- •В.О. Тырва электрические и электронные аппараты
- •Часть 1
- •Рецензенты:
- •Введение
- •1. Устройство и назначение электроаппаратов
- •1.1. Основные понятия и определения
- •1.2. Классификация электроаппаратов
- •1.3. Представление электроаппаратов и их частей в виде изобразительных моделей и схем
- •2.1. Виды и типы электрических контактов
- •2.2. Основные параметры коммутирующих контактов
- •2.3. Конструктивные особенности коммутирующих контактов
- •2.4. Переходное сопротивление контакта
- •2.5. Особенности контактной коммутации
- •2.6. Условия и способы гашения дуги постоянного тока
- •2.7. Особенности горения и гашения дуги переменного тока
- •2.8. Устройства гашения электрической дуги
- •2.9. Достоинства и недостатки контактной коммутации
- •3. Приводные устройства
- •3.1. Назначение и функциональные части привода
- •3.2. Механические передачи
- •3.3. Особенности механических передач с переключающей пружиной
- •3.4. Преобразовательные устройства
- •4. Электромагнитные преобразовательные устройства
- •4.1. Электромагнитные механизмы
- •4.2. Магнитные цепи электромагнитных систем
- •4.3. Особенности электромагнитных систем переменного тока
- •4.4. Статические характеристики электромагнитных систем
- •4.5. Вибрация якоря и устранение ее короткозамкнутым витком
- •4.6. Механическая характеристика электромагнитного привода
- •4.7. Динамические характеристики электромагнитного привода
- •4.8. Замедление и ускорение действия электромагнитного привода
- •4.9. Поляризованные электромагнитные механизмы
- •4.10. Электромагниты тормозных устройств
- •5. Управляемые дроссели
- •5.1. Управление передачей энергии изменением индуктивности электрической цепи
- •5.2. Дроссель с подмагничиванием
- •Исходя из закона электромагнитной индукции, представим
- •5.3. Магнитный усилитель
- •6. Электронные элементы и устройства
- •6.1. Классификация и оценка эффективности электронных устройств
- •6.2. Транзисторные исполнительные устройства
- •6.3. Силовые транзисторные ключи
- •6.4. Тиристорные ключи
- •6.5. Безопасная работа и защита полупроводниковых ключей
- •6.6. Сравнительная характеристика силовых ключей
- •6.7. Электронные устройства управления
- •6.8. Формирователи импульсов управления
- •6.9. Интегрированные функциональные элементы
- •Содержание Введение 3
- •Литература 129
2.9. Достоинства и недостатки контактной коммутации
Основное достоинство электрического контакта – это возможность получить малое значение сопротивления RК → 0 в электрической цепи, когда контакт замкнут, и большое сопротивление RК → ∞, когда контакт разомкнут. При реализации такой возможности электрический контакт приближается по своим коммутирующим свойствам к идеальному ключу. Потери электрической энергии на контакте в статическом режиме работы аппарата минимальны.
Электрические контакты способны коммутировать высоковольтные электрические цепи при напряжениях в десятки и сотни киловольт. Они являются основными коммутационными элементами аппаратов высокого напряжения.
Основные недостатки электрического контакта обусловлены его относительно низким быстродействием, возникновением электрического разряда при замыкании и размыкании, механическим и электрическим износом, а также вибрацией, возникающей при соударении подвижных и неподвижных частей контактного узла. Эти недостатки характерны для переходных режимов коммутации электрических цепей. Часто они сопровождаются значительными звуковыми явлениями.
Наибольшую частоту коммутации до десятков герц получают у герметизированных контактов – герконов. Это достигается снижением массы подвижных частей и исключением контактной пружины, как отдельной детали контактного узла. Быстродействие находится в обратной зависимости от коммутационной способности контакта, т. е. от допустимого максимального по величине коммутируемого тока.
С целью увеличения быстродействия и уменьшения времени горения электрической дуги повышают скорость перемещения подвижного контактного узла. Для этого увеличивают воздействующую на него силу. Обычно она создается возвратной или переключающей пружиной и электромагнитным механизмом.
Увеличение силы тяги привода коммутирующего контакта связано с увеличением габаритов и утяжелением конструкции, а также с увеличением затрат мощности на управление. В низковольтных аппаратах мощность управления может составлять десятки ватт. В аппаратах высокого напряжения она значительно выше. Увеличение силы тяги встречает ограничение по этим показателям, а также по условиям смягчения ударов подвижных частей для повышения механической износоустойчивости, снижения шума при работе аппарата и вибрации контакта. Вибрация возникает после соударения частей контактного узла и привода. Вибрация контакта и электрические разряды обусловливают неоднозначность характеристики управления коммутирующего контакта и аппарата в целом для динамических режимов работы. К настоящему времени не получены общие для коммутирующих контактов удовлетворительные по точности операторы Gt (см. п. 1.1), описывающие действие коммутирующего контакта.
Существенно то, с какой скоростью (dδ/dt) сближаются контактные детали при замыкании контакта и расходятся при размыкании. Сближение с большой скоростью приводит к удару и последующему отскоку и вибрации подвижной контактной детали (например, мостика). Удаление с малой скоростью затягивает время горения электрической дуги. Эти факторы учитывают при конструировании привода контактной системы. Конструктивными приемами должно быть обеспечено оптимальное воздействие привода на подвижный контактный узел (ПКУ) в виде определенной зависимости перемещения ρ (в том числе и δ ) от времени t .