Електричні апарати (стр. 22 из 31)
Час плавлення при змінному струмі частотою
: 
;де Б – константа, що залежить від питомої теплоти плавлення і випаровування матеріалу;
S – площа перерізу перешийка плавкої вставки запобіжника.
БСи=8∙104 А/мм2;
БAl=3.4∙104 А/мм2;
(стала часу кола); 
установлене значення струму короткого замикання кола.Постійний максимальний струм, що пропускається запобіжником:
; 
, як правило, 
35 мсКонструктивно швидкодіючі запобіжники складаються із форфорового корпуса, всередині якого знаходиться плавка вставка і кварцовий пісок.
В сучасних перетворювачах кожний напівпровідниковий прилад має свій запобіжник.
Марки найпоширеніших швидкодіючих запобіжників ПП-57 і ПП-59
Швидкодіючі запобіжники працюють тільки для захисту від короткого замикання. Захист від перевантажень здійснюється іншими типами апаратів.
15.5 Вибір швидкодіючих запобіжників для захисту напівпровідникових приладів
1) Повний джоулевий інтеграл при вимиканні запобіжника
2)
– беруть із каталога, або із рівняння (14.4);де, Iт – допустиме значення ударного струму в прямому напрямку
Т – період ~ струму.
2) Якщо є декілька діодів для захисту діодів, повинна виконуватсь умова:
с=0 при рівномірному розподілі і
с – коефіцієнт нерівномірності поділу струму по вітках;
п – кількість паралельних виток перетворювача.
При пробиванні діода Dк (рис. 15.2) струм короткого замикання замикається через Dк і закорочує фази. Запобіжник FU спрацьовує, діод вимикається, і схема продовжує роботу із деяким перевантаженням діодів.
4) Найбільше значення струму, що проходить через запобіжник, повинно бути 
5) при спрацюванні запобіжника в пошкодженій вітці характеристики запобіжників в непошкоджених вітках не повинні змінюватись. Звідси:
– джоулевів інтеграл G плавлення в непошкоджених вітках.Найменше значення джоулевого інтеграла переддугового стану можна знайти за формулою:
;6) джоулевий інтеграл запобіжника залежить від напруги:
7) Значення джоулевого інтегралу залежить для запобіжника від
кола. Чим більше cos 
, тим менше джоулевий інтеграл G внаслідок полегшення гасіння дуги. Так, для cos =0.95, G=0.43Gпочаткове.16. Автоматичні повітряні вимикачі (автомати)
16.1 Призначення автоматів. Аварійні режими
Автомати – це електричні апарати, призначені для захисту електричних сіток при перевантаженнях (короткочасних коротких замиканнях, зміні напрямку потужності, зміні напруги живлення) шляхом автоматичного вимикання електричних кіл.
В електричних установках можливі режими роботи, коли електричне устаткування піддається небезпеці руйнування. До таких режимів відносяться:
- режим короткого замикання – коли струм, що протікає по установці перевищує номінальний в сотні і тисячі раз;
- режим перевантаження при пониженні напруги в сітці.
При к.з. термічні, електродинамічні впливи струмів можуть вивести із ладу електричні схеми і устаткування, в тому числі і електричні апарати.
Пониження напруги в сітках із навантаженням у вигляді двигунів означає підвищення струму (перевантаження) оскільки межі навантаження на валу двигунів залишається незмінним. Це призводить до збільшення струмів у місці к.з. на 20 – 30%. Перевантаження зв’язані також із пусковими струмами, що досягають перевищення номінальних струмів в 5 – 10 раз.
Допустимий час проходження струмів перевантаження регламентується часом досягнення допустимої температури нагрівання струмоведучих частин. При струмі перевантаження 1.5 – 2
він складає десятки хвилин, а при великих струмах перевантаження порядку секунди.Якщо контактор розраховано лише на струми , які досягають 1000 А, електричний апарат автомат вимикає струми в 10 і 100 кА.
