книги / Электрические аппараты

пример, создана серия выключателей ВСГ. С контролируемым рабоым органом жестко связана пластина из магнитомягкой стали Эта пласти­ на входит в узкую щель, с одной стороны которой расположен геркон, а с другой — постоянные магниты (рис 11 16). При вхождении в щель пластины через нее замыкается поток постоянного магнита Магнитный поток в герконе исчезает, и происходит его переключение Выключа­ тель имеет замыкающий и размыкающий контакты, коммутирующие ток 0,01—1 А при напряжении постоянного тока до 110 В и ток 0,025 — 0,2 А при напряжении 220 В переменного тока Допустимая частота переключений достигает 6000 в час Износостойкость составляет 106-— 108 переключений.

Современные требования к надежности и увеличенной частоте сра­ батывания привели к созданию бесконтактных путевых выключателей. В таких выключателях контролируемый рабочий орган воздействует не

Рис. 7 9. Путевой выключатель на оптронных элементах

на контакты, а на бесконтактные датчики Датчики могут быть индук­ тивными, индукционными, магнитомодуляционными, оптическими и др. Вырабатываемый датчиками сигнал используется для управления элект­ роприводом.

На базе оптронных элементов (§ 12 5) создан путевой выключатель серии ВПФ-11-01 (рис. 7 9). Источником светового сигнала является арсенид-галлиевый светодиод 1 приемником — кремниевый фотодиод 3. Выключатель обеспечивает отключение привода при повороте выходно-

Рис. 7.10. Схема бесконтактного путевого пере­ ключателя БВК-24

го вала на заданный угол. На вал контролируемого рабочего органа устанавливается сектор 2, проходящий между источником света и при­ емником. Сигнал от фотодиода 3 подается на усилительный элемент4, после чего поступает на формирователь прямоугольных импульсов 5. Выходной сигнал блока 5 подается либо непосредственно на выходной усилитель 7, либо через блок 6 ИЛИ—НЕ. В результате выходные на­

пряжения U1 Ui являются отрицанием сигнала (§ 12.6). Угол, при ко­ тором происходит затемнение приемника, может регулироваться от 2 до 318°.

В бесконтактном путевом выключателе БВК-24 (рис. 7,10) исполь­ зуется индуктивный датчик на двух ферритовых магнитопроводах / и U с обмотками. Управление датчиком осуществляется с помощью алюминиевой пластины, жестко связанной с рабочим органом контроли­ руемого механизма. При вхождении пластины в зазор между магнитопроводами в ней наводятся вихревые токи, за счет чего магнитная связь между обмотками положительной обратной связи гап о с и отрицатель­ ной обратной связи Wo о магнитопроводов l u l l ослабляется. Это яв­ ление используется для получения генераторного режима усилителя на транзисторе VT. В результате через реле К начинает протекать ток и оно срабатывает. При выходе пластины из зазора под действием отрица­ тельной обратной связи от обмотки wa,o генераторный режим прекра­ щается и реле К отпускает.

матики широко применяются универсальные переключатели (УП). Одна секция такого переключателя (рис. 7.11) имеет неподвижный контакт 1 и два подвижных контакта 2 и 3. В секции можно использовать как два, так и один разрыв коммутируемой цепи. В последнем случае цепь

Благодаря большой отключающей способности и большому коли­ честву коммутируемых цепей переключатели типа УП широко исполь­ зуются для пуска и реверса двигателей мощностью до 5 кВт при на­

ных коммутационных операций применяются переключатели управления. В отличие от переключателя УП вал переключателя управления имеет как фиксированные положения, так и нефиксированные, из которых он автоматически возвращается в исходное положение после прекращения воздействия оператора. Контактная система ключа аналогична контакт­ ной системе пакетного выключателя (см. § 15.3). Переключатель имеет

Рис. 7.12. Диаграмма коммутационных положений пере­ ключателя управления

два фиксированных положения рукоятки управления (горизонтальное и вертикальное) и два нефиксированных (45° от вертикали по часовой стрелке и 45° от горизонтали против часовой стрелки). На рис. 7.12 приведена диаграмма коммутационных положений переключателя уп­ равления. В положении «Отключено» (О) рукоятка переключателя го­

включения аппарата рукоятка поворачивается по часовой стрелке на 45° (положение В2) и замыкаются цепи 2, б, 9, 11, 13. После этого опера­ тор отпускает рукоятку и она автоматически возвращается в вертикаль­ ное положение «Включено» (замыкаются цепи 2, 3, 7, 9 и 13). При от­ ключении рукоятка поворачивается сначала в горизонтальное положе­ ние «Предварительно отключить» (положение Oi), затем еще на 45° против часовой стрелки. После этого рукоятка автоматически устанав­ ливается в положение О.

