37.Гашение дуги с помощью дугогасительной решетки:

В дугогасительной решетке для гашения дуги используется околоэлектродное подение напряжение U_э ( в аппаратах постоянного тока) и околокатодная электрическая прочность (в аппаратах переменного тока).

После расхождения пластин 1и2 возникшая между ними дуга 3 под воздействием магнитного поля движется вверх на пластины 5 и разбивается на ряд коротких дуг 4. На каждой пластине образуется катод и анод. Падение напряжения на ъй паре пластин составляет 20-25 В. При большом числе пластин удается поднять статическую ВАХ дуги и обеспечить условия ее гашения.

5.Выключатели нагрузки: назначение устройство.

Если длительный ток установки невелик (400-600 А при напряжении 10 кВ), вместо выключателя с релейной защитой целесообразно (из-за высокой стоимости) использовать выключатель нагрузки и предохранитель. Выключатель нагрузки имеет ДГ небольшой мощности для отключения номинальных токов. В случае КЗ используется высоковольтный предохранитель. В выключателях нагрузки для гашения дуги применяются камеры с автогазовым, электромагнитным, элегазовым дутье и вакуумными элементами.

В камерах с автогазовым дутьем гашение дуги осуществляется газами, которые выделяются под действием высокой температуры дуги стенками из газогенерирующего материала (органического стекла, венипласта и др.)

19.Способы гашения электрической дуги: высоким давлением, в трансформаторном масле. Если при данном токе в дуге увеличить давление окружающей среды, то увеличится отвод тепла. Для сохранения значения тока, необходимо к дуге подвести большую мощность, что при неизменном токе требует повышения напряжения на дуге. Из-за резкого подъема напряжения на дуге ток обрывается до своего естественного нуля, не достигнув максимального значения.

Под действием энергии дуги происходит взрывоподобное разложение масла на водород и газы в виде паров масла. Водород обладает исключительно высокой теплопроводностью и является одной из лучших дугогасящих сред. За сотые доли секунды давление резко поднимается, образующийся газовый пузырь стремится вырваться из камеры. При этом происходит эффективное охлаждение дуги потоками газа, вытекающими из камеры со скоростью звука.

22.Гистерезисные муфты: устройство, принцип действие, механические характеристики. Существуют два вида исполнения:

1. магнитное поле создается обмоткой.

2. магнитное поле создается постоянными магнитами.

В муфте постоянные магниты(2 исполнение) 1 с полюсными наконечниками 2 укреплены в магнитопроводе 3 индуктора, связанного с ведущим валом. На ось ведомого вала насажен ротор, состоящий из немагнитного или магнитомягкого материала и колец 4 активного слоя. Кольца активного слоя изготовлены из материала с довольно широкой петлей гистерезиса, имеющей высокие значения остаточной индукции и коэрцитивной силы. Шихтованная структура активного слоя позволяет уменьшить вихревые токи и асинхронный вращающий момент. Пусть ротор заторможен, а индуктор приводным двигателем с угловой скоростью w₁. Взаимодействие поля постоянных магнитов индуктора с полем, созданным активным слоем, создает на роторе гистерезисный момент М_г. Если ведомый вал не заторможен, то под действием гистерезисного момента он начинает вращаться с угловой скоростью w₂. Момент на ведомом валу не зависит от частоты его вращения. Если М_н≤М_г, то скорость w₂ ведомого вала будет увеличится, пока не станет равной w₁. При М_н=М_г вектор вращающегося поля индуктора будет опережать вектор активного слоя на угол Θ, значение которого зависит от свойств материала активного гистерезисного слоя. При М_н>М_г муфта переходит в асинхронный режим, когда частота вращения муфты меньше частоты вращения индуктора.

Пока М_н≤М_г, ведомый вал вращается с синхронной скоростью (S=0) кривая 1.Если М_н>М_г, то ведомый вал вращается со скольжением кривая 2. Однако момент передаваемый муфтой остается постоянным, равным М_г. Если активный слой выполнен в виде литого цилиндра, то за счет вихревых токов, кроме гистерезисного момента появляется асинхранный момент прямая 3. В этом режиме скольдение S≠0, угловая скорость w₂<w₁, ротор отстает от вращающего индуктора и в нем создается дополнительный момент, как в асинхронном двигателе.

1.Магнитоуправляемые контакты. Простейшие герконовые реле. Наименее надежным узлом э/м реле является контактная система. Эл-ая дуга или искра, образующиеся при размыкании и замыкании контактов, приводят к их быстрому разрушению. Этому также способствуют окислительные процессы и покрытие контактных поверхностей слоем пыли, влаги, грязи. Это все привели к созданию реле с герметичными магнитоупр-ыми контактами (герконами). Простейшее гер-ое реле изображено на рис.

