2.2.2. Пристрій дугогасіння

При комутації електричними контактами електричних кіл під навантаженням між ними може виникати електрична дуга - електричний розряд у газах, який супроводжується великим виділенням тепла, що згубно впливає на поверхню електрич­них контактів (наприклад, поява ерозії, корозії, вигорання час­тини поверхні, зварювання контактів) і може призвести до ви­ходу з ладу як контактів, так і всього електричного апарата.

Завдання пристрою дугогасіння - швидке й надійне га­сіння електричної дуги.

В електричних апаратах найбільш поширеними є кіль­ка способів дугогасіння.

Дугогасильні камери з поздовжніми або лабіринтними щілинами. Їх призначення - локалізувати область, яка за­йнята розжареними газами дуги, та забезпечити інтенсивне виведення тепла із зони горіння.

Дугогасильні решітки (рис. 2.2).

При цьому способі га­сіння дуга затягується та роздрібнюється на окремі частини між металевими пластинами решітки і швидко згасає.

Магнітне дуття (рис. 2.3).

При цьому способі електро­магніт 4 створює магнітне поле, яке взаємодіє з електрич­ною дугою, як із провідником під струмом. Електромагніт­на сила Р_ем, що діє на дугу, розтягує її до повного розриву.

Повітряне дуття. При цьому способі в зону горіння дуги подається під високим тиском повітря (часто охолоджене), яке створює як механічні, так і термічні передумови гасіння дуги.

2.2.3. Привод електричних апаратів

Привод - це складова частина електричного апарата, яка призначена для приведення в дію рухомих контактів та утри­мання їх у замкненому чи розімкненому стані з нерухоми­ми контактами.

В електричних апаратах найчастіше використовують ру­чний або електромагнітний привод. Значно рідше - пневмо- або гідропривод.

При ручному приводі рухомі контакти приводяться в дію людиною. Надійна фіксація контактів у замкненому чи розі­мкненому положеннях досягається за допомогою спеціаль­них пристроїв (наприклад, захватів, зажимів, фіксаторів тощо).

Деякі електричні апарати з ручним приводом забезпе­чують автоматичне повернення контактів у попереднє поло­ження відразу ж після припинення механічної дії (напри­клад, кнопки).

Електромагнітний привод. Його основою є електромаг­ніт постійного або змінного струму. Схема електромагнітно­го привода наведена на рис. 2.4.

Обмотка котушки 7 виконується з мідного ізольованого дроту і призначена для створення магнітного потоку Ф. На електричних схемах котушку зображають за допомогою умо­вного позначення, показаного в пп. 46, 47 додатка А.

Якір 1 та ярмо 6 є складовими частинами магнітопровода (осердя), яким замикається головний магнітний потік Ф. Їх виготовляють з електротехнічної сталі - матеріалу з ма­лим магнітним опором. Якір є рухомою, а ярмо - нерухо­мою частиною магнітопровода.

В електромагнітах постійного струму якір та ярмо ви­готовляються суцільними (наприклад, круглий прут, прямо­кутна пластина та ін.), а в електромагнітах змінного стру­му - з окремих пластин (шихтованими), які електрично ізо­льовані одна від одної. Це робиться, щоб зменшити втрати в магнітопроводі від струмів Фуко.

Працює електромагнітний привод таким чином. При по­дачі напруги на обмотку 7 по ній проходить струм і створю­ється магнітний потік Ф, що замикається по шляху най­меншого магнітного опору, як показано на рис. 2.4. При цьому на рухомий якір діятиме тягова сила Р_Т, спрямована в сторону зменшення зазору δ між якорем та ярмом. Величи­ну тягової сили можна розрахувати з допомогою формули Максвелла:

(2.1)

Де - магнітний потік у зазорі між якорем та ярмом;

- магнітна проникність середовища в зазорі;

- площа одного полюсу ярма.

Під дією сили якір 1 притиягується до ярма 6, а рухомі контакти 4 приходять у дію з нерухомими контактами 5. Контактна пружина 3 забезпечує провал ко­нтактів.

При відключенні обмотки від джерела живлення якір і рухомі контакти повертаються у вихідне положення з допо­могою зворотної пружини 2.

Електромагніти змінного струму мають у своїй роботі деякі особливості. Оскільки напруга, струм і магнітний по­тік у таких електромагнітах змінюються за синусоїдальним законом, то величина тягової сили може бути розрахована за формулою:

(2.2)

Згідно з формулою (2.2) тягова сила Р_Т матиме пульсую­чий характер (рис. 2.5а) і кожного разу при досягненні умо­ви Р_пр (де Р_пр - сила протидії, зумовлена пружинами 2, 3), якір відходитиме від ярма, а контакти будуть розмикатися. Потім, при досягненні умови Р_т Р_пр, якір знову буде притя­гуватися до ярма, а контакти замикатимуться. Це спричи­нить вібрацію якоря та контактів, а електричний апарат буде непрацездатним.

Для усунення такого явища на полюсах 1 ярма (рис. 2.6) закріплюються короткозамкнені витки 2 з електропровідного матеріалу (мідь або алюміній). Наявність короткозамкненого витка зумовлює розподіл магнітного потоку Ф у повітряному зазорі між якорем та ярмом на два магнітних потоки Ф₁ та Ф₂.

Причому вектори цих магнітних потоків і відповідно скла­дові тягової сили Р_Т та Р_Т2 мають деякий кут зсуву (рис. 2.56). Це зумовлює пульсуючий характер результуючої тягової сили Р₁₂ (рис 2.5в), але пульсації при цьому будуть значно менши­ми, і завжди виконуватиметься умова: Р_Т12 > Р_пр. Таким чи­ном можна уникнути вібрації, а електричний апарат буде при­датний до роботи.