1. Основные понятия термины и определения, используемые при изучении

Противоаварийной автоматики энергосистем.

Электрические аппараты состоят из отдельных деталей и проводников, электрически соединенных между собой. Место перехода тока из одной токоведущей детали в другую называют электрическим контактом

(контакт). Деталь, осуществляющую контакт, называют контактом-деталью. Наличие электрического контакта (само явление) называют контактиро­ванием.

Из самого определения «электрический контакт» следует, что контакт, по крайней мере, состоит из двух частей. По возможному перемещению этих частей относительно друг друга при заданном действии устройства контакты электрических цепей могут быть разделены на три группы: разборные, ком­мутирующие и скользящие.

Разборные контакты — это те, у которых в процессе работы детали не перемещаются относительно друг друга, а остаются надежно скрепленными. Например, болтовое соединение шин, присоединение проводников к зажи­мам и т.д.

Коммутирующие контакты — это те, которые в процессе работы замыкают, размыкают или переключают цель, в которой течет или может протекать ток.

Например, контакты выключателей, контакторов, рубильников и т.п.

Скользящие контакты — разновидность коммутирующих контактов, у ко­торых одна из деталей перемещается (скользит) относительно другой, но электрический контакт при этом не нарушается. Например, контакты реостатов, щеточный контакт электрических коллекторных машин, шарнирный контакт.

Говоря об электрическом контакте, следует различать условную и эффек­тивную площади контактирования. Как бы тщательно Ни были отшлифованы контактные поверхности, они все же будут иметь микроскопические бугорки и шероховатости. Поэтому физически две поверхности будут контактировать не всей условной площадью рабочей поверхности контакта-детали (рис. 4-1, в), а лишь отдельными микроскопическими площадками (рис. 4-1, д). Число пло­щадок контактирования и их расположение зависят от геометрических форм контактирующих деталей.

По форме контактирования различают три типа контактов: точечный, линейный, поверхностный.

Точечный — контактирование обеспечено только в одной площадке — точке (рис. 4-1, а и г). Например, сфера — сфера, сфера — плоскость, конус — плоскость и т.д. Здесь условная и физическая картины контактирования совпадают.

Линейный — условное контактирование деталей происходит по линии (рис. 4-1,6 и д). Например, цилиндр — цилиндр (по образующей), цилиндр — плоскость, виток — виток и т. д. Физическая картина контактирования будет представлена рядом площадок (минимум две), расположенными на линии.

Поверхностный — условное контактирование происходит, по поверхности (рис. 4-1, в), физическое — в ряде площадок (минимум три), расположенных на этой поверхности.

2. Тепловые и индукционные реле. Принцип действия и характеристики реле.

Тепловое реле: Принцип действия. Долговечность энергетического оборудования в значительной степени зависит от перегру­зок, которым оно подвергается во время работы. Для лю­бого объекта можно найти зависимость допустимой дли­тельности протекания тока от его значения, при котором обеспечивается надежная и длительная его эксплуатация (кривая 1 на рис. 9.13). При номинальном токе допусти­мая длительность его протекания стремится к бесконечно­сти. Протекание тока, превышающего номинальный, при­водит к дополнительному повышению температуры и до­полнительному старению изоляции. Поэтому чем больше ток перегрузки, тем меньше должна быть ее длительность. Кривая 1 на рис. 9.13 устанавливается исходя из необхо­димого срока службы оборудования. Чем меньше срок службы, тем большие перегрузки допустимы.

Для защиты энергетического оборудования от токовых пере­грузок широко распространены тепловые реле с биметаллическим элементом.

Очевидно, что в идеальном случае зависимость t_Cp(I) для ре­ле защиты должна идти чуть ни­же кривой 1 на рис. 9.13. Биметаллический элемент состоит из двух пластин с различным коэффициентом линей­ного расширения а. В месте прилегания друг к другу пла­стины жестко скреплены за счет проката в горячем состоя­нии, либо сваркой. Если такой элемент закрепить неподвиж­но и нагреть, то произойдет его изгиб в сторону материала с меньшим а.

Максимальный прогиб элемента

Основной характеристикой теплового реле является зависимость времени срабатывания от тока нагрузки (времятоковая характеристика). До начала перегрузки через биметаллическую пластину протекает ток Iо, который на­гревает ее до температуры 0о. Зависимость времени сраба­тывания от тока для этого случая имеет вид

где Т—постоянная времени нагрева реле; I₀ —ток пред­варительной нагрузки, протекающий через элемент;I ∞ — ток, при котором реле срабатывает за время t≥T; I — ток, при котором реле срабатывает за время t_cp.

Выразив токи в относительных единицах: x=I/I_ном

Если реле включается в холодном состоянии (є=0)

Индукционные реле.

Индукционные реле основаны на взаимодействии между индуцированным в каком-то проводнике током и переменным магнитным потоком. Поэтому она применяются только на переменном токе как реле защиты энергосистем. Как правило, это вторичные реле косвенного действия.

Существующие типы индукционных реле можно разделить на три группы 1) реле с рамкой; 2) реле с диском; 3) реле со стаканом.

Рис 20-8. Схема устройства индукционных реле: а- с рамкой, б – с диском, в – со стаканом.

1 – стальной цилиндр, 2 – спиральная противодействующая пружина, 3 – подшипники, 4 – вспомогательные контакты, 5 – алюминиевый стакан, 6 – ось, 7,9 – группы катушек, 8 – ярмо, 10,11,12,13 – полюсы.

В индукционных реле с рамкой (рис. 20-8, а) один из потоков (ф₂) индуцирует ток в короткозамкнутой обмотке, помещенной в виде рамки в поле второго потока (Ф1), сдвинутого по фазе. Реле имеют высокую чувствительность и наибольшее быстродействие по сравнению с другими индукционными реле. Недостатком их является малый вращающий момент.

Индукционные реле с диском широко распространены. Схема простейшего

реле такого типа (с короткозамкнутым витком К и диском) приведена на рис. 20-8,б. Реле имеют сравнительно простую конструкцию и достаточно большой вращающий момент. Недостатком является замедленное действие вследствие большой инерции подвижной части.

Индукционные реле со стаканом (рис. 20-8, в) имеют подвижную часть в виде стакана, вращающегося в магнитном поле двух потоков четырехполюсной магнитной системы. Потоки Ф₁ и Ф₂ расположены в пространстве под углом 90°, а по времени сдвинуты на угол . Внутри стакана 5 проходит стальной цилиндр 1 для уменьшения магнитного сопротивления. Реле со ста­каном сложнее реле с диском, но позволяет получить время срабатывания до 0,02 с. Это существенное достоинство обеспечило им широкое применение.