- •Содержание
- •Раздел 1. Основные определения и классификация электрических аппаратов………………………………5
- •Раздел 2. Коммутационная и защитная аппаратура высокого напряжения…………………………………………...…...17
- •2.1 Общие сведения…………………………………………………....……17
- •Раздел 3. Измерительные трансформаторы тока и напряжения…………………………………………….…27
- •Раздел 4. Аппараты управления и распределительных устройств низкого напряжения……………………………………..………42
- •Раздел 5. Аппараты автоматики……………………………..……58
- •Раздел 1. Основные определения и классификация электрических аппаратов Лекция 1
- •1.1 Общие сведения
- •1.2 Основные виды электрических аппаратов
- •1.3 Назначение и классификация электрических аппаратов высокого напряжения (авн)
- •1.3.1. Коммутационные аппараты
- •1.3.2. Измерительные аппараты
- •1.3.3. Ограничивающие аппараты
- •1.3.4. Компенсирующие аппараты
- •1.3.5. Распределительные устройства
- •1.5 Назначение и классификация электрических аппаратов автоматики
- •1.6 Основные физические явления и процессы в электрических аппаратах
- •Раздел 2. Коммутационная и защитная аппаратура высокого напряжения Лекция 5
- •2.1 Общие сведения
- •2.2 Нормирование параметров восстанавливающегося напряжения
- •2.3 Выключатели переменного тока
- •2.4 Разъединители
- •2.5 Предохранители
- •2.6 Разрядники
- •2.7 Ограничители перенапряжений
- •2.8 Выбор разрядников и ограничителей напряжения Трубчатые разрядники
- •Раздел 3. Измерительные трансформаторы
- •3.2 Выбор тт
- •3.3 Назначение и основные параметры трансформаторов напряжения (тн)
- •Основные обозначения
- •3.4 Основные схемы включения тн
- •3.5 Выбор тн
- •3.6 Типовое обозначение тн
- •Раздел 4. Аппараты управления и распределительных устройств низкого напряжения
- •4.1 Термины и определения
- •4.2 Электромагниты управления и электроуправляемые муфты
- •4.3 Электромагниты постоянного тока
- •4.4 Электромагниты переменного тока
- •4.5 Электромагниты с питанием от источников постоянного и переменного токов
- •4.6 Электроуправляемые муфты
- •4.7 Контакторы и пускатели
- •4.8 Примерный порядок расчета контактора и пускателя
- •4.9 Пускатели переменного тока
- •4.10 Автоматические выключатели
- •4.11 Плавкие предохранители
- •4.12 Силовые полупроводниковые аппараты управления
- •4.12.1 Тиристорные прерыватели переменного тока
- •4.12.2 Силовые полупроводниковые прерыватели постоянного тока
- •4.13 Гибридные аппараты
- •Раздел 5. Аппараты автоматики
- •5.1 Реле тока, напряжения и мощности
- •5.2 Промежуточные реле
- •5.3 Герметизированные магнитоуправляемые контакты (герконы)
- •5.4 Электронные и комбинированные реле автоматики и защиты
- •5.5 Датчики
- •5.5.1 Общие сведения
- •5.5.2 Пассивные датчики
- •5.5.3 Активные датчики
5.2 Промежуточные реле
Основной класс коммутационных реле образуют электромагнитные промежуточные реле.
Реле промежуточные серии РП-220. Реле быстродействующие. Предназначены для использования в цепях постоянного тока в тех случаях, когда требуется усилить или размножить действие контактов основных реле защиты. Для увеличения быстродействия сердечник реле выполнен шихтованным. У некоторых исполнений реле (РП-223, РП-224) помимо основной обмотки управления имеются две или три удерживающие токовые обмотки, включенные последовательно с замыкающими контактами. При отсутствии напряжения якорь реле может удерживаться в притянутом положении при прохождении тока по любой из удерживающих обмоток.
Реле промежуточные серии РП-230. Предназначены для применения в цепях постоянного тока в тех случаях, когда требуется срабатывание реле от токовой обмотки и удерживание якоря в притянутом положении обмоткой напряжения (РП-232) или срабатывание реле от обмоток напряжения и удерживание обмоткой тока (РП-233).
Реле промежуточные серии РП-251. Предназначены для применения в цепях постоянного тока с замедлением при срабатывании. Замедление достигается с помощью медных демпфирующих шайб, расположенных на сердечнике.
4.Реле промежуточные серии РП-252. Предназначены для применения в цепях постоянного тока с замедлением при возврате. Замедление обеспечивается медными демпфирующими шайбами и медным каркасом катушки электромагнита. Для уменьшения зависимости времени возврата от напряжения сердечник электромагнита при притянутом якоре сильно насыщен (индукция у зазора 1,6 Тл).
