Електричні апарати (стр. 23 из 31)
При амплітуді струму, що виключається, більше 30 кА – 40 кА застосовують автомати моментної дії. В цих апаратах швидкість руху контактів і контактне натискання не залежать від швидкості переміщення вмикаючого механізму.В універсальних апаратах, що працюють селективно, створюється витримка часу при протіканні струму короткого замикання, і розмикання контактів на протязі цієї витримки часу є недопустимим.
Для виключення приварки контактів застосовується електродинамічна компенсація: струм, що протікає по провіднику АВ, що несе нерухомий дугогасильний контакт, викликає електродинамічну силу
, що збільшує силу натискання контактів (див. рис. 16.1).В установочних і швидкодіючих автоматах, в яких при короткому замиканні вимикання відбувається без витримки часу, електродинамічна компенсація не застосовується, щоб не збільшувати власний час вимикання.
16.4 Дугогасильні системи
В автоматах застосовують напівзакрите і закрите виконання дугогасильних пристроїв.
В напівзакритому виконанні апарат закритий ізоляційним кожухом із отворами для виходу газів. Об’єм ізоляційного кожуха досить великий, щоб виключити великі надлишкові тиски.
Зона викиду гарячих та іонізованих газів складає ~ декілька сантиметрів від вихлопних щілин. Таке виконання застосовується в установочних та універсальних автоматах, що монтуються поруч з іншими автоматами, в розподільних пристроях, автоматах із ручним керуванням.
Граничний струм, що відключається, не повинен перевищувати 50 кА.
В швидкодіючих автоматах і автоматах на великі граничні струми (≥100 кА) і великі напруги (>1000 В) застосовують дугогасильні пристрої відкритого виконання із великою зоною викиду.
В установочних та універсальних автоматах масового застосування широко застосовується дугогасильна решітка із стальних пластин.
Поскільки ці автомати застосовують для вимикання як постійного, так і змінного струму, то число платин вибирається як для постійного струму – на кожну пару пластин повинно припадати не більше 25 В.
Такі дугогасильні пристрої при змінній напрузі U~= 660 В забезпечують гасіння дуги до струму Iгас ≤ 50 кА. На постійну напругу U= = 440 В, Iгас ≤ 55 кА.
При великих струмах застосовують лабіринто-щілинні камери із повздовжньою щілиною. В лабіринтно-щілинній камері поступове входження дуги в зигзагоподібну щілину не створює великого аеродинамічного опору при великих струмах.
Вузька щілина підвищує градієнт напруги в дузі, що скорочує необхідну довжину для її гасіння. Зигзагоподібність зменшує габарити автомату.
Для того, щоб дуга інтенсивно охолоджувалась, матеріал має мати високу теплопровідність і температуру плавлення. В якості матеріалу для камери застосовується кераміка – кордиерит.
Газоутворюючі матеріали (фібра, органічне скло) не застосовують через їх високий аеродинамічний опір входженню дуги в камеру.
В даний час з метою спрощення конструкції знову замість потужних і складних систем магнітного „дуття” повертаються до використання деіонних стальних решіток.
Стальні ізольовані керамікою пластини, що мають паз для дугогасильних контактів, створюють зусилля, що переміщає дугу. Гасіння дуги так само, як і в камері із поперечними ізоляційними перегородками, але без спеціальної системи „магнітного дуття”.
У високочастотних апаратах
~5 – 10 кГц у феромагнетиках наводяться вихрові струми, що відштовхують дугу від решітки. Така ж сила виникає і при застосуванні латунних решіток. Тому необхідні спеціальні електромагнітні системи.Відновлювальна міцність у латунних пластин вище – чим у феромагнетиках, тому вони застосовуються у високочастотних апаратах.
Підвищити вимикаючу здатність вимикачів можна застосовуванням паралельних контактних систем. В такому випадку вимикаюча здатність підвищується пропорційно числу паралельно ввімкнених контактів. Підвищення вимикаючої здатності також зв’язано із створенням умов, при яких основні контакти розмикаються без дуги!!! При їх розмиканні струм переходить в дугогасильні контакти. При цьому напруга на контактах
;де
– індуктивність основних контактів; 
– індуктивність дугогасильних контактів; 
– коефіцієнт взаємоіндукції.Щоб виключити появу дуги на основних контактах, треба, щоб індуктивність кола
Ідеальний був би випадок
Звідси випливає, що при конструюванні контактної системи автоматів необхідно намагатись знизити індуктивність основних і дугогасильних контактів і збільшити магнітний зв’язок між вітками (тобто збільшити
).17. Електромеханіка автоматів
17.1 Приводи та механізми установочних і універсальних апаратів
Привод служить для вмикання вимикача по команді оператора або системи автоматичного управління або інші подібні системи.