Контактные сердечники (КС) 1 и 2 изготавливаются из ферромагнитного материала с высокой магнитной проницаемостью и ввариваются в стеклянный герметичный баллон 3. Баллон заполняется инертным газом. Инертная среда предотвращает окисление КС. Баллон устанавливается в обмотке управления 4. При подаче тока в обмотку возникает магнитный поток Ф, который проходит по КС 1 и 2 через рабочий зазор δ м/у ними и замыкается по воздуху вокруг обмотки 4. Упрошенная картина магнитного поля:

Поток Ф при прохождении через рабочий зазор создает тяговую э/м силу Р_э , которая, преодолевает упругость КС, соединяет их между собой. Для улучшения контакт-ия пов-ти касания покрывают тонким слоем золота, палладия, серебра. При отключении обмотки магнитный поток и э/м сила спадают и под действием сил упругости КС размыкаются. Т.о., в Гер-ых реле отсутствуют детали, подверженные трению, а КС одновременно выполняют функции магнитопровода, токопровода и пружины. В связи с тем что контакты в герконе управляются магнитным полем, герконы называют магнитоупра-мыми контактами.

39.Магнитный пускатель: основные требования, конструкции и схемы включения. МП называется контактор, предназначенный для пуска в ход КЗ асинхронных двигателей. Обычно в пускателе, помимо контактора, встроены тепловые реле для защиты двигателя от перегрузок и “потери фазы”. Бесперебойная работа асинхронных двигателей зависит от надежности пускателей. Поэтому к ним предъявляются высокие требования в отношении износостойкости, коммутационной способности, четкости срабатывания, надежности защиты двигателя от перегрузок, минимального потребления мощности. Особенности условий работы пускателя состоят в следующем. При включении асинхронного двигателя пусковой ток достигает 6-7-кратного значения ном-го тока. Даже значительная вибрация контактов при таком токе быстро выводит их из строя. С целью уменьшения времени вибрации контакты и подвижные части делаются возможно легче, уменьшается скорость, увеличивается нажатие. Эл-ая износостойкость примерно обратно пропорц-на мощности управл-го ЭД в степени 1,5 – 2 . Если необходимо повысить срок службы пускателя, то целесообразно выбрать его с запасом по мощности. В пускателе мощность расходуется в эл.магните и тепловом реле. Потери в электромагните составляют 60 %, в тепловых реле – 40%. Учитывая облегченные условия работы пускателя при отключении, возможно, используя двукратный разрыв цепи, отказаться от применения громоздких дугогасит-ых устр-в в виде решетки или камеры магнитного дутья. Подвижный контакт выполняется мостикового типа с самоустанавливанием. Токоведущие шинки от зажимов к неподвижным контактам выполняются так, чтобы Эл-динамические силы сдували дугу с контактов. Прямоходовой электромагнит имеет Ш – образный сердечник и якорь. Основной особенностью электромагнитного механизма явл - ся равенство ходов контакта и якоря эл.магнита. Но такая система имеет ряд недостатков, которые ведут к большому времени вибрации контактов (более 1 мс) и их быстрому износу. Используется при малых мощностях двигателей.

Не реверсивный МП Реверсивный МП

34 Горение и гашение дуги переменного тока, при отключении активной нагрузки. На переменном токе не зависимо от степени ионизации дугового промежутка ток в дуге проходит через нуль каждый полупериод, т.е. дуга периодически гаснет и загорается вновь. Пусть контакты аппарата разошлись и м/у ними загорелась дуга. К концу полупериода из-за уменьшения тока и воздействия ДУ сопротивление дугового промежутка и напряжение на дуге увеличиваются. При подходе тока к нулю к дуге подводится малая мощность, температура ее уменьшается, что ведет к замедлению термической ионизации, с другой – способствует деионизации. Все это приводит к погасанию дуги. Напряжение, при котором дуга гаснет, называется напряжением или пиком гашения U_г. Резкий рост напряжения к концу полупериода ведет к тому, что ток в цепи обрывается до своего естественного прохождения через нуль. В процессе гашения дуги число заряженных частиц области дугового промежутка уменьшается, и его сопротивление после гашения дуги резко возрастает. При этом возрастает и электрическая прочность промежутка, т.е. напряжение, при котором происходит его электрический пробой.

