О днополюсный рубильник с одним разрывом надежно работает в цепи с напряжением
и 0,3 при переменном напряжении 380 В. При постоянном напряжении 440 и переменном 500 В указанные аппараты используются только для отключения обесточенных цепей. Для увеличения отключающей способности рубильник снабжается дугогасительной решеткой. При этом отключающая способность рубильников увеличивается до 0,5 I ном при постоянном напряжении 440 и переменном 500 В, и до Iном в цепях с постоянным напряжением 220 и переменным 380 В.
Рубильники выпускаются в одно-, двух- и трехполюсных исполнениях.
На рис. 15.2 изображен трёхполюсный рубильник с центральным рычажным приводом 1 и дугогасительной камерой 2. Ножи 3 всех трех полюсов соединены изоляционным валиком, на который действует тяга рычажного привода. Рукоятка привода монтируется на лицевой стенке шкафа РУ. Такая конструкция обеспечивает безопасность обслуживающего персонала.
Качество рубильников в значительной степени определяется контактным соединением ножа и контактных стоек. В современных аппаратах преимущественно применяется линейный контакт, обладающий меньшим переходным сопротивлением, чем плоский. Контактное нажатие обеспечивается с помощью стальных пружин.
Б) Пакетные выкл. и переключатели:
- это контактный ком ап, предназначеный для осуществления переключений, а так же используются для пуска мелких асинхронных двигателей, для нечастых коммутаций в цепях с небольшой мощностью, как аппараты РУ и в цепях автоматики . Имеют малые размеры, удобны в монтаже; при переключении исключается выброс пламени и газов. Контактная система позволяет управлять одновременно большим количеством цепей.- до 32 (16 пакетов) Не обеспечивают видимого разрыва эл цепей. Поэтому в некоторых цепях устанавливают рубильники.
1-,2-, 3-х полюсные, постоянного и переменного тока
В пакетном выключателе или переключателе каждый коммутируемый полюс конструктивно оформлен в виде отдельного элемента —пакета. На рис. аппарат имеет три полюса (три пакета), а на рис. 15.4 — два полюса. Число пакетов в выключателе серии ПКВ может достигать 8.
Пакетный выключатель ПВМ состоит из отдельно связанных вместе пакетов 5 и приводного механизма 4. Каждый полюс имеет два разрыва. Неподвижные контакты 1 выполнены в виде массивных пластин из латуни. Подвижный контакт 2 насажен на квадратный изолированный вал и имеет вращательное движение. Нажатие контактов создаётся за счёт упругих свойств губок подвижного контакта 2. К подвижному контакту прикреплены две щёчки 3 из фибровых пластин. При расхождении контактов дуга загорается в двух разрывах, что обеспечивает надёжное гашение дуги переменного тока за счет околокатодной эл. прочности. Дуга гаснет при первом прохождении переменного тока через пуль.
Гашение дуги постоянного тока обеспечивается за счет ее горения в пространстве между фибровыми щечками. При соприкосновении дуги с фибровыми стенками из них выделяется газ. Поскольку внутренняя полость пакета достаточно герметична, внутри пакета повышается давление. Это ведет к гашению дуги. Недостатками выключателя ПВМ являются невысокая износостойкость (до 20 .103 циклов) и недостаточная надежность механизма привода.
Более совершенен пакетный кулачковый выключатель серии ПКВ. Каждая цепь имеет два разрыва. При вращении вала кулачок поворачивается и в его углубление попадает шток 5. При этом цепь замыкается. Нажатие контактов создается пружиной 6. Для повышения износостойкости используются металлокерамические контакты.
Пакетные выключатели и переключатели по сравнению с рубильниками имеют меньшие габариты, удобнее в монтаже. Дуга гасится в замкнутом объеме, без выброса пламени и газов
ПВП19-до 16 А, число пакетов 3, 6, 8, 16; число ком цепей 1-32, число ком положений 2-8
ПВП17-до 63 и 100 А, число пакетов1-8, 1-5 ; число ком цепей 1-32, число ком положений 2-8
Универсальные переключатели-для схем управления ЭП, аппаратов и разнообразных устройств автоматики. Одна секция имеет неподвижный контакт т два подвижных В секции можно использовать как 2 так и 1 разрыв цепи. число ком цепей 2-до 16, ток 20 А
Ключи управления- при большом числе сложных и разнообразных операций. Способы фиксации ком положений с самовозвратом и с фиксацией
-Резистор- самостоятельный элемент или часть эл. аппарата предназначенный для ограничения и регулирования тока и напряжения в цепи.