7.4. РЕЗИСТОРЫ ПУСКОВЫХ И ПУСКОРЕГУЛИРУЮЩИХ РЕОСТАТОВ

а) Общие сведения. В зависимости от назначения ре­ зисторы делятся на следующие группы:

пусковые резисторы для ограничения тока в момент под­ ключения к сети неподвижного двигателя и для поддержа­ ния тока на определенном уровне в процессе его разгона; тормозные резисторы для ограничения тока двигателя

при его торможении; регулировочные резисторы для регулирования тока или

напряжения в электрической цепи; добавочные резисторы, включаемые последовательно

в цепь электрического аппарата с целью снижения напря­ жения на нем;

разрядные резисторы, включаемые параллельно обмот­ кам электромагнитов или других индуктивностей с целью ограничения перенапряжений при их отключении или для замедления отпускания реле и контакторов; такие резис­ торы используются также для разряда емкостных накопи­ телей;

балластные резисторы, включаемые в цепь последова­ тельно для поглощения части энергии или параллельно ис­ точнику с целью предохранения его от перенапряжений при отключении нагрузки;

нагрузочные резисторы для создания искусственной на­ грузки генераторов и других источников; они используются при испытаниях электрических аппаратов;

нагревательные резисторы для нагрева окружающей сре­ ды или аппаратов при низких температурах;

заземляющие резисторы, включенные между землей и нулевой точкой генератора или трансформатора с целью

Пусковые, тормозные, разрядные и заземляющие резис­ торы в основном предназначены для работы в кратковре­ менном режиме и должны иметь возможно большую посто­ янную времени нагрева. Особых требований к стабильно­ сти этих - резисторов не предъявляется. Все остальные резисторы работают в основном в длительном режиме, тре­ буют необходимой поверхности охлаждения. Сопротивле­ ние этих резисторов должно быть стабильным в заданных пределах. В зависимости от материала проводника разли­ чают резисторы металлические, жидкостные, угольные и керамические. В промышленном электроприводе наиболь­ шее распространение получили металлические резисторы. Керамические резисторы (с нелинейным сопротивлением) широко применяются в высоковольтных разрядниках.)б

б) Материал резисторов. С целью уменьшения габаритных разме­ ров резисторов удельное сопротивление использованного для его изго­ товления материала должно быть возможно выше Допустимая рабо­ чая температура материала также должна быть возможно больше, что позволяет сократить массу материала и необходимую поверхность ох­ лаждения (см § 2 4) Для того чтобы сопротивление резистора как мож­ но меньше зависело от температуры, температурный коэффициент со­ противления (ТКС) резистора должен быть возможно меньше. Мате­ риал резисторов, предназначенных для работы на воздухе, не должен подвергаться коррозии либо должен образовывать противостоящую ей защитную пленку

В табл 7.1 приведены основные свойства материалов, используе­ мых для изготовления резисторов.

Сталь имеет малое удельное электрическое сопротивление На воз­ духе сталь интенсивно окисляется и поэтому применяется только в рео­ статах, заполненных трансформаторным маслом В этом случае рабочая температура стали определяется нагревом трансформаторного масла и не превышает 115°С

Из-за высокого значения ТКС сталь неприменима для резисторов со стабильным сопротивлением. Единственное достоинство стали — де­ шевизна

Т аблица 7.1. Свойства материалов, используемых для изготовления резисторов и реостатов

Электротехнический чугун имеет значительно большее, чем сталь, удельное электросопротивление и значительный ТК.С. Рабочая температу­ ра чугуна достигает 400 °С. Отлитые из чугуна резисторы, как прави­ ло, имеют зигзагообразную форму. Ввиду хрупкости чугуна необходи­ мая механическая прочность элементов резистора достигается увеличе­ нием их сечения. Поэтому чугунные резисторы пригодны для работы при больших токах и мощностях.

Из-за недостаточной стойкости к механическим воздействиям (виб­ рациям, ударам) чугунные резисторы используются только в стацио­ нарных установках.

