51 Аналітичний метод розрахунку пускових опорів двигунів постійного струму незалежного збудження

Этот метод расчета, также как и графический метод, основан на соотношении s=R* при М*=1. Вывод расчетных формул делается далее для двухступенчатого реостатного пуска по нормальной пусковой диаграмме, показанной на рис. 3.5. В отличие от диаграммы рис. 3.4 здесь нанесены на линиях моментов М₁ и М₂ обозначения точек, необходимых для пояснения аналитического метода расчета.

Рассмотрим вывод основных расчетных формул аналитического метода определения пусковых сопротивлений.

Из подобия треугольников Δаbс∞арп, Δаbd∞apm, Δabe∞apl следует:

.    (3.2)

Рисунок 3.5

В соответствии с соотношением s=R*:

Поэтому можно соотношение (3.2) записать так:

.    (3.3)

Из (3.3) следует, что

    (3.4)

Здесь f - коэффициент пропорциональности. Таким образом, отрезки на линии момента М₁=const (то есть отрезки bc, bd, be) пропорциональны соответствующим сопротивлениям цепи якоря.

Обозначим отношение моментов М₁ и М₂ как

.     (3.5)

Из подобия треугольников, образованных характеристиками и линиями М₁=const, М₂=const следует:

;  .     (3.6)

Для нормальной пусковой диаграммы переключения пусковых сопротивлений производятся при ω=const, и поэтому будет справедливо:

;  .

Учитывая это, получим:

    (3.7)

Из соотношений (3.7) и (3.4) следует:

откуда

    (3.8)

Соотношения (3.8) - основные соотношения аналитического метода расчета пусковых сопротивлений.

Из (3.8) можно получить следующие расчетные формулы:

     (3.9)

В общем случае, при числе пусковых ступеней «m»:

     (3.10)

В общем случае пуска с «m» ступенями:

.     (3.11)

Так как коэффициент λ определяется по соотношению моментов М₁ и М₂, величина которых зависит от режима пуска (форсированный или нормальный пуск), то есть от того, каким из этих моментов задаются, а какой рассчитывают из условия получения нормальной пусковой диаграммы, то дальнейший расчет пусковых сопротивлений ведется в соответствии с принятым режимом пуска.

52 Устрій та призначення контакторів постійного струму

По мере развития полупроводниковой техники и систем автоматизации все шире становится применение электроприводов переменного тока. В самих системах электропривода контакторы большей частью выполняют функции включения системы в работу. Управление системой осуществляется статическими аппаратами взамен релейно-контакторных. Применение контакторов постоянного тока и соответственно новые их разработки сокращаются. В настоящее время следует говорить о контакторах переменно-постоянного тока, т. е. единых конструкциях или модификациях на базе контакторов переменного тока. 

 

Рис. 6-1. Примеры крепления подвижного контакта (вращение на призме)

 

 

Рис. 6-2. Дугогасительные устройства контактов постоянного тока с последовательной дугогасительной катушкой; а – камера открытия; б – камера с широкой щелью; в – камера с продольными перегородками; г — камера с поперечными перегородками; д— камера с «воздушным мешком»; е — камера с двумя «воздушными мешками»;

 

 

ж — камера с дугогасительной решеткой; з—камера с узкой зигзагообразной щелью; и — камера с узкойзигзагообразной щелью и пламегасительной решеткой

1 - магнитопровод дугогашения; 2 - стенка камеры; 3 - рога дугогасительные; 4 -контакты; 5 - ка­тушка дугогашения; 6 — щель камеры; 7 — перегородки продольные, 8 — перегородки поперечные; 9 - «воздушный мешок»; 10—пластины дугогасительной решетки; 11 - пламегасительная решетка; 12 — пластины пламегасительной решетки

 Контакторы постоянного тока выпускаются в основном на напряжение 220 и 440 В, токи до 630 А, одно- и двухполюсные, а также многополюсные со смешанными (замыкающими и размыкающими) контактами.

Основные направления развития контакторов — повышение коммутационной способности, механической и коммутационной износостойкости.

Контактные системы контакторов одноступенчатые, рычажного типа, с вращением подвижного контакта на призме (рис. 6-1). Токоподвод к подвижному контакту осуществляется гибкой связью. Соответственно этому наиболее широко применяется электромагнитная система клапанного типа с вращением якоря на призме . Вращение на призме обеспечивает самоустановку подвижных частей (якорь, контакт) и требуемую высокую износостойкость системы. С целью унификации находят применение единые для контакторов постоянного и переменного тока электромагнитные системы и мостиковые контактные системы.