Він забезпечує необхідну для вмикання автомату силу натиску на контакти.
Залежно від номінального струму автомату застосовуються такі приводи:
4) ручний (Iном до 200 А);
5) електромагнітний (Iном до 1 кА);
6) електродвигунний (Iном вище 1 кА);
7) пневматичний (Iном вище 1 кА);
8) гідравлічний (Iном вище 1 кА).
Вимикання вимикача здійснюється пружинами після роз’єднання розчеплюваного пристрою.
17.2 Розчеплювачі автоматів
Розчеплювач – це елемент передачі зусилля, який призначений для контролю параметрів кола, що захищається. Впливаючи на механізм розчеплення, він заставляє вимикатися вимикач при відхиленні значення параметра від заданого.
Розчеплювач представляє собою реле або елементи реле, що вбудовані у вимикачі із використанням елементів самого вимикача. В залежності від виконання розчеплювачі бувають:
а) струмові максимальної миттєвої дії і струмові максимальної сповільненої дії;
б) розчеплювачі напруги;
в) розчеплювачі зворотного струму – спрацьовують при зміні напрямку струму;
г) комбіновані (наприклад тепловий і струмовий).
Розчеплювачі виконуються на базі контактних або безконтактних реле. На сьогодні починають широко застосовуватись напівпровідникові розчеплювачі. При цьому контролюючі і порівнюючі органи розчеплювачів – на базі напівпровідників, а виконавчий орган – на незалежному електромагнітному розчеплювачі.
Електромагнітні розчеплювачі можуть забезпечити миттєву дію і можуть бути розраховані так, що вимикання іде із затримкою часу. Вони – прості за конструкцією, мають високу термічну і електродинамічну стійкість.
Теплові розчеплювачі працюють так само, як працюють теплові реле. Вони розраховані на режим перевантаження. На рис. 17.1 показано схематично електромагнітний розчеплювач магнітної дії.1 – шина по якій проходить струм;
2 – осердя;
3 – якір струмоведучого осердя на шині;
4 – вимикаючий вал;
5 – пружина.
Коли струм досягає значення струму відсічки, магнітне поле, що створюється в сердечнику, буде притягувати якір (3), сила, що виникає, буде перевищувати силу натягу пружини, і повернеться вал. Механізм спрацює. В інших автоматах основою механізму розчеплювачів є система важелів, що „ламаються”. Розчеплення відбувається за рахунок удару, в якому основну роль відіграє кінетична енергія якоря, що накопичена при його русі. Важіль складається із ланок, які складають один жорсткий важіль при відсутності аварійної ситуації. При аварійному режимі (короткого замикання) великий струм, що протікає по обмотці електромагніта викликає втягування якоря в обмотку, його удар по важелю. Важіль ламається. При цьому рукоятка і контактний важіль, до якого кріпиться рухомий контакт, виявляються розчепленими, а контакти розмикаються.
Теплові розчеплювачі застосовують при струмах до 200 А, бо вони мають ряд недоліків, в тому числі залежність від температури оточуючого середовища і значну дисперсію по струму спрацювання. Однак за допомогою теплових розчеплювачів досягається найбільш просто затримка часу від електричного струму.
17.3 Час вимикання автоматів
Власний і повний час вимикання є найважливішими характеристиками автомату.
Повний час спрацювання складається із трьох частин:
(17.1)де
– час наростання струму до значення струму спрацювання, залежить від установки та по струму спрацювання та швидкості наростання струму; 
– час, що витрачається на роботу механізму розчеплення та вибір провалу контактів. Він триває до моменту розмикання контактів та зумовлений процесами інерційності. Він називається власним часом вимикання автомату; 
– час горіння дуги, з моменту розходження контактів, до моменту їх гасіння.