11. Отвод тепла элетроаппаратов

Нагрев электроаппаратов возникает за счет выделения тепла на сопротивления P=I²R, в т.ч. и на сопротивлении контакта во время коммутации. По этому показателю электроаппараты характеризуются термической стойкостью. Термическая стойкость – показатель кол-ва тепла, кот. еще не можешь вывести из строя аппарат (после такого нагрева он может быть использован снова). Такой характеристикой может служить интеграл Джоуля (I²t), который обычно рассчитывается для 10 секунд. Очень важно стараться выдерживать номинальную температуру электроаппарата, т.к. в этом случае он прослужит рассчитанный срок. Поэтому для особенно сильно греющихся аппаратов важную роль играет отвод тепла. Для отвода тепла можно использовать трансформаторное масло, обдув и т.д.

12.Уравнение теплового равновесия применительно к электроаппаратам. Переходные режимы тепловых процессов

Для определения температуры контакта пользуются уравнением теплового равновесия:

-кол-во тепла, кот греет контакт

-тепло нагреваемое контакт

-тепло отдаваемое контактом

-мощность, кот выделяется на контакте, t-текущее время, -нагреваемая масса, -удельная теплоемкость нагреваемого материала, τ-разность температур, -темп-ра контакта, -темп-ра окр среды, -коэф теплоотдачи нагреваемой поверхности, -площадь отдающая тепло.

допустимая рабочая температура контактов определяется материалом контактов, обычно рабочая t=100-120 ‘С. При более высокой температуре увелич-ся сопротивление перехода, учитывая, что ток остается неизменным относительно сопротивления контактов, потеря на контакте увеличивается, а =>возрастает тем-ра контактов

13. Коммутирующие контактные узлы.

Электрический контакт – место перехода тока из одной токоведущей детали в другую. Конструктивно коммутирующий контакт выполняют в виде контактного узла, состоящего из нескольких контактов-деталей. Обычно контактный узел имеет подвижный и неподвижный контакты, хотя последний также может иметь некоторое перемещение, связанное с упругими и температурными деформациями элементов коммутирующего аппарата.

Разновидности контактных узлов

1. Врубные контактные узлы.

Д остоинства такого контактного узла:

1.1.Наличие поверхностного электрического контакта (сопротивление перехода минимально), поэтому потери в этом контакте минимальны ( ΔР = I² * R_пер), нагрев минимален.

1.2.При врубке разрушается окисленный поверхностный слой, который плохо проводит электрический ток.

Недостаток: Мало число срабатываний. Износостойкость 10⁴ циклов.

2. Прижимные контактные узлы.

2.1. Мостиковый прижимной контактный узел.

1 - шток, деталь на которую нажимает привод силой F, 2- пружина. Регламентирует усилие сжатия контактов: 3- подвижная контакт- деталь (мостик). Электрики называют эту контакт-деталь просто контактом; 4 - неподвижные контакты; 5 - винт для репления подводящих проводов, 6- твердосплавные нагайки. Обладают высокой износостойкостью, что повышает срок действия контактов. Выполняются минимальных размеров, для. _уменьшения переходного сопротивления.

Принцип действия: привод нажимает с усилием F на шток, шток перемещается вверх. При этом два неподвижных контакта соединяются между собой мостиком 3. образуется цепь между точками А и Б.

Достоинства: 1) Подвижный контакт самоустанавливается относительно неподвижного контакта, что позволяет компенсировать неточности изготовления и износ детали.

2) Детали имеют минимальное перемещение друг относительно друга при соприкосновении, что вызывает минимальный износ контакта. Износостойкость 10⁶ -10⁷ циклов.

Недостатки: Конструкция контактного узла сложнее, чем у врубного.

2.2.Рычажный прижимной контакт.

х ₀ - раствор контактов; 1- пружина плоская, ограничивающая движение неподвижного контакта. Принципиально, неподвижный контакт может двигаться, когда на него нажимает подвижный контакт; 2- неподвижный рычажный контакт; 3- подвижный рычажный контакт; 4- упор из диэлектрика. На него нажимает привод с силой F4 5-диэлектрическая стойка, к которой закрепляются контакты; А, Б- токопроводящие провода.

Принцип действия: Привод нажимает на подвижный контакт с силой F, он перемещается вверх, соединяясь с неподвижным контактом 2. Некоторое время они перемещаются вместе, при этом происходит притирание контактов друг к другу. Усилие нажатия контактов регламентируется упругостью рычагов подвижного и неподвижного контакта. При этом образуется цепь между точками А и Б. При прекращение действия силы F, контакты начинают занимать своё исходное положение за счёт упругости рычаг. При этом движение неподвижного контакта 2 ограничивается плоской пружиной 1. Движение подвижного контакта ограничивается приводом.

Достоинства: 1) Контакт соединяется с проскальзыванием во время движения подвижного и неподвижного контакта. Это улучшает образование электрического контакта. 2) Простота конструкции.

Недостатки: Из-за проскальзывания контактов друг относительно друга сокращается срок службы контактов. Поэтому совместное движение стремятся сделать как можно меньше. Износостойкость 10^б циклов.

2 .3.Рычажный прижимной контактный узел с притиранием контактных поверхностей.

1 -рычаг привода подвижного контакта; 2-подвижный контакт; 3- неподвижный контакт; 4- пружина. Она прижимает подвижный контакт к неподвижному.

В момент включения подвижный контакт перекатывается к неподвижному. Это способствует разрушению пленки окисла. В момент включения происходит перемещение подвижного контакта в зону неподвергающуюся эрозии.

2 .4.Герметизированный контакт (Геркон).

А-Б - силовая цепь; c-d- цепь управления; 1- стеклянная герметичная колба; 2- контакты (оба подвижные). Выполнены из пружинчатого магнитопроводяшего материала: 3-катушка управления контактом. Из колбы выкачан воздух (там вакуум), может быть закачан инертный газ.

Принцип действия: При подаче напряжения в цепь управления, в катушке возникает ток, создающий магнитный поток. Магнитный поток замыкается по контактам 2. Магнитно-силовые линии стремятся быть как можно короче, стягивают между собой контакты. При этом замыкается силовая цепь А-Б. Ввиду отсутствия воздуха в колбе, во время замыкания и размыкания окисления не происходит. При размыкании цепи катушки c-d, магнитный поток исчезает и ввиду того, что рычаги контактов обладают пружинящими свойствами контакты размыкаются, силовая цепь прерывается. Обычно раствор контактов х₀= 0.3-0.4 мм. Контактирующие поверхности, как правило, покрывают золотом, платиной серебром.

I = 0.5 - 4 А, Р_Н до 60 Вт. Число циклов срабатываний 10⁷. Время срабатывания 0.1 -0.5 мс, частота срабатывания до 2 кГц. Никакое другое реле не может работать с такой скоростью.