Це – перша відмінність автоматів від контакторів.
Друга відмінність полягає в тому, що автомати рідко вимикають електричне коло, в той час як контактор призначений для частих оперативних комутацій. Автомати повинні негайно реагувати на аварійний режим в колі.
16.2 Основні види автоматів та їх основні параметри.
16.2.1 Різновидності автоматів та їх характеристики
В залежності від виду впливаючого параметру автомати поділяються на максимальні автомати по струму, мінімальні автомати по струму, мінімальні автомати по напрузі, автомати зворотнього струму, автомати, що спрацьовують по похідній струму. Поляризовані (спрацьовують тільки при певному напрямку струму).
Всі найбільш розповсюджені автомати, що широко застосовуються в різних областях енергетики, поділяються на:
1) установчі;
2) універсальні;
Установчі автомати відрізняються тільки тим від універсальних, що мають спеціальний корпус, тому вони застосовуються в житлових приміщеннях, морських суднах, підстанціях.
Універсальні автомати мають таку саму будову, але застосовуються лише там, де доступ сторонніх осіб, крім персоналу заборонено.
Автомати поділяються також на швидкодіючі і не швидкодіючі.
Перші застосовують там, де к.з. є особливо небезпечним і час його тривання не більше 5 мкс. Вони обмежують величину струму к.з., завдяки своїй високій швидкодії.
Установочні автомати, що можуть встановлюватись в жилих будинках, приміщеннях мають пластмасовий корпус.
Ще одна різновидність автоматів – автомати гасіння магнітного поля. Вони зводять до нуля дуже швидко магнітне поле, створене обмоткою генераторів, яке зумовлене коротким замиканням в головному колі. Якщо не зняти поле збудження такого генератора, і тим самим не припинити виробіток енергії генератором, то внаслідок короткого замикання великі струми генератора викличуть пожежу в середині генератора, а значить його руйнування. Ще одна група – автомати для захисту напівпровідникових приладів. Автомати повинні, якщо вони утворюють систему, яка захищає розгалужену електричну сітку, забезпечувати захист цієї сітки селективно, тобто автомат повинен відключати від справної пошкоджену ділянку. При цьому справна ділянка не відключається.
16.2.2 Основні вузли і параметри автоматів
Кожен автомат має обов’язково такі вузли і системи:
1) струмоведуча система;
2) дугогасильна система;
3) привід автомату (служить для вмикання автоматичного вимикача по якійсь команді. Це може бути команда оператора або команда від автоматичної системи керування);
4) механізм автомату;
5) механізм вільного розчеплення і елементи захисту розчеплювачів.
До основних параметрів автоматів відносяться:
1) повний час вимикання;
2) номінальний тривалий струм;
3) номінальна напруга;
4) граничний струм вимикання.
В залежності від заданих параметрів по-різному конструюються і виглядають основні вузли і системи автомату, відрізняються їх габарити, маса матеріали, із яких виготовляються окремі деталі.
16.3 Струмоведуча система автоматів
Найбільш важливою частиною струмоведучого кола автоматів є контакти.
При номінальних струмах
≤ 200 А застосовується одна пара контактів. Вони можуть бути облицьовані для збільшення дугостійкості металокерамікою.При номінальних струмах
> 200 A застосовують двохступінчасті контакти, що перекочуються, або пари головних і дугогасильних контактів.Основні контакти покриваються Ag, або металокерамікою (Ag+, Ni+, графіт).
Робота контактів на великі номінальні струми забезпечується тим, що застосовується декілька паралельних пар головних контактів.
У швидкодіючих апаратах застосовують виключно торцеві контакти, що мають малий провал. Розробляються системи штучного рідкого охолодження контактів. Контакти покривають Ag. Таке штучне охолодження дозволяє зменшити (або зберегти малою) масу, а швидкодію апарату (завдяки зменшенню інерційності) зберегти, або збільшити, як і тривалий струм проходження із 2.5 до 10 кА.