- •1.Призначення курсу. Основні вимоги до електричних апаратів
- •1.1 Предмет курсу, його роль і місце серед інших дисциплін
- •1.2 Класифікація електричних апаратів
- •1.3 Вимоги до електричних апаратів
- •1.3.1 Загальні поняття про вимоги до електричних апаратів
- •1.3.2. Основні вимоги до електричних апаратів
- •1.4 Основні позначення апаратів та елементів в електричних системах
- •2. Електродинамічні зусилля в електричних апаратах та їх методи розрахунку
- •2.1 Загальні відомості про електродинамічну стійкість
- •2.2 Основні фізичні поняття, формули, закони, необхідні для розрахунку електродинамічних зусиль електричних апаратів
- •2.3 Електродинамічні сили, що діють між провідниками із струмом. Метод розрахунку електродинамічних зусиль на основі законів Ампера і Біо-Савара-Лапласа
- •Метод енергетичного балансу провідників із струмом
- •2.5 Електродинамічні зусилля при різних формах провідників
- •2.6 Зусилля та моменти, що діють на взаємоперпендикулярні провідники
- •3. Електродинамічні сили в різних умовах роботи, характерних для електричних апаратів
- •3.1 Практичне застосування метода енергетичного балансу
- •3.2 Електродинамічні сили в місці контакту двох провідників з різними діаметрами або в місці зміни перерізу провідника
- •3.3 Зусилля при наявності феромагнетика (сили взаємодії між провідником із струмом та феромагнетичною масою)
- •3.4 Електродинамічні сили при змінному струмі
- •3.4.1 Однофазне коло
- •3.4.2Трифазна сітка; сили, що виникають між провідниками різних фаз
- •3.5 Механічний резонанс
- •3.6 Процес вмикання електричного кола змінного струму. Ударний коефіцієнт
- •3.7 Додаток
- •3.7.2 Розрахунок електродинамічної стійкості шин
- •4. Основи теплових розрахунків
- •4.1 Втрати в електричних апаратах
- •4.2 Втрати в феромагнетиках, які не несуть струм
- •4.3 Способи передачі тепла в середині та з поверхні нагрітих тіл. Коефіцієнт тепловіддачі
- •5. Теплопередача і нагрів провідників при різних режимах роботи
- •5.1 Стаціонарний режим нагрівання
- •5.2 Номінальна сила струму для провідника в повітрі
- •5.3. Термічна дія струму короткого замикання. Термічна стійкість провідників
- •5.4 Тривалі і короткочасні допустимі температури
- •5.5 Допустимий періодично повторюваний режим нагрівання-охолодження
- •5.6 Розподіл температури в котушках та приклади допустимих температур провідників із різних матеріалів
- •6. Електричні контакти
- •6.1 Загальні відомості
- •6.2 Фізичні явища в контактах
- •6.3 Матеріали контактів. Вимоги до них
- •6.4 Температура площадки контактування. Контакти в режимі проходження тривалого струму
- •6.5 Розбірні контакти в режимі короткого замикання
- •7.1 Контакти в режимі короткого замикання. Розмикання, замикання та зварювання контактів
- •7.1.1 Основні види сил
- •7.2 Зварювання контактів
- •7.3 Зношування контактів при їх розмиканні
- •7.3.1 Електрична ерозія
- •7.3.2 Ерозія контактів при малих струмах
- •7.3.3 Зношування контактів при великих струмах та боротьба із ерозією
- •7.4 Конструктивна форма контактів і контактних з’єднань.
- •7.4.1 Найважливіші параметри контактних конструкцій
- •7.4.2 Конструкції контактних вузлів і їх типи
- •7.5 Способи компенсації електродинамічних сил в контактах
- •7.6 Задача
- •8. Вимикання електричного кола постійного і змінного струму
- •8.1 Загальна характеристика вимикання електричних кіл. Відновлювана напруга та відновлювана міцність. Умова вимикання кола апарату
- •8.2 Стадії в міжконтактному проміжку при вимиканні кола. Дуга і її властивості
- •8.3 Статична і динамічна вольтамперна характеристика (вах) дуги. Умови стабільного горіння та гасіння дуги
- •9. Відновлювана міцність та особливості горіння дуги
- •9.1 Відновлювана міцність та її стадії відновлення.
