку при этом снижается ионизация газа. Этому способствует также применение для стенок камер газогенерирующих материалов, например фибры.

3. Магнитное дутье. В аппаратах постоянного тока обычно недостаточно

использовать только камеры. Для ускорения движения дуги применяют магнитное дутье. Для этого последовательно с контактом включается токовая катушка, рассчитанная на большие токи. При размыкании контактов дуга оказывается помещенной в магнитное поле катушки. Возникают большие электромагнитные силы, заставляющие дугу подниматься вверх (рис. 2.5, в).

4. Деление длинной дуги на ряд коротких. В более мощных аппаратах

используют эффект гашения коротких дуг. Для этого в камере изолированно друг от друга устанавливают металлические пластины, стальные, покрытые

медью. При горении дуга поднимается вверх, входит в зону установки пластин и делится ими на ряд последовательно горящих коротких дуг. Для поддержания этих дуг требуется большее напряжение, так как сильнее сказывается увеличение катодного падения напряжения: раньше был один катод, а теперь стало несколько. Напряжение между контактами осталось прежним и его недостаточно для поддержания дуги (рис. 2.5, г).

Во многих случаях применяют комплекс дугогасительных средств, что приводит к более эффективному гашению дуги.

Горение дуги, особенно на постоянном токе, сопровождается большим количеством раскаленных газов, образующих пламя дуги. Это сильно ионизированный газ, пространственный потенциал которого равен нулю. Пламя опасно тем, что способствует пробою промежутка и повреждает детали аппарата. В процессе гашения дуги пламя может выбрасываться далеко за пределы камеры и повреждать окружающее оборудование. Гашение пламени осуществляется решеткой в виде листа с отверстиями, закрывающего выход из камеры, или деионной решеткой, используемой для разделения дуги.

Институтом ВНИИЭлектроаппарат разработаны и внедрены серии контакторов гибридного исполнения, в которых для гашения дуги используют-

Рис. 2.6. Схема бездугового выключения цепи

ся полупроводниковые приборы. Параллельно главному контакту ГК включены встречно-параллельные тиристоры Т1-Т2, управляемые от трансформатора тока ТТ через диоды Д1-Д2 (рис. 2.6). Во включенном состоянии контакта ГК ток идет по нему, тиристоры из-за малого напряжения не открываются. При размыкании контакта ток переходит в тиристоры. Дуга в контактах не образуется из-за малого падения напряжения на тиристорах. При первом переходе тока через ноль ток в тиристорах прекращается.

Лекция 3

ЭЛЕКТРОМАГНИТЫ

Электромагнитами называются устройства, предназначенные для создания в определенном пространстве магнитного поля с помощью обмотки, обтекаемой электрическим током. Они являются важной частью большой группы аппаратов. Электромагниты контактных электрических аппаратов можно разделить на ряд групп по следующим признакам:

Рис. 3.1. Основные конструктивные исполнения магнитных систем аппаратов низкого напряжения

1. Способ действия: удерживающие, предназначенные для удержания грузов или изделий (магнитные столы, муфты) и притягивающие, предназначенные для перемещения якоря и передачи его движения исполнительному органу.

2. Род тока питания обмотки: постоянного и переменного тока (одно- и трехфазные).

3. Способ включения обмотки: с параллельным и с последовательным включением.

4. Время срабатывания: быстродействующие (0, 003 – 0, 05 с), обычные (0, 05 –

0, 15 с), замедленно действующие (более 0, 15 с).

5. Вид движения якоря: с поворотным якорем или клапанные (рис. 3.1, а, б, в, г), с поступательно движущимся якорем или прямоходовые (рис. 3.1, е), соленоидные (рис. 3.1, д), с поперечным движением якоря.

Магнитные цепи аппаратов

Магнитной цепью называется совокупность тел и сред, образующих путь, по которому замыкается магнитный поток. Они имеют огромное разнообразие конструктивных форм, поэтому для удобства анализа особенностей различных магнитных цепей их делят на несколько групп. В основу положен характер образования и распределения магнитного потока в магнитопроводе. По этому признаку выделяются два вида магнитных цепей:

а) цепи, в которых поток рассеяния мал и при расчете параметров намаг-

ничивающей катушки им можно пренебречь. С достаточной для практики точностью потоком рассеяния можно пренебречь в трех случаях: когда магнитопровод замкнут, когда на пути основного потока имеется воздушный зазор сравнительно малой величины, а магнитная цепь насыщена незначительно, когда размагничивающее действие вторичных обмоток сравнительно невелико. Иными словами, пренебрегать потоком рассеяния можно в тех случаях, когда он мал по сравнению с основным потоком. К этой

группе относятся тороидальные магнитопроводы и с достаточным приближением П-образные магнитопроводы, не имеющие зазоров или имеющие малый воздушный зазор;

б) цепи, поток рассеяния в которых велик и при расчете его необходимо

учитывать. К этой группе относится основная масса магнитных цепей.