Выполняются из материала с высоким сопротивлением, резисторы в виде отдельных конструктивных элементов. Могут использоваться бескаркасные, на теплоемком каркасе, рамочные, чугунные литые и стальные штампованные.
Материалы применяемые для изготовления резисторов должны обладать высоким удельным сопротивлением, высокой температурой плавления, механ. прочностью и коррозионной стойкостью, хорошей обрабатываемостью и малой стоимостью. Материал во многих случаях должен иметь меньший температурный коэф.
В зависимости от назначения резисторы делятся на следующие группы:
пусковые резисторы д.ля ограничения тока и момент подключения к сети неподвижного ЭД и для поддержания тока на определённом уровне в процессе' его разгона;
тормозные для ограничении тока двигателя при его торможении;
регулировочные резисторы для регулирования тока или напряжения в эл. цепи;
добавочные резисторы, включаемые последовательно в цепь эл. аппарата с целью снижения напряжения на нем;
разрядные резисторы, включаемые параллельно обмоткам эл. или других индуктивностей с целью ограничения перенапряжений при их отключении или для замедления отпускания реле и контакторов; такие резисторы используются также для разряда емкостных накопителей;
балластные резисторы, включаемые в цепь последовательно для поглощения части энергии или параллельно источнику с целью предохранения его от перенапряжении при отключении нагрузки;
нагрузочные резисторы для создания искусственной нагрузки генераторов и других источников; они используются при испытаниях эл. аппаратов;
нагревательные резисторы для нагрева окружающей среды или аппаратов при низких температурах;
заземляющие резисторы, включенные между землей и нулевой точкой генератора или трансформатора с целью ограничения токов КЗ на землю и возможных перенапряжений при замыкании на землю;
установочные резисторы для установки определенного значения тока или напряжения в приемниках энергии.
Пусковые, тормозные, разрядные и заземляющие резисторы в основном предназначены для работы в кратковременном режиме и должны иметь возможно большую постоянную времени нагрева. Все остальные резисторы работают в основном в длительном режиме, требуют необходимой поверхности охлаждения. Сопротивление этих резисторов должно быть стабильным в заданных пределах.
В зависимости от материала проводника различают резисторы
металлические, жидкостные, угольные и керамические. В промышленном эл. приводе наибольшее распространение получили металлические резисторы. Керамические резисторы (с нелинейным сопротивлением) широко применяются в высоковольтных разрядниках.
б) Материал резисторов. С целью уменьшения габаритных размеров резисторов удельное сопротивление использованного для его изготовления материала должно быть возможно выше. Допустимая рабочая температура материала также должна быть возможно больше, что позволяет сократить массу материала и необходимую поверхность охлаждения. Температурный коэф-т сопротивления (ТКС) должен быть возможно меньше, для того чтобы R резистора как можно меньше зависело от температуры.
Материал резисторов, предназначенных для работы на воздухе, не должен
подвергаться коррозии либо должен образовывать противостоящую ей защитную пленку.
Сталь имеет малое удельное эл. сопротивление. На воздухе сталь интенсивно окисляется и поэтому применяется только в реостатах, заполненных трансформаторным маслом.
Из-за высокого значения ТКС сталь неприменима для резисторов со стабильным сопротивлением. Достоинство стали — дешевизна.
Электротехнический чугун имеет значительно большее, чем сталь удельное эл. сопротивление и значительный ТКС. Рабочая температура чугуна достигает 400 °С. Отлитые из чугуна резисторы, как правило, имеют зигзагообразную форму. Ввиду хрупкости чугуна необходимая механическая прочность элементов резистора достигается увеличением их сечения. Поэтому чугунные резисторы пригодны для работы при больших токах и мощностях. Из-за недостаточной стойкости к механическим воздействиям (вибрациям, ударам) чугунные резисторы используются только в стационарных установках.
