8. Гибридные коммутационные эа переменного и постоянного тока. Преимущества, электрическая схема и принцип действия.

КЭА с комбинированной контактно-полупроводниковой системой называются гибридными. Здесь стремятся совместить преимущества контактной системы, а именно: низкие потери мощности, высокую перегрузочную способность, с преимуществами полупроводниковых приборов, а именно способностью бездугового отключения цепи.

Принцип действия ГКЭА рассмотрим на примере работы полюса контактора серии МК (см. рис 3.20)

Рисунок 3.20 – Полюс гибридного контактора.

Здесь главные контакты (ГК) шунтированы тиристорным блоком, который состоит из тиристоров VS1 и VS2. управление тиристорами ведётся от напряжения дуги, возникшей на ГК. При включенном положении весь ток идёт через ГК, тиристоры в это время выключены. При отключении в первый момент времени возникает дуга. Если направление тока в МРК совпадает с направлением, указанным на рис. 3.20, то включается VS1 под действием напряжения на верхней дуге. Длительность перехода тока определяется индуктивностью контура ГК – тиристоры, который делают малоиндуктивным.

Выводы: 1) Время горения дуги составляет малую часть полупериода, что резко снижает износ контактов. 2) Длительность протекания тока через тиристор не превышает полупериода. В таком режиме тиристор допускает нагрузку однополупериодным импульсным током синусоидальной формы длительностью 10 мс с амплитудой, превышающей значение среднего (классификационного) тока в 8 – 10 раз. Это позволяет создавать ГЭА, способные коммутировать не только номинальные токи, но и ток перегрузки. Гибридные контакторы применяются для тяжёлого режима работы с частотой коммутации не менее 1200 вкл/час.

Гибридные коммутационные ЭА постоянного тока. Преимущества, электрическая схема и принцип действия.

Проблема износа контактов особенно остро стоит в КЭА постоянного тока. С другой стороны в настоящее время созданы мощные силовые транзисторы (IGBT), которые позволили создавать гибридные КЭА постоянного тока. На рис. 3.21 показана схема такого КЭА. Силовые контакты в нём шунтированы полевым транзистором. Здесь базовый ток биполярной структуры управляется полевой структурой, при этом полевая структура обеспечивает высокое , а биполярная структура обеспечивает низкие потери мощности в открытом состоянии.

Рисунок 3.21 – Гибридный контактор постоянного тока

9. Электродинамические усилия(ЭДУ) в ЭА. Методы расчёта ЭДУ.Методика расчёта электродинамической силы, действующей на проводник с током, расположенном в прямоугольном пазу из ферромагнитного материала.

При работе электрических аппаратов (ЭА) в токоведущих контурах протекают токи, которые создают магнитные поля. Взаимодействие тока с магнитным полем приводит к возникновению механических сил, которые получили название электродинамических усилий (ЭДУ). При работе ЭА в номинальном режиме ЭДУ невелики, и ими обычно пренебрегают. Однако в процессе эксплуатации может возникнуть режим КЗ, когда ток в 20 - 30 и более, раз превышает номинальный. При этом ЭДУ возрастают в 400 - 900 и более, раз и могут деформировать токоведущие части и изоляторы, на которых они крепятся. ЭА разрушаются, что может привести к серьёзной аварии. Поэтому необходимо уметь качественно и количественно оценивать ЭДУ для правильного выбора и конструирования ЭА.

ЭДУ используют для создания различных устройств, например быстродействующих электродинамических приводов ЭА.

Первый метод основан на применении формулы Ампера и закона Био-Савара-Лапласа. Согласно формуле Ампера, на элементарный проводник dl с током I, расположенный в магнитном поле с индукцией B, действует электродинамическое усилие:

где за направление вектора принимается направление тока I в проводнике dl; направление вектора определяется правилом левой руки.

Абсолютное значение этого усилия определяется выражением

где - угол между векторами и .

Второй метод расчёта ЭДУ основан на применении энергетической формулы для электромагнитной силы, полученной из энергетического баланса контура с током или системы контуров с токами /4, с. 108/: ,