Удельное электрическое сопротивление листовой электротехнической стали за счет присадки кремния почти втрое выше, чем у обычной ста­ ли. Стальные резисторы имеют зигзагообразную форму и получаются из листовой стали штамповкой. Из-за большого ТКС листовая сталь применяется только для пусковых резисторов, как правило, устанавли­ ваемых в трансформаторном масле.

Для резисторов с повышенной стабильностью сопротивления мо­ жет применяться константан, который не подвергается коррозии на воздухе и имеет максимальную рабочую температуру 500 °С. Боль­ шое удельное сопротивление позволяет создавать на основе кон-

стантана малогабаритные резисторы. Константен широко применяется в виде проволоки и ленты.

Для изготовления нагревательных резисторов применяются в ос­ новном нихромы, которые обладают высокими удельным электросопро­ тивлением и рабочей температурой.

В настоящее время для нагревательных резисторов широко приме­ няется более дешевый жаростойкий сплав 0Х23Ю5. Удельное сопротив­ ление его более чем в 2 раза выше, чем у константана, а рабочая тем­ пература достигает 850 °С.

Для резисторов с высокой стабильностью сопротивления применя­ ется манганин с рабочей температурой не более 60 °С.

в) Конструкция резисторов. Резисторы в виде спирали из проволо­ ки или ленты изготавливаются путем ее навивки на цилиндрическую оп­ равку «виток к витку». Необходимый зазор между витками устанавли­ вается при растяжении спирали и креплении ее к опорным изоляторам в виде фарфоровых роликов. Недостатком такой конструкции является малая жесткость, из-за которой возможно соприкосновение соседних

ра определяется только массой резистивного материала, постоянная времени нагрева таких резисторов мала.

Резисторы в виде спирали целесообразно использовать для дли­ тельного режима работы, так как тепло рассеивается всей поверхностью проволоки или ленты [удельный коэффициент теплоотдачи до 20 Вт/ (м2-°С)].

Допустимый ток спирали из константана, А составляет для круглой

проволоки /доп=3,21 d~\/~d, для плоской ленты /доП=2,89Л ]/~Ь. Постоянные времени нагрева, с, для этих спиралей составляют для

круглой проволоки 7=44,5 d и для плоской ленты 7=89 6. В приведен­ ных соотношениях d — диаметр круглой проволоки, мм; h u b — высота и толщина ленты, мм.

Для увеличения жесткости спирали проволока может наматываться На керамический каркас в виде трубки (рис. 7.13) со спиральным пазом На поверхности, предотвращающим замыкание витков между собой. Такая конструкция позволяет повысить рабочую температуру резистора

J, _ Рк бк + Grip

~feTS

где Ок— масса каркаса, кг; G„p — масса проволоки, кг; S — поверх­ ность охлаждения, м2

Коэффициент учитывает, что в переходном режиме теплоемкость

При максимальной рабочей температуре чугуна 400°С номинальная мощность резисторов принимается из расчета на температуру 300 °С. Сопротивление чугунных резисторов в значительной степени зависит ог температуры, поэтому они применяются только как пусковые Набор чугунных резисторов собирают в стандартные ящики с помощью сталь­ ных стержней, изолированных от чугуна миканитом (рис. 7.17). Если у резистора необходимо сделать отводы, то они делаются с помощью специальных зажимов (рис. 7.16, в, г), которые устанавливаются меж­ ду соседними резисторами, соединенными последовательно.

Общая мощность резисторов, установленных в одном ящике, не должна превосходить 4,5 кВт. При монтаже ящики резисторов монти­ руются друг на друге. При этом воздух, нагретый в нижних ящиках,

Рис. 7.17. Ящик чугунных резисторов

омывает верхние, ухудшая охлаждение последних. Из этих соображе­ ний при вертикальном монтаже более трех ящиков между ними необхо­ дим зазор не менее 80-10—3 м.

Для ответственных электроприводов целесообразно реостат соби­ рать из стандартных ящиков (без отводов внутри ящика). При повреж­ дении резистора в ящике работоспособность схемы быстро восстанав­ ливается путем замены неисправного ящика на новый.

Поскольку температура воздуха вблизи резистора высока, токопод­ водящие провода и шины должны либо иметь достаточно теплостойкую изоляцию, либо вообще не иметь изоляции.

г) Выбор резисторов и схемы их соединения. Сопротив­ ление пускового резистора выбирается так, чтобы броски пускового тока были ограничены и были не опасны для