- •9.2 Загальні характеристики дуги
- •9.2.1 Електрична міцність. Теплова стала дуги. Перенапруга. Швидкість відновлення напруги
- •9.2.2 Опір і потужність дуги. Енергія, що виділяється в дузі
- •9.3. Особливості горіння і гасіння дуги змінного струму при вимиканні активного навантаження
- •9.4 Вимикання індуктивного кола змінного струму
- •9.4 Вимикання змінного струму трьохфазної сітки
- •10. Дугогасіння. Дугогасильні решітки та камери
- •10.1 Загальні принципи гасіння дуги
- •10.2 Гасіння відкритої дуги в магнітному полі. Швидкість руху дуги на різних ділянках
- •10.3 Повздовжня щілина. Щілина з декількома перегородками
- •10.4 Системи магнітного дуття
- •10.5 Дугогасильна решітка
- •10.6 Гасіння дуги в маслі
- •10.7 Розрахункові формули дугогасильної системи
- •11. Електричні апарати низьковольтних схем.
- •11.1 Загальні відомості про апарати автоматичного дистанційного управління
- •11.2 Рубильники і перемикачі. Пакетні вимикачі
- •11.3 Командоапарати
- •12.1. Контактори та їх вибір
- •12.2 Реле. Геркони
- •12.3 Вибір реле
- •13.Запобіжники
- •13.1 Призначення та основні елементи запобіжника
- •13.2 Плавка вставка при тривалому часі навантаження. Часово-струмова характеристика запобіжника
- •13.3 Металургійний ефект
- •13.4. Нагрівання плавкої вставки при короткому замиканні
- •14. Вибір та конструкція запобіжників
- •14.1 Вибір запобіжників
- •14.2 Селективний метод захисту кіл
- •14.3 Конструкція запобіжників (загальні відомості)
- •14.4 Захист напівпровідникових приладів (нп)
- •15. Високовольтні запобіжники (ввз) Швидкодіючі запобіжники
- •15.1 Призначення (ввз), вимоги до ввз
- •15.2 Конструкції запобіжників високої напруги.
- •15.2.1 Запобіжники із дрібнозернистим наповнювачем серії пк і пкт
- •15.2.2 Запобіжники, що стріляють (з автогазовим і рідким гасінням). Патрон типу псн – 35
- •15.2.3 Вибір запобіжників високої напруги
- •15.3 Запобіжники із рідкометалічним контактом
- •15.4 Швидкодіючі запобіжники для захисту напівпровідникових приладів
- •15.5 Вибір швидкодіючих запобіжників для захисту напівпровідникових приладів
- •16. Автоматичні повітряні вимикачі (автомати)
- •16.1 Призначення автоматів. Аварійні режими
- •16.2 Основні види автоматів та їх основні параметри.
- •16.2.1 Різновидності автоматів та їх характеристики
- •16.2.2 Основні вузли і параметри автоматів
- •16.3 Струмоведуча система автоматів
- •16.4 Дугогасильні системи
- •17. Електромеханіка автоматів
- •17.1 Приводи та механізми установочних і універсальних апаратів
- •17.2 Розчеплювачі автоматів
- •17.3 Час вимикання автоматів
- •17.4 Напівпровідникові розчеплювачі
- •17.5 Вимикачі гасіння магнітного поля
- •18. Автоматичні вимикачі загально-промислового застосування
- •18.1 Вибір і характеристики автоматичних вимикачів.