Листовая электротехническая сталь за счет присадки кремния почти втрое выше, чем у обычной стали. Стальные резисторы имеют зигзагообразную форму и получаются из листовой стали штамповкой. Из-за большого ТКС листовая сталь применяется только для пусковых резисторов, как правило, устанавливаемых в трансформаторном масле.
константан, не подвергается коррозии воздухе и имеет максимальную рабочую температуру 500 ' . Большое удельное сопротивление позволяет создавать на основе константана малогабаритные резисторы. Константан широко применяется н виде проволоки и ленты.
нихромы, которые обладают высокими удельным эл. сопротивлением и рабочей температурой.
жаростойкий сплав ОХ23Ю5. Удельное сопротивление его более чем в 2 раза выше, чем у константана, а рабочая температура достигает 850 °С.
манганин -для резисторов с высокой стабильностью сопротивления применяется с рабочей температурой не более 60 °С.
в) Конструкция резисторов.
1 - в виде спирали из проволоки или ленты изготавливаются путем ее навивки на цилиндрическую оправку “виток к витку”. Необходимый зазор между витками устанавливается 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 витков, что требует снижения рабочей температуры материала .
2-Для увеличения жёсткости спирали проволока может наматываться на керамический каркас в виде трубки со спиральным пазом на поверхности, предотвращающим замыкание витков между собой.
Такие трубчатые резисторы широко применяются для управления ЭД малой мощности, в качестве разрядных, дополнительных сопротивлений в цепях автоматики и др. Максимальная мощность 150 Вт.
3- Для пуска ЭД до 10 кВт широко применяют так называемые проволочные или ленточные поля (рис. 7.14), иногда называемые рамочными резисторами. На стальной пластине 1 укреплены изоляторы 2 из фарфора или стеатита. Константановая проволока наматывается в канавки на поверхности изоляторов. Для резистором на большие токи используется лента. Коэффициент теплоотдачи, отнесенный к поверхности проволоки, составляет всего 10—14 Вт/(м2-°С) Поэтому условия охлаждения такого резистора хуже, чем при свободной спирали. Из-за малой массы изоляторов и слабого теплового контакта проволоки с металлической пластиной постоянная времени на грена рамочного ре шстора примерно такая же, как и при отсутствии каркаса. Допустимая температура равна 300"
Для двигателей мощностью от трех до нескольких тысяч киловатт применяются высокотемпературные резисторы на основе жаростойких сплавов ОХ23Ю5 (рис. 7.15).
4-С целью уменьшения габаритных размеров и получения необходимой жесткости жаростойкая лента наматывается на ребро и укладывается в канавки, фиксирующие положение отдельных витков. В одном блоке устанавливается пять резисторов мощностью 450 Вт каждый, которые при больших токах могут быть соединены параллельно. Жаростойкие резисторы имеют малый ТКС и большую механимескю жесткость, благодаря чему широко применяются в аппаратах, подвергающихся интенсивным механическим воздействиям. Эти резисторы обладают высокой термической устойчивостью. Допускается кратковременный нагрев до 850°С при длительной допустимой температуре 300 С,
5-Чугунные резисторы (рис, 7.10) широко применяются для двигателей от 3 до нескольких тысяч кВт.
При максимальной рабочей температуре чугуна 400 °С номинальная мощность резисторов принимается из расчета на температуру 300 °С. Сопротивление чугунных резисторов в значительной степени зависит от температуры, поэтому они применяются только как пусковые. Набор чугунных резисторов собирают в стандартные ящики с помощью стальных 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 между соседними резисторами, соединенными последовательно.
Общая мощность резисторов, установленных в одном ящике, не должна превосходить 4,5 кВт. При монтаже ящики резисторов монтируются друг на друге. При этом воздух, нагретый в нижних ящиках, омывает верхние, ухудшая охлаждение последних. Из этих соображений при вертикальном монтаже более трех ящиков между ними необходим зазор не менее
8 см.
Для ответственных эл. приводов целесообразно реостат собирать из стандартных ящиков (без отводов внутри ящика).
г) Выбор резисторов и схемы их соединения. Сопротивление пускового резистора выбирается так, чтобы броски пускового тока были ограничены и были не опасны
для двигателя (трансформатора) и питающей сети. С другой стороны, значение этого сопротивления должно обеспечить пуск двигателя за требуемое время.
