Електричні апарати (стр. 19 из 31)
В результаті правий кінець контактa 2 переміститься вниз. Контакти 2 і 6 замкнуться і коло струму
" буде включено.При знятті напруги з котушки 5 Фу зникне, рухомий контакт повернеться в нейтральне положення.
При зміні напрямку струму котушки 5 (значить, і напрямку Фу) рухомий контакт перейде у верхнє положення – замкнеться коло струму
.Таким чином, можемо комутувати два оперативних кола.
Силові геркони здатні комутувати струми багатьох кіл і при номінальному струмі 6.3 А вмикати струм до 180 А і вимикати до 63 А (марка КМГ-12).
Зносостійкість при І=1 А і U=220 В – 3∙106 циклів! Досліди показують, що струм можна довести до 100 А при U=380 В. Такі геркони називаються герсикони.
Геркони – дуже чутливі та прості в керуванні, перспективні для застосування в енергетиці.
12.3 Вибір реле
До всіх реле без винятку пред’являється вимога – бути надійними. До реле захисту пред’являються вимоги по термічній і динамічній стійкості.
Коефіцієнт запасу по спрацюванню – найважливіша характеристика реле.
Він визначається за формулою:
– усталене значення величини x, під дією якої сприймаючий елемент без перегрівання може знаходитись тривалий час. 
– значення діючої на реле величини, при якому реле спрацьовує. Наприклад, установка реле по струму (тобто значення струму, при якому реле спрацьовує) повинно бути Іуст≥(1.3–1.5)Іпуск. Де Іпуск – пусковий струм двигуна.Для захисту двигунів із фазним ротором Іспр вибирається із умови Іуст≥(2.25–2.5)Іном двигуна.
Теплові реле доцільно застосовувати при тривалості вмикання двигуна більше 30 хв. Номінальним значенням напруги при цьому U можна вважати, те max U сітки при якому реле можна застосовувати. Номінальним струмом реле і нагрівача є найбільший струм, тривале протікання якого не викликає спрацювання реле.
До реле керування і автоматики пред’являється підвищена вимога відносно комутаційної і механічної стійкості. Як правило, в таких реле комутаційна стійкість нижча механічної.
Крім того, конструкція реле повинна:
- забезпечувати достатній коефіцієнт запасу по спрацюванню;
- мати мінімальне значення X спрацювання при максимальній потужності керування;
- мати мінімально-можливу масу і габарити;
- бути простим у виробництві та в експлуатації.
Спостерігається тенденція заміни контактних реле на безконтактні, на основі тиристорів, мікроелектронних пристроїв. Там, де контакти неможливо усунути, створюють реле із штепсельним приєднанням, для швидкої заміни апаратів.
Марки розповсюджених в даний час реле:
РТ – реле струму;
РН – реле напруги;
РП – проміжні реле (для керування струмами 1...4А)
РТП – теплові реле;
РВ – реле часу.
13.Запобіжники
13.1 Призначення та основні елементи запобіжника
Запобіжники – це електричні апарати, призначені для захисту електричних кіл від струмових перевантажень і короткого замикання. Це – найпростіші і найпоширеніші електричні апарати, що захищають систему від перевантажень.
Запобіжники спрацьовують, як правило, від струмів, що мають величину від мА до 1000 А. В історії електротехніки це – перші електричні апарати для захисту від короткого замикання.
Вони поділяються на:
1) запобіжники низької напруги (до 660 В при I= до 1000 A);
2) запобіжники високої напруги(до 35 кВ при I= до 15кА).
Основними елементами запобіжника є:
- плавка вставка, що включається послідовно із колом, яке захищається;
- дугогасильний пристрій;
Запобіжники при спрацюванні проходять через декілька стадій:
1) нагрівання вставки до температури плавлення;
2)
плавлення і випаровування вставки;3) поява і гасіння дуги.
