Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Электрооборудование высокого напряжения и его эксплуатация. Учебное пособие

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

08.09.2026

Размер:

2 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 67 / 117 8 9 10 11 > Следующая >>>

а б

Рис. 29. Внутреннее устройство

предохранителей ПКТ (а) и ПКН (б)

Перечислим основные функции наполнителя.

1. Воздействие на ампер-секундную характеристику путем отвода тепла от плавкой вставки в длительном режиме работы и за счет этого повышение номинального тока по сравнению с током предохранителей без наполнителя.

2. Увеличение преддугового джоулева интеграла благодаря улучшению теплопередачи от перешейков.

3. Отбор энергии дуги в результате плавления нителя, что обеспечивает быстрое спадание тока до нуля и уменьшение габаритных размеров предохранителя.

4. Формирование фульгуритных трубок, содержащих дугу внутри твердой структуры наполнителя, что в определенных пределах предотвращает слияние дуг и пробои между элементами.

5. Содействие гашению дуги с помощью давления, образованного внутри фульгуритной трубки.

6. Ослабление механических

и термических воздействий на корпус

предохранителя благодаря наличию нерасплавленного наполнителя.

и испарения напол-

Тепловой удар, который может вызвать растрескивание корпуса, ослабляется благодаря высокому отношению теплового сопротивления наполнителя к его теплоемкости и достигает корпуса уже после погасания дуги.

7. Демпфирование переходного восстанавливающегося напряжения в защищаемой цепи благодаря повышенной электропроводности наполнителя.

8. Демпфирование и защита плавких вставок от механических повреждений, ослабление климатических воздействий, сохранение внут ри корпуса тепла и пламени дуги при срабатывании.

В предохранителях на ток до 7,5 А медная плавкая вставка наматывается на керамический сердечник. Это позволяет увеличить длину плавкой вставки и эффект токоограничения, а следовательно, повысить отключаемый ток. При номинальных токах, превышающих 7,5 А, плавкая вставка выполняется в виде параллельных спиралей (рис. 29,

б).

Применение параллельных вставок позволяет изготовлять их из меди или серебряной проволоки малого диаметра и сохранять эффект узкой щели в процессе дугогашения. Для снижения температуры предохранителя при небольших длительных перегрузках на плавкие вставки через определенные промежутки напаиваются оловянные шарики.

Предохранитель имеет указатель срабатывания. На указателе действует пружина, которая удерживается

во втянутом состоянии специальной плавкой вставкой. Эта вставка перегорает после перегорания основных вставок. При этом указатель освобождается и выбрасывается в положение 11 с силой, определяемой пружиной. Этот указатель можно использовать после отключения КЗ предохранителем.

При КЗ плавкая вставка испаряется по всей длине и в цепи вводит-

ся длинная дуга,

горящая в узкой щели и имеющая высокое сопротивление, особенно в начальной стадии, когда пары металла недостаточно ионизированы. Для ограничения возникающих при этом перенапряжений применяются вставки переменного сечения. Вначале сгорает участок меньшего сечения, а затем большего. В результате длина дуги растет медленней.

Предохранители серий ПК и ПКТН работают бесшумно

, без выброса пламени и раскаленных газов. Для нормальной работы предохранителей особое значение имеет герметизация. При проникновении влаги в предохранитель он теряет свойство дугогашения. Перезарядка предохранителя в эксплуатации не допускается.

Выхлопные предохранители типа ПВТ с автогазовым гашением дуги (ранее назывался ПСН – стреляющий, для наружной установки) выполняются на напряжение 10, 35 и 110 кВ. Устройство предохранителей такого типа показано на рис. 30.

Рис. 30. Устройство предохранителей

выхлопного типа

На рис. 30: а – общий вид; б – патрон предохранителя; 1, 9 – контактный наконечник; 2 – газогенерирующая трубка; 3 – гибкий проводник;

4–17 – плавкая вставка; 5 – стальная пружина; 6 – патрон предохранителя; 7 – изолятор; 8 – контактный нож; 10 – стальной цоколь; 12, 13 – выводы.

