Електричні апарати (стр. 17 из 31)
І – зона охолодження дуги.
ІІ – зона розширення.
Вісь щілини співпадає по напряму із віссю дуги.
Щілина являє собою камеру між двома теплоізоляційними стінками. У вузькій верхній частині камери на ділянці І дуга віддає свою енергію ізоляційним стінкам і охолоджується.
ІІ ділянка більш широка – служить для втягування дуги в щілину. Якщо зробити декілька щілин, то отримаємо гребінку. Щілина з декількома перегородками більш ефективна при великих струмах.
Форма щілин може бути різною (рис.10.6. а,б).Для гасіння найбільш ефективною є щілина лабіринт (хвилястої форми) (рис. 10.6.б). Лабіринтні камери, наприклад, застосовують в дугових пристроях контакторів постійного струму.
10.4 Системи магнітного дуття
Магнітне дуття, тобто переміщення електричної дуги, може бути отримане декількома шляхами:
1) за допомогою котушки, що вмикається послідовно з контактами, між якими виникає дуга (рис. 10.7);
2) за допомогою котушки, що вмикається паралельно до напруги (рис. 10.8);
3) за допомогою постійних магнітів (рис. 10.9).
1 – стальний магнітопровід;2,3 – рухомий і нерухомий контакт.
10.5 Дугогасильна решітка
Дугогасильна решітка – це одна із найбільш поширених дугогасильних камер.
Складається із ряду металічних пластин, закріплених в ізоляційних стінках. Дуга, що виникає на контактах, видувається на пластини решітки і внаслідок хорошої теплопровідності підвищується інтенсивність охолодження дуги.Під дією електромагнітних сил дуга „вганяється” в решітку і розбивається на ряд коротких дуг. Біля кожної пластини виникає спад напруги. Гасіння дуги відбувається за рахунок сумування приелектродних напруг анодів. Ефективність дії в 7 – 8 раз більша для змінного струму в порівнянні із постійним.
10.6 Гасіння дуги в маслі
На рис. 10.11 представлена схема гасіння дуги в маслі
1 – електроди;
2 – бак;
А – стовбур дуги (серцевина);
Б – зона водневої оболонки;
В – зона розпаду;
Г – зона газу та пари.
Оскільки дуга має високу температуру (5000 – 6000
), то вона випаровує оточуюче масло із утвореної навколо дуги газової оболонки, що складається на 70 – 80 % із водню. При чому водень має найвищі дугогасильні властивості серед всіх газів і найбільш тісно контактує із стовбуром дуги.Гази, що виділяються із величезною швидкістю, забирають енергію дуги, викликають перемішування гарячого і холодного газу і, крім охолодження, викликають деіонізацію. Для підвищення процесу гасіння масло переміщують відносно дуги. В результаті цього збільшується градієнт напруги і прискорюється процес гасіння. Сам процес розкладання масла з утворенням газоподібної суміші відбирає від дуги до 35% енергії.
Середня температура парів та газоподібної суміші в камері ~ 2000 – 2500 К, а якщо без камери, то 800 – 1000 К, тобто в камері відведення енергії в 2.5 – 3 рази більше ніж у випадку, коли об’єм газової бульбашки не обмежений.
Сучасні масляні вимикачі використовують :
1) принцип дугогасіння із автодуттям (за рахунок енергії дуги);
2) дугогасіння з вимушеним дуттям, коли масло в зону гасіння подається за допомогою спеціальних гідравлічних механізмів, що працюють за рахунок стороннього джерела енергії.
10.7 Розрахункові формули дугогасильної системи
Нижче наведено найбільш вживані формули для розрахунку дугогасильних систем.
Формули розрахунку довжини дуги:
; 
– напруга джерела; 
– струм. що вимикається.ВАХ дуги, що переміщається вільно в повітрі визначається за формулою:
; 
≈2.12 
≈1.5 
(при I<200 A); ≈37 
(при I>200 A).Час розтягу дуги до критичного значення (до гасіння).