В общем случае магнитные цепи образуются участками, выполненными из ферромагнитных и немагнитных материалов и воздушными зазорами. Воздушный зазор, в котором электромагнитная энергия преобразуется в механическую, используемую для работы электромагнитного устройства, называется рабочим воздушным зазором. Остальные зазоры, где электромагнитная энергия теряется без полезного использования, называются паразитными. Паразитные зазоры, однако, могут существенно влиять на характеристики электромагнита.

Магнитные цепи, в которых основным является сопротивление рабочего воздушного зазора, называются замкнутыми. Магнитные цепи, в которых основное сопротивление определяется паразитными зазорами и при движении якоря меняется мало, называются разомкнутыми.

Магнитопроводы электромагнитов изготавливаются из разных ма- териалов, обладающих ферромагнитными свойствами. Выбор материала

для магнитной системы аппарата определяется ее назначением и свойствами самого материала. Эти свойства оцениваются по следующим показателям:

В_s– индукция насыщения, то есть такая максимальная индукция, которая получается при сколь угодно большой напряженности магнитного поля;

В_r – остаточная индукция, то есть величина индукции, получаемая при полном размагничивании материала от Н_max до Н = 0;

Н_с– коэрцетивная сила, то есть такая напряженность магнитного поля, которая

необходима для снижения до нуля индукции материала, ранее намагниченного

до В_s;

μ – магнитная проницаемость, определяемая по начальной кривой намагничивания как В/Н;

μ _н – начальная магнитная проницаемость в полях, близких к 0;

μ _max– максимальная магнитная проницаемость;

Р_г, Р_в – потери на гистерезис и вихревые токи;

Т_к – точка Кюри, то есть температура, при которой материал теряет магнитные свойства.

По этим показателям различают две основные группы материалов: магнитомягкие, обладающие малой коэрцетивной силой и высокими значениями проницаемости, и магнитотвердые материалы, обладающие большими значениями Н_с и малым μ . Большинство магнитных материалов имеет сравнительно высокую точку Кюри: 500 – 1200⁰ С. Особую группу составляют термомагнитные сплавы, имеющие точку Кюри около 10 – 100⁰ С. Они используются в качестве тепловых компенсаторов.

Рис.3. 2. Кривые перемагничи- вания магнитомягкого (1) и магнитотвердого (2) материалов

Рис. 3. 3. Кривые намагничивания некоторых магнитомягких материалов

Таблица 3.1

Характеристики основных магнитомягких материалов

Материал	Добавки, %	Н_с,А/см	В_r, Тл	В_s. Тл
Конструкционная сталь	0, 1–0, 4 С	До 3	0, 7	2, 3
Кремнистая сталь	Si	0, 4-0, 6	0, 6-0, 8	2, 0
Железо Армко	–	0, 8-1, 0	1, 3	1, 5
Электротехническая сталь	–	0, 5	0, 6	2, 0
Холоднокатаная сталь высокой проницаемости (ХВП)	–	0, 16	0, 05	2, 0
Пермаллой низконикелевый	Ni – 45–50	0, 24	0, 05	2, 0
Пермаллой высоконикелевый	Ni–78, 5; Mo –3, 8	0, 024	0, 8	0, 85
Пермендюр	С– 49; V–1, 7	1, 2	1, 3	2, 4

Свойства магнитных материалов хорошо иллюстрируются кривыми намагничивания, приведенными на рис. 3.2. Кривая 1 представляет собой половину петли гистерезиса для магнитомягкого материала. Кривая 2 – для магнитотвердого материала. Характеристики основных магнитомягких материалов приведены в табл. 3.1, а магнитотвердых – в табл. 3.2. На рис. 3.3 показаны кривые намагничивания основных магнитомягких материалов.

Таблица 3.2

Характеристики основных магнитотвердых материалов

Материал	Добавки, %	Н_с,А/см	В_r, Тл	В_s. Тл
Хромистая сталь	Сr–3, 0		1, 0	1, 4
Кобальтовая сталь	Со–15		0, 8	1, 17
Альни	Ni–23; Al–15		0, 65	1, 1
Магнико	Co–24, Cu– 3, Al–8, Ni– 14		1, 2	1, 6

⇐ Предыдущая 1 2 345 6 7 8 9 10 Следующая ⇒