- •18.2 Загальна характеристика серійних автоматів
- •18.3 Принцип роботи автомата а3100 та а3700
- •18.4 Швидкодіючийир автомат . Ваб – 20м
- •19.Роз’єднувачі, відокремлювачі, короткозамикачі
- •19.1 Роз’єднувачі, їх призначення. Схеми вимикання
- •19.2 Вимоги до роз’єднувачів
- •19.3 Вибір роз’єднувачів
- •19.4 Конструкції роз’єднувачів
- •19.5. Відокремлювачі і короткозамикачі.
- •20. Вимикачі змінного струму високої напруги
- •20.1. Параметри високовольтних вимикачів
- •20.2. Номінальний струм вимикання. Номінальна потужність
- •20.3. Автоматичне повторне вмикання вимикача (апв)
- •20.4 Вимоги до вимикачів та їх класифікація
- •21. Особливості високовольтних вимикачів
- •21.1 Масляні вимикачі
- •21.1.1 Принцип роботи масляного вимикача
- •21.1.2Особливості конструкції масляних бакових і маломасляних вимикачів
- •21.2 Повітряні вимикачі
- •21.2.1 Особливості повітряних вимикачів
- •21.2.2 Функціональна схема полюса генераторного вимикача із повітрянаповненим відокремлювачем
- •21.3 Електромагнітні та вакуумні вимикачі.
- •21.3.1 Електромагнітні вимикачі
- •21.3.2 Вакуумні вимикачі
- •22. Реактори, конструкція і основні параметри.
- •22.1 Реактори. Відносний опір генератора та реактора
- •22.2 Номінальні напруга та струм реактора
- •22.3 Конструкція реактора
- •22.4 Розрядники
- •23.Трансформатори струму
- •23.1 Призначення, схема вмикання, основні параметри трансформаторів струму
- •23.2 Похибки трансформаторів в залежності від різних факторів
- •23.3 Особливості роботи трансформаторів струму
- •23.4 Особливості конструкції трансформаторів
- •24. Методика розрахунків та вибору електричних апаратів
- •24.1 Основні принципи проектування електричних апаратів
- •24.2 Струмоведучі системи (свс) електричних апаратів
- •24.3 Граничний струм контактних систем електричних апаратів
- •24.4 Розрахункові формули дугогасильних систем
11.3 Командоапарати
Командоапарати – це одно або багатоступінчасті перемикаючі апарати, призначені для комутації розгалужених кіл. До них відносяться:
-
контролери (барабанні, кулачкові);
-
кнопки;
-
ключі керування;
-
шляхові і кільцеві вимикачі.
Контролери застосовують в схемах керування двигунами постійного і змінного струму. Можуть комутувати, як силові кола двигунів, так і кола котушок керування апаратів (котушок керування контакторів).
Розрізняють контролери таких типів:
-
барабанного;
-
кулачкового;
-
плоского.
Застосовуються барабанні контролери для комутування силових кіл двигунів постійного струму до 45 кВт і змінного струму до 75 кВт.
Барабанний контролер показано на рис. 11.4.
1– пружина;
2 – нерухомий контакт;
3,5,6 – рухомі контакти;
4 – вал.
Більш досконалим з точки зору зношення і комутації є кулачкові контролери, які дозволяють робити до 600 операцій за годину.
Шляхові і кінцеві вимикачі здійснюють комутацію кіл керування і автоматики на заданій ділянці шляху, по якій проходить керований механізм.
На рис. 11.5 показано кінцевий вимикач.
В його склад входять:
4,1 – рубильник;
2 – важіль;
3 – деталь (коромисло);
5 – фасонний кулачок;
6 – контактний місток;
7 – нерухомий контакт.
Він відноситься до типу командоапаратів, що застосовуються, наприклад, для зупинки верстату, або зміни напрямку руху його різця.
Контакти 6-7 розмикають коло в момент дотикання рубильника 1 до обмежувача М.
12.1. Контактори та їх вибір
Контактори – це електричні апарати, призначені для комутації силових кіл; замикання і розмикання контакторів здійснюється під дією електромагнітного привода. Вони призначені на струми від 1 А до 4000 А. Для комутації менших струмів використовують реле. Номінальні напруги контакторів: 220, 440, 750 В – при постійному струмі; 380, 660 В при змінному струмі.