18.Поляризованное реле. В поляризованных реле кроме основного потока, созд-ого катушкой, действует дополнит-ый поляризующий магнитный поток, который создается установленным в реле пост-ым магнитом. Благодаря поляриз-ему потоку направление эл-магнитного усилия, действующего на якорь, изменяется в зависимости от направления тока в катушке. На рис. показаны вариант выполнения магнитной системы поляризованного реле и схема замещения его магнитной цепи.Потоки постоянного магнита в зазорах δ1 и δ2

магнитная система и схема замещения магнитной цепи

где Fм—МДС постоянного магнита; и -магнитные сопротивления зазоров δ1 и δ2; —магнитное сопротивление паразитного зазора δ, обусловленного конструкцией магнитопровода.

Магнитный поток, создаваемый катушкой,

где Fк — МДС катушки. Результирующее усилие, действующее на якорь, равно разности усилий, создаваемых в зазорах δ1 и δ2.

где Sп=S_δ1= S_δ2—площадь рабочего зазора.Срабатывание реле происходит при Для определения потока срабатывания Фк,ср, создаваемого катушкой, воспользуемся предельным случаем, когда перед изменением знака усилие проходит через нулевое значение.

Поскольку , то Тогда получим

Если значения δ1 и δ2 близки, то МДС срабатывания очень мала. Благодаря этому мощность срабатывания поляризованных реле снижается до 10^-6 Вт. Следует отметить, что сила контактного нажатия Рк определяется разностью значений δ1 и δ2.

Из рис. следует

Чем ближе значения δ1 и δ2, тем ближе значения Фм1 и Фм2 и тем меньше контактное нажатие, которое обычно не превышает (1÷5)10^-2 Н.

40.Способы гашения эл. дуги: мех. растягивание, в продольных щелях, воздушным дутьем. 1.Механическое растягивание. Удлиняя дугу, мы повышаем падение напряжения на ней. Однако при неподвижной дуге и механизме ее растягивании теплоотвод от ствола происходит за счет теплопроводности и естественной конвекции. Теплоотводящим газом является воздух при нормальном давлении. Его гасящие свойства и теплопроводность Для того чтобы дуга погасла, необходимо создать условия, при которых .Отсюда следует, что погасить дугу можно: увеличивая ее дугу; воздействуя на ее ствол и добиваясь повышения продольного градиента напряжения; используя около- электродные падения напряжения. Т.е. для погасания дуги ее необходимо растянуть на достаточное рас-ние Механическое растягивания эл. дуги обычно осуществляется расхожд-ем контактов с какой-то скоростью, при этом дуга приобретает скорость в направлении своей оси – осевую скорость V₀. Охлаждение дуги за счет искусственной конвекции должно возрасти, однако, при тех малых скоростях расхождения контактов реальных ЭА, теплоотвод от растягиваемой дуги мало, чем отличается от неподвижной дуги. Критическая длинна дуги параметрически не зависит от скорости расхождения контактов, т.е. продольный градиент напряжения при малыхV₀ не зависят от осевой составляющей скорости. l_кр зависит от величины тока в дуге. Она растет с ростом тока, что согласуется с ходом ВАХ дуги. Время гашения дуги: .При мех. растягивании опорная точка дуги стоит неподвижно на электродах, что приводит к сильному обгоранию последних. Для уменьшения обгорания контактов нужно стремиться обеспечить высокие скорости расхождения контактов. малые градиенты напряжения в дуге обуславливает большую критическую длину дуги.Гашение ЭД путем мех. растягивания м. применяться только при малых токах. 2.Гашение дуги в продольных щелях.В современных выключающих аппаратах широкое применение получили дугогасительные камеры с продольными щелями. Продольной называют щель, ось которой совпадает по направлению с осью ствола дуги. Такая щель образуется между двумя изоляционными пластинами.С точки зрения особенностей движения дуги в продольных щелях различают щели широкие и узкие. Широкой называют щель, ширина которой значительно больше диаметра дуги. Узкой называют щель, ширина которой меньше диаметра дуги или близка ему.Так диаметр дуги зависит от тока, скорости движения дуги и условий охл-ия, то для одних условий щель будет широкой, для других узкой эта же щель будет узкой. В широких щелях движение дуги мало стеснено стенками, сечение ее ствола не деформировано.Качественно все явления здесь происходят так, как и в открыто горящей дуге. Наличие стенок вносит только некоторые количественные изменения в закономерности, которые имеют место в открытой дуге. В узких щелях движение дуги сильно стеснено, сечение ствола дуги деформировано, условия охлаждения резко изменены. Все это приводит к появлению ряда новых явлений, качественно и количественно отличающихся от тех, что происходят в открытой дуге. 3. Гашение дуги воздушным дутьем. Дуга обдувается вдоль или поперек потоком воздуха под определенном давлении. Перемещающийся с большой скоростью поток воздуха выносит из зоны дуги нагретые ионизированные частицы заменяя их свежими , охлажденными. Температура ствола дуги резко падает, одновременно происходит и механическое разрушение ствола дуги. Основное влияние оказывает на процесс гашения величина давления и скорость истечения воздуха , расстояние между контактами направляющая струи и др. С ростом давления падает степень ионизации, с ростом скорости увеличивается интенсивность охлаждения ствола дуги. Расстояние м. контактами существенно сказывается на процессе гашения. Увеличение расстояния м. контактами не всегда положительно сказывается на гашении дуги. Существует для каждой величины давления оптимальное расстояние между контактами. Уменьшение, как и увеличения этого расстояния, ухудшает гашение. При этом весьма часто оптимальное из условий гашения расстояния м. контактами оказывается меньше требуемого из условий электрической прочности, и после гашения дуги во избежании пробоя промежутка необходимо принять меры к доведению расстояния м. контактами до величины, определяемой требованиями электрической прочности. Это достигается перемещением дополнительных, последовательно вкл. контактов, применением многократного разрыва, применением отделителей и др. способами. По отношению к стволу дуги поток воздуха м.б. поперечным , продольным и продольно-поперечным. Продольное и продольно-поперечное дутье м.б. одно- и двусторонним. По эффективности воздействия на дугу лучшие характеристики дают камеры поперечного дутья, но работа их связана с большим расходом воздуха. Достоинствами камер продольного и продольно-поперечного дутья являются возможность создания простых устройств с многократным разрывом дуги, простое регулирование дутья формой контактов и выхлопных отверстий и не сравнительно небольшой расход воздуха. Распространение получил устойчивый инертный газ, обладающий очень высокими дугогасящими свойствами и повышенной по сравнению с воздухом эл. прочностью – элегаз. Повышенные дугогасительные свойства элегаза объясняются способностью его молекул захватывать электроны. Т.е. при обдуве дуги происходит поглощение электронов из ствола и ее сильная деионизация