После расчета сопротивления производятся расчет и выбор резистора по нагреву. Температура резистора в любых режимах не должна превышать допустимую для данной
конструкции. *
В процессе пуска двигателя ток в резисторе меняется во времени. Если длительность обтекания резистора током мала по сравнению с его постоянной времени Т, то расчет можно вести по эквивалентному току .
I эк.т = √ ∫ i² dt / t р где t р — время прохождения пускового тока по резистору.
В этом случае теплоотдачей резистора можно пренебречь. При t р<< Т
I эк.т = I эк.н эквивалентный ток по теплу = экв. току по нагреву
По этим значениям выбирается резистор .
Тепловой расчет резисторов весьма сложен. Для типовых схем пусковые резисторы выбираются по справочным таблицам, в которых сопротивления и токи даны в зависимости от параметров двигателя.
При компоновке реостата отдельные резисторы и ящики резисторов должны возможно полнее использоваться по нагреву, что позволяет уменьшить габариты аппарата. Для полного использования последовательно включенных резисторов все они должны быть рассчитаны на один и тот же длительный ток.
Если один из резисторов имеет меньшее значение i R чем у остальных резисторов, то при номинальной нагрузке этого резистора все остальные резистор будут недогружены по мощности.
Реостаты- аппарат состоящий из набора резисторов и устройства с помощью которого можно регулировать сопротивление включенных резисторов. Это совокупность резисторов и контроллера, позволяющего изменять вводимое в цепь сопротивление
В зависимости от назначения различают след. виды реостатов
Пусковые –для пуска электродвигателей пост. и пременного тока. Пусковые реостаты предназначены для работы в кратковременном режиме, и требования повышенной стабильности сопротивления к ним не предъявляются. Согласно существующим нормам пусковой реостат нагревается до предельной температуры после трех пусков с интервалами между пусками, равными двойному времени
Пуско- регулирующие- для пуска и регулирования частоты вращения электродвигателей пост. Тока
регулировочные,
Возбуждения- для регулирования тока в обмотках возбуждения.
Нагрузочные и балластные – для поглощения электроэнергии и регулирования нагрузки генераторов и двигателей при испытании
В зависимости от материала различают реостаты металлические жидкостные, угольные и керамические
По виду теплоотвода реостаты могут быть с естественным воздушным или масляным охлаждением, с принудительным воздушным, масляным или водяным охлаждением.
. В резисторах эл. энергия превращается в теплоту, которая должна от них отводиться. Различают реостаты с воздушным , жидкостным, масляным и водяным охлаждением. Воздушное охлаждение может применяться для всех конструкций реостатов. Масляное и водяное используется для металлических.
ВОЛ б) Конструкция реостатов с естественным воздушным охлаждением.
В этих реостатах переключающее устройство и резисторы располагаются так, чтобы конвективные потоки воздуха, перемещаясь снизу вверх, охлаждали резисторы. Кожухи, закрывающие реостат, не должны препятствовать циркуляции охлаждающего воздуха. Максимальная температура кожуха не должна превышать 160 °С. Температура контактов переключающего устройства должна быть не выше 110°С.
в) Масляные реостаты. В таких реостатах металлические элементы резисторов и контроллер располагаются в трансформаторном масле, которое обладает значительно большей теплопроводностью и теплоемкостью, чем воздух. Благодаря этому масло более эффективно отводит тепло от нагретых металлических деталей. За счет большого количества масла, участвующего в нагреве, постоянная времени нагрева реостата резко возрастает, что позволяет создать пусковые реостаты малых габаритов на большую мощность нагрузки.
Для предотвращения местных перегревов в резисторах и улучшения их теплового контакта с маслом в реостатах применяются резисторы в виде свободной спирали, проволочные и ленточные поля, зигзагообразные из электротехнической стали и чугуна.
При температурах ниже 0°С охлаждающая способность масла из-за повышения его вязкости резко ухудшается. Поэтому масляные реостаты не применяются при отрицательных температурах окружающей среды
Продукты разложения масла, оседая на поверхности на поверхности контактов, увеличивают переходное сопротивление и температуру самих контактов.
Недостатками масляного реостата являются малая допустимая частота пусков из-за медленного охлаждения масла, загрязнение помещения брызгами и парами масла, возможность воспламенения масла.