Дугогасительные системы построены на принципе гашения электрической дуги поперечным магнитным полем в камерах с продольными щелями. Магнитное поле гашения в подавляющем большинстве конструкций возбуждается последовательной дугогасительной катушкой. Были созданы конструкции с постоянными магнитами, но распространения они не получили. На рис. 6-2 приведены схемы дугогасительных устройств контакторов постоянного тока, характери­зующие путь их развития.

В камерах на рис. 6-2, а, б, в, имеющих широкие щели, не применено никаких дополнительных мер к ограничению размеров дуги и ее пламени. В камере на рис. 6-2, г для этого служат поперечные перегородки 8, которые делят щель камеры на ряд участков. Двигаясь под действием магнитного поля, дуга должна огибать эти перегородки и образовывать петли, что приводит к значительному удлинению дуги внутри камеры. Соприкосновение дуги с перегородками вызывает усиленную ее деионизацию. Отключающая способность камеры повышается. Несколько снижаются размеры дуги и ее пламени при отключении цепей с относительно небольшой индуктивностью. При отключении цепей с большими индуктивностями петли дуги, выйдя из камеры, перемыкаются и образуют общую петлю. Ограничение размеров дуги и ее пламени за пределами камеры в этом случае не достигается.

«Воздушные мешки» 9 в устройствах, изображенных на рис. 6-2, д и е, предназначены для ускорения движения дуги. Магнитное дутье здесь сосредоточено на ограниченном участке камеры. Опорные точки дуги очень быстро загоняются в узкое пространство — «воздушные мешки». Высокая температура дуги должна вызвать разогревание находящегося в «мешке» воздуха и повышение давления в нем. Разогретые газы, выбрасываясь из «мешка», обдувают дугу и заставляют ее двигаться с большой скоростью, способствуя ее гашению. Эффективность этого дутья, однако, резко падает, как только дуга выходит за пределы камеры. Здесь дуга практически растягивается только за счет электродинамических сил контура тока. Размеры дуги и ее пламени за пределами камеры очень велики, время гашения большое. Медленное гашение дуги после выхода ее из камеры приводит к небольшим перенапряжениям в момент погасания дуги, что является достоинством системы.

Дугогасительная решетка из V-образных пластин (рис. 6-2, ж) в дополнение к магнитному дутью повышает отключающую способность. Возникающие в каждом из контуров дополнительные электродинамические силы ускоряют движение дуги. Устройство решетки, однако, довольно сложное.

Камеры с узкими щелями, прямыми и зигзагообразными (рис. 6-2,з), существенно повышают отключающую способность и ограничивают размеры дуги и ее пламени за пределами камер. Однако полного гашения электрической дуги в объеме камеры и здесь не достигается.

Система дугогашения контактора, в которой впервые было осуществлено гашение дуги постоянного тока в объеме камеры, приведена на рис. 6-2, и. Камера имеет узкую зигзагообразную щель, которая закрыта пламегасительной решеткой с отверстиями для выхлопа деионизированных газов. Контактная система здесь мо-стикового типа (но может быть другая), унифицированная для контакторов постоянного и переменного тока. Задняя стенка камеры закрытая. Высокая эффективность узкой щели позволяет применить гашение только на одном разрыве. Система обеспечивает высокую отключающую способность, дуга и ее пламя за пределы камеры не выбрасываются, камера допускает высокую частоту отключений.

В подавляющем большинстве современных контакторов (аппаратов) применяются аналогичные устройства, локализирующие дугу объемом камеры, находит распространение также бездуговое отключение с использованием полупроводниковых устройств.

Бездуговое гашение по схеме рис. 6-30,6 применено в контакторах серии КП81 на токи до 630 А и напряжение 220 В. Контакторы построены на базе серийных контакторов КТП6000 с полупроводниковыми блоками БПК51. При этом допускается отдельное от контактора расположение блока на расстоянии до 1,5 м.

Контакторы обеспечивают бездуговую коммутацию токов нагрузки до 2,5Iном при постоянной времени до 10 мс, а в режиме редких коммутаций — до 10Iном. Коммутационная износостойкость контакторов в режиме нормальных коммутаций при частоте включений до 2000 вкл/ч составляет 5 млн. циклов (ранее при «дуговой» коммутации 0,5-1 млн. циклов).