41.Конструкция контактов: мостиковые, розеточные, рычажные, пальцевые. Рычажные применяют в аппаратах с поворотно-подвижной системой, в кот., как правило, оси вращения не совпадают. Кроме того , контакты касаются раньше , чем подвижная система достигнет конечного положения. Вследствие этого при замыкании и размыкании происходит перекатывание и проскальзывание подвижного контакта по неподвижному, в результате чего начальная точка касания и последняя оказывается смещенными. Т.о. поверхности обеспечивающие продолжительное проведение тока и определяющая переходное сопротивление контакта, отделены от места возникновения дуги. Проскальзывание контактов при достаточном контактном нажатии приводит к самоочистке контактов, что позволяет применять в качестве контактного материала медь. Проскальзывание контактов при шероховатости вызывает доп. вибрацию их при замыкании, и следовательно, повышенный износ. Ввиду этого имеется тенденция сводить к минимуму проскальзывание, сохраняя перекатывание. Отказ от проскальзывания требует повышения контактного нажатия для обесп5ечения работы аппарата в продолжительном и прерывисто-продолжительном режиме. При большой частоте размыкание, когда контактные точки часто очищаются от окислов эл. дугой находят применения медные рычажные системы, в которых отсутствует и перекатывание и проскальзывание. Это достигается совмещение оси вращения контакта с осью вращения подвижной системы. Рабочие поверхности рычажных контактов выполняются главным образом в виде: плоскость-цилиндр, цилиндр-цилиндр. Рычажные контакты требуют гибкой связи для присоединения к токопроводу, которая является слабым местом контактной системы, особенно на больших токах.

Мостиковые применяются гл. образом в ЭА с прямоходовой системой (подвижной).Гибкая связь отсутствует , но зато требуется удвоенное контактное нажатие, т.к. число контактов удваивается. Проскальзывание и перекатывание практически отсутствуют, поэтому исп-ся контакты из серебра и металлокерамики на основе серебра. Рабочие поверхности: плоскость-плоскость, плоскость-цилиндр, плоскость-сфера, сфера-сфера, цилиндр-цилиндр.

Розеточные состоят из контактного стержня и ряда сегментов с пружинами, образующих неподвижный контакт. Розеточные контакты применяются преимущественно в качестве главных. Розеточные конструкции не могут отключать значительные токи. Кроме того ,резко возрастает усилие, необходимое для вкл. и откл. Поэтому часто применяют параллельное включение ДГК.

Торцевые контакты выполняются в виде сплошных металлических стержней или полных труб. Контактные поверхности м.б. плоскими, сферическими и совокупными. Контакты имеют большое переходное сопротивление и требуют большого нажатия, поэтому применения на большие токи затруднено. Они преимущественно используются в качестве дугогасительные. Требуют гибкой связи, роликового или другого токоподвода.