Основной частью предохранителя является газогенерирующая трубка 2 (рис. 30, б), внутри которой расположен гибкий проводник 3, соединенный с плавкой вставкой 4 и контактным наконечником 1. Параллельно медной вставке расположена

стальная вставка 5, воспринимающая усилие пружины, стремящейся вытащить гибкий проводник. Головка патрона предохранителя 1 (рис. 30, а) зажата специальным держателем на изоляторе 2. На нижнем изоляторе на оси 4 укреплен контактный нож 5 со спиральной пружиной, которая стремится повернуть нож в положение 8′. Нож охватывает шейку контактного наконечника

При КЗ сначала расплавляется медная, а затем стальная вставка. Под действием пружины нож 5 поворачивается и выбрасывает гибкий проводник из трубки. Дуга, образовавшаяся после расплавления вставок, затягивается в трубку, где интенсивно выделяется газ. Давление в трубке достигает 10…25 МПа, создается интенсивное продольное автодутье, гасящее дугу. Гашение сопровождается выбросом раскаленных газов и мощным звуковым эффектом – выстрелом (отсюда старое название предохранителей этого типа – стреляющие). Гашение тока происходит при естественном переходе тока дуги через нуль, поэтому перенапряжений при отключении тока КЗ не возникает. Однако предохранители этого типа не обладают эффектом токоограничения. Это связано с более длительным гашением электрической дуги (энергия

дуги используется для разложения газогенерирующей трубки), за время которого ток КЗ успевает достичь максимального значения.

Плавкая вставка в нормальном режиме нагревается до высокой температуры. Чтобы не происходило газообразования, вставка размещена не в трубке, а в металлическом колпаке, закрывающем один конец трубки.

Ограничители ударного тока – это сверхбыстродействующие коммутационные аппараты взрывного действия на большие номинальные токи. Ограничитель (рис. 31) состоит из основания, изоляторов, коммутационного элемента и шунтирующего его предохранителя с эффектом токоограничения. Коммутационный элемент, в свою очередь, состоит из патрона, внутри которого помещается токоведущий проводник большого сечения и пиропатрон. Поджиг пиропатрона осуществляется от разрядного устройства, которое находится

вне

коммутационного элемента и связано с пиропатроном через разделительный импульсный трансформатор, смонтированный в теле изолятора. Разрядным устройством управляют от блока управления, реагирующего на производную тока в защищаемой цепи. В качестве датчика тока используется трансформатор тока специальной конструкции.

а б

Рис. 31. Ограничитель ударного тока.

Конструктивная схема (а) и схема управления (б)

На рис. 31: 1 – опорные изоляторы; 2 – коммутационный элемент; 3 – токонесущий проводник с пиропатроном; 4 – предохранитель с эффектом токоограничения.

Время срабатывания пускового органа не превышает 0,5 мс, время разрушения токоведущего проводника взрывом пиропатрона – 0,1 мс. Предохранитель выполнен на малый номинальный ток плавкой вставки (в нормальном режиме ток через него не протекает) и

обладает существенным токоограничивающим эффектом. Предохранитель позволяет прервать ток КЗ до достижения им максимального значения. Общее время отключения ограничителя не превышает 5 мс.

3.3. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КОНТАКТЫ

Место перехода тока из одной токоведущей части в другую называется электрическим контактом. Электрические контактные соединения бывают неразмыкаемые и размыкаемые. Неразмыкаемые контакты

выполняются при помощи болтового соединения, сваркой, пайкой или скруткой. Размыкаемые контактные соединения периодически замыкают и размыкают электрическую цепь.

Cборочная единица в составе электрического аппарата, с помощью которой в процессе работы аппарата происходит замыкание или размыкание электрической цепи, называется контактной системой электрического аппарата. В контактной системе электрический контакт осуществляется нажатием одного токоведущего элемента на другой. Усилие, с которым сжимаются токоведущие элементы контакта, называется контактным нажатием.

В размыкаемых контактных соединениях имеет место раствор и провал контактов. Раствор контактов – это минимальное расстояние между контактными поверхностями в разомкнутом состоянии контакта. Провал контактов – это максимальное расстояние, на которое переместится подвижная

часть контакта в замкнутом состоянии контакта, если убрать неподвижную часть контакта. Ключевой смысл термина «провал контактов» заключается в том, что конечное положение контактов при смыкании является «вынужденным», т. е. контакты упираются друг в друга.

Поверхность проводника, соприкасающаяся с поверхностью другого проводника, называется контактной. У электрического контакта следует

различать кажущуюся и действительную поверхность соприкосновения. При самой тщательной обработке контактной поверхности на ней все же будут микроскопические бугорки и шероховатости. Поэтому в действительности две поверхности будут соприкасаться не по всей кажущейся площади, а лишь отдельными площадками (рис. 32).

В схеме поверхности контакта на рис. 32 можно также выделить

следующие области:

• участки квазиметаллического контакта, на которых поверхность покрыта тонкими оксидными пленками, частично пропускающими ток за счет туннельного эффекта;

• участки, покрытые оксидными пленками, практически не пропускающими ток.

По кажущейся поверхности соприкосновения условно различают

три типа контактов: точечный, линейный и поверхностный (рис. 33).