Реле промежуточное РП-253. Предназначено для применения в цепях постоянного тока в тех случаях, когда требуется удержание якоря в притянутом положении при прохождении тока в контролируемой цепи, замедленное срабатывание и быстрый возврат. Для замедления срабатывания применена демпферная обмотка, расположенная на одном каркасе с рабочей обмоткой.
6.Реле промежуточное РП-321. Применяется в схемах защиты на переменном токе. Предназначено для непосредственного включения в цепи вторичных обмоток трансформаторов тока. Термическая стойкость реле при токах короткого замыкания обеспечивается применением промежуточного насыщающегося трансформатора.
7.Реле промежуточное РП-341. Предназначено для шунтирования и дешунтирования обмотки выключателя, включенной вместе с реле непосредственно во вторичную цепь трансформатора.
Лекция 19
5.3 Герметизированные магнитоуправляемые контакты (герконы)
Магнитоуправляемым контактом называется контакт электрической цепи, изменяющий ее состояние посредством механического замыкания или размыкания при воздействии управляющего магнитного поля на его элементы, совмещающие функции контактов и участков электрических и магнитных цепей. Магнитоуправляемый контакт, помещенный в герметизированный баллон, называется герметизированным магнитоуправляемым контактом, или герконом.
Существуют сухие (с твердыми контактами) и смоченные (жидкометаллические) магнитоуправляемые контакты (МК).
Так как детали МК реализуют функции контактов и участков электрических и магнитных цепей, им дали название "контактные сердечники" (КС); используется также термин "контакт-детали". Контактные сердечники бывают подвижными и неподвижными. Часто подвижные КС выполняются гибкими, в этом случае они играют роль возвратной пружины. Магнитоуправляемые контакты с гибкими подвижными КС называются безъякорными. К безъякорным относятся язычковые и мембранные МК, из которых первые получили наибольшее распространение. Якорные МК бывают как с возвратной пружиной, так и без нее. Возврат якоря в исходное положение при отсутствии пружины осуществляется магнитным полем. Язычковыми называются МК, содержащие КС в виде консольно закрепленных пластин или стержней, изгибающихся под действием магнитного поля.
Симметричный язычковый замыкающий МК (см. рис. 5.1, а) является простейшей конструкцией, состоящей из одинаковых подвижных КС 1 и 2, заваренных в стеклянную трубку диаметром от 2,0 до 5,5 мм, которая после изготовления МК образует герметизированный баллон 3. Длина баллона составляет от 7,5 до 50 мм. Общая длина (с выводами) язычковых МК от 20 до 80 мм. При изготовлении МК баллон заполняется сухим защитным газом (например, азотом, водородом или их смесью) при различных давлениях или вакуумируется.
Рис. 5.1
Внутренние концы КС, имеющие толщину h и ширину b, в язычковых МК перекрываются на расстоянии а (рис. 5.1, а, б) и имеют контактное покрытие размером Δ (рис. 5.1, б) от единиц до десятков микрометров.
При отсутствии управляющего магнитного поля перекрывающиеся поверхности внутренних концов КС удалены одна от другой на размер начального немагнитного рабочего зазора δН (рис. 5.1, б). При этом между поверхностями контактных покрытий имеется раствор δр, который у язычковых МК составляет обычно от 40 до 300 мкм. Внешние концы КС служат для присоединения МК к коммутируемой электрической цепи.
При воздействии управляющего магнитного поля шины 7 с током, обмотки 8 с током или постоянного магнита 9 (см. рис. 5.1, а) между КС возникает электромагнитная сила, которая, преодолевая механическую силу упругости КС, приближает их внутренние концы один к другому. При определенном значении поля (значении срабатывания) КС переходят в замкнутое состояние, которому соответствует конечный рабочий зазор δК (рис. 5.1, в). Уменьшение поля до значения отпускания вызывает размыкание КС под действием сил их упругости.
Асимметричный язычковый замыкающий МК (см. рис. 5.1, г) имеет разные КС, один из которых более гибкий. Такая конструктивная схема решает проблему миниатюризации, так как при этом для одного и того же раствора и возвращающей механической силы КС удается уменьшить длину баллона по сравнению со схемой симметричного исполнения.
В исходном состоянии большинства язычковых переключающих МК (рис. 5.1, д, е) переключающий КС 4 механически поджат к размыкаемому КС 5. При определенном значении управляющего магнитного поля происходит перемещение переключающего КС от размыкаемого 5 к замыкаемому КС.
В конструкции, показанной на рис. 5.1, д, КС 1 обычно выполняется неподвижным; из двух других КС переключающий КС 4 обладает существенно большей гибкостью.