– швидкість розходження контактів.11. Електричні апарати низьковольтних схем.
11.1 Загальні відомості про апарати автоматичного дистанційного управління
Серед найбільш важливих апаратів, призначених для керування виділяють:
1) рубильники, перемикачі;
2) реле безконтактні;
3) командоапарати (кнопки пуску і вимикання);
4) електромагнітні контактори;
5) магнітні пускачі;
6) реле контактні;
7) контролери;
8) кнопки „ пуск”, „стоп”.
Основні задачі дистанційного керування:
1. Керування електричними колами електродвигунів постійного і змінного струму;
2. Керування комутацією в колах енергосіток.
Типовий приклад застосування одночасно всіх цих апаратів – це керування вмиканням і вимиканням електродвигунів, захист асинхронних двигунів, схеми обмеження ходу верстатів і т.д.КУ, ЛК – контактори;
П – кнопка пуск;
С – кнопка стоп;
РН – реле напруги;
Я – якір;
К – контакт (ключ);
БК – блок-контакти контактора ЛК
На рис. 11.1 приведено приклад схеми керування двигуном постійного струму із незалежним збудженням.
Порядок вмикання двигуна:
1) Натискання кнопки П (пускової) приводить до спрацювання контактора ЛК.
2) При цьому якір двигуна виявляється під струмом, величина якого обмежена опором R1.
3) В необхідний момент часу замикаються контакти К задаючого органу.
4) Вмикається контактор КУ, контакти якого шунтують опір R1.
Момент замикання контактів К можна задавати різними способами, наприклад, по принципу часу (за допомогою реле часу, що не показано на схемі), коли контактор КУ включається цим реле часу через певну витримку часу після спрацювання контактора ЛУ.
5) Таким чином, двигун запускається.
11.2 Рубильники і перемикачі. Пакетні вимикачі
Рис.11.2. Рубильник із дугогасильною камерою
1) ніж рубильника;
2) нерухомий контакт;
3) дугогасильна камера;
4) ізоляційна основа;
5) важіль ручного приводу.
Рубильники застосовують при напругах до 400 В, номінальних струмах до сотень Ампер. Якщо необхідно застосовувати рубильники на 10 кА, то ставлять 10 паралельних ножів на полюс.
Рубильник з дугогасильною камерою на постійну напругу 400 В розрахований на постійний струм 0.5
, а для змінної напруги при 380 В рубильником вмикають. I = і при 500 B – 0.5 (при наявності дугогасильної камери).При відсутності дугогасильної камери при 220 В, постійний струм І=0.2
, тобто в 5 раз менший.Розраховуються рубильники на основі формул, відомих із теорії розрахунку стаціонарного режиму нагрівання провідників:
(для постійного струму)
На рис.11.3. показано пакетний вимикач. Він дозволяє одночасно здійснювати комутацію декількох працюючих кіл.„Пакетник” складається із наступних частин:
1) основа;
2) вивід;
3) загальний вал;
4) кріпильна деталь;
5) корпус;
6) штоки;
7) пружини;
8) контактні містки;
9) контакт;
10) важіль.
Це – компактні електричні прилади, що призначені для складних перемикань в декількох колах.
Набираються із пакетів, із ізоляційних матеріалів, всередині знаходиться комутуючий прилад із загальним валом.
Контакти комутуючого пристрою приводяться в дію рукою. Це – апарати закритого типу. Дуга в них гаситься у закритому об’ємі V за рахунок внутрішньої енергії часу, що знаходиться в даному об’ємі.
, 
, звідси тиск 
.Для покращення гасіння дуги всередину вміщують газогенеруючий матеріал.
Кількість операцій пакетника (вмикань і вимикань) 6 – 10 тисяч, іноді до 100 тис.
11.3 Командоапарати
Командоапарати – це одно або багатоступінчасті перемикаючі апарати, призначені для комутації розгалужених кіл. До них відносяться:
i. контролери (барабанні, кулачкові);
ii. кнопки;
iii. ключі керування;
iv. шляхові і кільцеві вимикачі.