Рис. 32. Схема поверхности контакта:

a – чисто металлический контакт; б – квазиметалличе-

ский контакт; в – изолирующие пленки; г – кажущаяся поверхность контакта; д, е – линии тока

а б в

Рис. 33. Типы электрических контактов по форме

кажущейся поверхности соприкосновения:

а – точечный; б – линейный; в – поверхностный

У точечного контакта соприкосновение происходит только в одной точке, кажущаяся и действительная поверхность соприкосновения совпадают. У линейных контактов соприкосновение происходит по точкам, лежащим на одной линии. Минимальное количество точек соприкосновения в линейном контакте равно двум. У поверхностного контакта кажущееся соприкосновение происходит по точкам, расположенным на соприкасающейся поверхности. Минимальное количе ство точек соприкосновения в поверхностном контакте равно трем.

3.4. ПЕРЕХОДНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ КОНТАКТОВ

В месте перехода тока из одного проводника в другой возникает электрическое сопротивление, которое называется переходным сопротивлением контакта. Экспериментально переходное сопротивление контаката можно определить как отношение напряжения между проводниками в месте контакта (рис. 34, а), поделенное на величину протекающего по контактам постоянного тока:

конт



. (55)



Переходное сопротивление контакта складывается из сопротивления оксидной пленки на поверхности контакта и сопротивления, обусловленного эффектом «стягивания тока»:

RR

конт пл ст

. (56)

В местах соприкосновения проводников линии тока стягиваются к участкам с малым сечением, которые создают большое сопротивление току.

а б

Рис. 34. Переходное сопротивление контактов:

a – измерение; б – эффект стягивания линий тока

Если оксидные пленки на поверхности контактов остаются неповрежденными, то они существенно влияют на состояние и поведение контакта: видимые пленки потускнения практически являются изоляторами; тонкие пассивирующие пленки оказывают лишь незначительное ослабляющее действие в части переходного сопротивления и делают контакт чувствительным к колебаниям и вибрациям. Однако пленки обычно

в процессе контактирования при достаточном контактном давлении

повреждаются и разрушаются, способствуя тем самым возникновению металлических контактных пятен.

Необходимо отметить, что разрыв пленки имеет важное значение для снижения переходного сопротивления. Впервые факт разрушения пленки был установлен в 1939 году. До этого существовало ошибочное мнение о том, что хорошая проводимость медных и серебряных кон

тактов обусловлена значительной проводимостью окислов. Согласно теории для разрыва поверхностных пленок необходимо, чтобы контактное давление достигло предела пластической деформации в местах повреждения. Разрывы пленок протекают тем легче, чем выше среднее давление в контактной паре и чем мягче металл.

При наличии оксидных пленок зависимость переходного сопротивления контакта от силы

контактного нажатия, как правило, не поддается математическому описанию. Однако для чисто металлического контакта можно определить зависимость сопротивления, обусловленного эффектом «стягивания тока» от силы контактного нажатия:



– удельное сопротивление материала контактов,

где



, (57)



ст

Ом м

; r – ра-

диус площадки фактического касания, м (рис. 34, б); n – число точек соприкосновения.

Зависимость площади соприкосновения точечного контакта от си-

лы нажатия можно определить из выражения



где F – сила контактного нажатия, Н; H

, (58)

– твердость материала кон-

тактов по Бринеллю (по определению – твердость материала по шкале Бринелля есть отношение приложенной нагрузки в ньютонах к площади поверхности отпечатка, оставленного на его поверхности индентором). Подставляя радиус площадки соприкосновения, полученный из выражения (58), в выражение (57), можно получить зависимость переходного сопротивления контактов от силы контактного нажатия

для

точечного контакта:







ст

. (59)

Выражение (59) можно представить в общем виде для контактов

любых типов, выполненных из произвольного материала:



где

– константа, зависящая от вида контакта и материала, из которо-





ст

, (60)

го выполнены элементы контакта (табл. 4); n – константа, зависящая только от вида контакта. Для точечного контакта:

ного

0,5...0,7n 

Средние значения постоянной

; для поверхностного

различных материалов контактов



для точечного контакта, Ом · Н

0,7...1, 0n 

–0,5

; для линей-

0,5n 

Таблица 4

Медь

Олово

10 10

50 10

Латунь

Алюминий

67 10

16 10

Серебро

Сталь

510

760 10

С увеличением силы контактного нажатия

переходное сопро-

тивление уменьшается в результате увеличения площади касания за счет смятия бугорков (рис. 35). Причем после снятия

за счет оста-

точной деформации бугорков на поверхности контактов переходное сопротивление становится меньше, чем было на этапе увеличения

Рис. 35. Зависимость переходного сопротивления контактов от силы контактного нажатия:

1 – при увеличении силы нажатия;

2 – при последующем уменьшении

силы нажатия

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 67 / 117 8 9 10 11 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]