Конструкция, изображенная на рис. 5.1, е, имеет один подвижный и два неподвижных КС (1 и 5). Возможность переключения в этой конструкции обеспечивается за счет создания асимметрии: большего рабочего зазора между КС 4 и 5 по сравнению с зазором между КС 1 и 4 (с этой целью на КС 5 устанавливается немагнитная контакт-деталь 6, например, как показано на рисунке), разных перекрытий между КС, выполнения КС 5 с меньшим поперечным сечением, чем КС 1, с целью насыщения КС 5 при воздействии магнитного поля.
Смоченные МК (жидкометаллические — ЖМК) — это МК, внутри герметизированного баллона которых токопроводящие детали частично или полностью смочены жидким металлом. Наиболее распространенным смачивающим материалом в настоящее время является ртуть. Существуют язычковые замыкающие и переключающие ЖМК. К отечественным язычковым ЖМК относятся КРМ-6 (замыкающий) и МКСР-45181 (переключающий). Ртуть в этих ЖМК к месту контактирования поднимается по капиллярам из резервуара, находящегося внизу баллона. Резервуарные ЖМК могут работать при отклонениях от вертикального положения на 15—45°.
Существуют язычковые безрезервуарные ЖМК (например, отечественный МКАР-15102), в которых жидкий металл находится в капиллярах переключающего КС. Такие ЖМК могут работать в любом пространственном положении, как и сухие МК.
Примеры якорных МК даны на рис. 5.2 и 5.3. В них подвижный КС выполняет, как и в безъякорных конструкциях, функцию участка магнитной цепи. Ток, однако, во многих этих МК проходит по подвижному КС только частично. А функция возвратной пружины с подвижного КС полностью снята.
Рис. 5.2
Рис. 5.3
На рис. 5.2 изображена одна из таких конструкций — отечественный сухой замыкающий МК типа МКА-52202 повышенной коммутируемой мощности, особенность которого состоит в том, что неподвижный КС 2 выполнен в виде полоски, приваренной к внутренним концам вводов 1 и 9.
В средней части КС 2 имеется отверстие, образующее два участка с суммарным поперечным сечением, меньшим, чем в остальной части этого КС. При управлении МК магнитным полем эти участки насыщаются. В результате создаются два полюса, к которым соответственно в областях двух рабочих зазоров и притягивается якорь 5, закрепленный на электропроводящей возвратной пружине 6, соединенной с вводом 8 и представляющей собой единое целое с контактной пружиной, на которой расположена контакт-деталь 4. Контактная пружина имеет изгиб, упирающийся в баллон 7 при разомкнутом состоянии МК. Напротив контакт-детали 4 расположена неподвижная контакт-деталь 3. При срабатывании сначала замыкаются контакт-детали 3 и 4, а затем якорь 5 с КС 2. Размыкание происходит в обратном порядке. В замкнутом состоянии ток проходит от ввода 1 (может также проходить от ввода 9) по КС 2, затем по двум параллельным путем (через контакт детали 4 и 3 и притянутый корь 5) в пружину 6 и далее по вводу 8.
Такой МК предназначен для коммутации активных и индуктивных цепей с током до 4 А и напряжением до 220 В постоянного и до 380 В переменного тока с частотой 50 Гц, мощностью до 250 ВА. Аналогичную конструкцию имеет и отечественный переключающий МК повышенной мощности (тип МКС-52201).
На рис. 5.3 изображен ртутный переключающий ЖМК типа МКДР-45281. Якорь 5 подвешен на возвратной пружине 4, приваренной к штангелю 1. На якоре расположен контактный элемент 6, образующий капилляр, по которому ртуть из резервуара внизу баллона 3 поднимается к местам контактирования.
В невозбужденном состоянии подвижная система поджата пружиной 4 к контакт-деталям, расположенным на неподвижных КС 7 и 8. При возбуждении магнитным полем якорь притягивается к перекрывающимся с ним концам неподвижных КС 9 и 10. Контактный элемент при этом размыкается с контакт-деталями на КС 7 и 8 и замыкается с контакт-деталями на КС 9 и 10, осуществляя переключение электрических цепей. Для повышения чувствительности ЖМК в конструкцию введен дополнительный магнитопровод 11, приваренный к штангелю 1 и имеющий перекрытие с якорем. Такой ЖМК при работе со схемами искрогашения имеет максимальную коммутируемую мощность 250 ВА.
Магнитоуправляемые контакты применяются в качестве элементной базы в реле, переключателях, кнопках, распределителях сигналов, датчиках, матричных соединителях и других электрических аппаратах, выпускаемых отечественной промышленностью.
Лекция 20