При більших напругах використовують вимикачі високої напруги.
Контактори поділяються на контактори постійного і змінного струму.
Контактори марки:
1) ДС – (для постійного струму) і, як правило, приводять в дію електромагнітом постійного струму;
2) АС – (для змінного струму). Їх електромагніти можуть працювати як на постійному, так і змінному струмі.
Є 5 груп ДС: ДС-1, ДС-2, ДС-3...
4 групи АС: АС-1, АС-2...АС...
ДС-1, АС-1 – це контактори призначені для комутації кіл, в яких сам процес комутації обмежений (в основному активне навантаження).
Для найскладніших умов роботи (пуск електродвигунів із коротко замкненим ротором) використовують контактори АС-4.
ДС-4 використовують для пуску електродвигунів із послідовним збуджуванням і їх вимикання при повільному обертанні.
Основні частини контактора:
1 – головні контакти із контактною системою;
2 – дугогасящий пристрій;
3 – електромагніт;
4 – система допоміжних контактів.
Головні контакти включені в силову схему (коло) двигуна.
Втягуюча котушка вмикається в коло керуваня. Послідовно вона включена разом з кнопками „пуск” і „стоп.” Паралельно до „пуску” включається контактна кнопка (12). Основними технічними даними контакторів є:
- – номінальний струм головних контактів;
- – номінальна напруга кола, що комутується;
- – граничний струм, що вимикається;
- допустима кількість вимикань в годину;
- власний час вмикання і вимикання. На рис.12.1 показано умовну
схему дії контактора.
Контактор зображено в стані, коли він вимикає силове коло двигуна. В цьому випадку:
-
Напруга із котушки 16 і рухома частина осердя 15 під дією пружини 11, що створює силу Fв, знаходиться в нормальному стані.
-
Дуга Д між нормальними контактами гаситься в камері 5, що має ізоляційні перегородки 4. Ці перегородки розтягують дугу, збільшуючи її опір і довжину. Пластини 3 стоять на виході камери, що гасить полум’я. Вони зроблені із металу. Дугогасильна камера не дає іонізованим гарячим газам вийти за межі камери. Виходу дуги в камеру сприяє ввімкнена послідовно в коло головних контактів котушка 17 із осердям 1, яке підводить магнітне поле до зони горіння дуги. Взаємодія цього поля із струмом дуги приводить до появи сил, що втягують дугу в камеру. Матеріал камери 5 – асбоцемент, кераміка, асбодін і т. п.
-
При подачі напруги на зажими 13 відбувається вмикання контактора.
-
При вимиканні контактора пускова кнопка шунтується блок-контактами 12 контактора. Тому при відпусканні кнопки коло котушки 16 не буде розірвано, і контактор лишиться ввімкнутим. Пружина 8 створює „попередній” контакт (провалювання). Накладки 6 можуть бути виготовлені для покращення проходження струму із срібла.
Кількість вмикань в деяких контакторах досягає 800 – 1000 операцій за 5 хв., тобто 1 вмикання в секунду.
Власний час спрацювання коливається від 0.14 до 0.37 с.
контактора – це струм, який можна пропускати по замкнутих, головних контактах на протязі 8 год.
Контактори вибирають наступним чином:
-
переріз струмоведучої частини апарату при ; при цьому задається для даного типу ізоляції:
;
-
знаходять . Допустима температура визначається вибором температури оточуючого середовища і матеріалом провідника;
-
розраховується також термічна стійкість струмоведучих частин, для знайденого поперечного перерізу. Термічна стійкість визначається як
(див. тема контакти).
Для даного типу матеріалів контактів можна знайти силу натискання при заданому струмі.
(див. тема контакти).
В ряді випадків заводи – виготовлювачі вказують допустимі струми комутації при різних режимах роботи.