На рис. 13.1 показано різновиди запобіжників низької напруги:
а) 1 – цинкова пластина (вставка); б) 1 – вставка;
2 – фібротрубка; 2 – фарфорова трубка;
3 – електроди. 3 – електрод;
4 – захисний ковпачок.
Найбільш розповсюджені матеріали вставок: Cu, Zn, Al, Pl, Ag.
Срібні вставки найбільш стабільні , але дорогі.
Zn і Pb мають високу чутливість, але і великий опір.
Якщо треба забезпечити тривалу витримку часу, наприклад, при перевантаженнях, то застосовують плавкі вставки із Zn і Pb. Вони є стабільні і мають великий потенціал іонізації, що сприяє гасінню дуги. Їх негативна сторона – значний питомий електричний опір, а значить, великі затрати матеріалу, щоб отримати потрібне невелике значення опору вставки.
Al – вставки застосовують для економії дорогих матеріалів. Великий опір окисної плівки Al затрудняє реалізацію роз’ємних контактів на цьому матеріалі.
Cu – вставки покривають шаром олова, щоб зберегти стабільність їх перерізу, інакше він зменшиться за рахунок окислення, а значить, стабільність характеристики понизиться.
Конструкція плавкої вставки
Плавкі вставки роблять у вигляді набору окремих дротів або у вигляді пластин із фігурними вирізами, – які забезпечують необхідну конфігурацію температурного поля. Наприклад, на звужених ділянках вставки виділяється більше теплоти, чим на ширших.
Така форма сприяє дугогасінню; вона необхідна для того, щоб теплота виділялася в цих звужених областях, і при перевантаженнях запобіжник перегоряв або розплавлявся в зазначених місцях.
Можлива також така конструкція запобіжника, що при певних формах плавкої вставки електродинамічні сили розривають її раніше, ніж вона розплавиться.
13.2 Плавка вставка при тривалому часі навантаження. Часово-струмова характеристика запобіжника
Розрізняють два режими роботи запобіжника:
1) режим тривалого навантаження, коли струм I має величину (1 – 1.5)Іном;
2) режим короткого замикання, коли I= 3÷4
. Процес при цьому протікає адіабатично, і все тепло, що виділяється, іде на нагрівання плавкої вставки.Основною характеристикою запобіжника є часострумова характеристика. Це – залежність часу плавлення вставки від струму, що протікає по запобіжнику. На рис. 13.3 показано часострумову характеристику запобіжника.
А – область, де запобіжник не захищає;Б – область, де запобіжник захищає.
В області великих перевантажень – в області Б, запобіжник захищає об’єкт. В області А його характеристика іде вище характеристики об’єкту, що захищається.
Струм, при якому плавка вставка плавиться, або згоряє при досягненні усталеної і постійної в часі температури, називається пограничним струмом.
, тобто струму, при якому працює дана система. Ця умова позначається так: 
Запобіжники, щоб вони не спрацьовували при
, треба вибирати так, щоб не тільки виконувалась умова: , але щоб в той же час характеристика запобіжника наближалась до характеристики об’єкту, що захищається (штрихова лінія на рис. 13.3).При струмах, близьких до
, температура плавкої вставки буде наближатися до температури плавлення.Запобіжник при струмі
, як мінімум, працює 
1 годину.13.3 Металургійний ефект
Вставки із легкоплавких металів, на жаль, не ефективні, внаслідок іонізації шарів металу і виникнення при плавленні вставки дуги. Тому часто ефективним є застосування вставок із міді з металургійним ефектом. Він полягає в тому, що на тугоплавкі метали наносять легкоплавкі, наприклад, на мідний дріт товщиною ≤1 мм. наноситься кулька із олова. При нагріванні спочатку плавиться олово (
=222 
). В місці контакту олова із дротом починається розчинення Cu і відповідно зміни його перерізу. Це викликає збільшення опору і підвищення теплових втрат в цій точці. Процес триває доти, поки мідний дріт не розплавиться або перегорить в місці розташування кульки.