- •Основные характеристики и параметры электромагнитных механизмов электрических аппаратов (эа)
- •Работа электромагнитных механизмов на переменном токе: однофазная, двухфазная и трехфазная системы.
- •3. Потребляемая электромагнитным механизмом контактного эа реактивная мощность; оценка качества потребляемой реактивной мощности при последовательном и параллельном включении.
- •4.Сравнение э.Механизмов постоянного и переменного тока.
- •4.Сравнение э.Механизмов постоянного и переменного тока.
- •5. Время трогания и время движения при включении и отключении электромагнитного механизма эа.
- •6. Методы ускорения и замедления срабатывания электромагнитных механизмов эа.
- •7. Контакты
- •8. Нагрев контактов, влияние разных зон контактов на нагрев проводника
- •9. Дуга в контактах эа и ее характеристики; условия гашения дуги постоянного тока; перенапряжения при отключении дуги постоянного тока; способы гашения электрической дуги.
- •Условия гашения дуги постоянного тока
- •10) Контакторы: устройство и назначение, рабочий цикл контактора, характеристики.
- •12. Транзисторные ключи: виды, элементы и характеристики
- •13. Тиристорные ключи: типы и параметры.
- •Регуляторы постоянного и переменного напряжения
- •1. Широтно-импульсное регулирование шир.
- •2. Частотно – импульсное регулирование (чир).
10) Контакторы: устройство и назначение, рабочий цикл контактора, характеристики.
Контактор – электрический аппарат низкого напряжения, предназначенный для коммутации силовых цепей. Классификация: постоянного и переменного тока.
Конструктивно обязательно содержат электромагнитный механизм для привода контактной системы и силовую контактную систему (1-, 2-, 3- и 4-полюсную). Контактная система может содержать как нормально разомкнутые, так и нормально замкнутые контакты (общепромышленные контакторы с нормально разомкнутыми контактами наиболее распространены). Обязательно содержат какие-нибудь дугогасительный устройства. Как правило, содержат минимум одну пару вспомогательных контактов (для построения различных схем управления).
Современные общепромышленные контакторы выполняются унифицированными по конструкции магнитной системы для постоянного и переменного тока. Габариты и конструкция определяются силовой цепью.
Основные параметры контакторов:
1. Номинальное напряжение UН и ток IН силовой цепи (силовых контактов);
2. Предельная коммутационная способность (в некоторых случаях мощность или ток КЗ) IК (РПР) – максимальный ток, который при заданных условиях эксплуатации может быть отключен без повреждения контактной системы и дугогасительных устройств;
3. Параметры управления:
По постоянному току: 12; 24; 110; 220 В;
По переменному току: 12; 27; 127; 220; 380; 660 В.
Динамические параметры: время включения tВКЛ и время отключения tВЫКЛ.
Надежность контактора определяется числом срабатываний до первого отказа. Число срабатываний зависит от величины и характера нагрузки, коммутируемой контактором.
Для контакторов серии ПМЕ зависимость максимального числа срабатываний от тока для мало индуктивной нагрузки (АС1):
Ц икл работы контактора может разбить на несколько отрезков:
- время отпадания контакта
- время выбора провала
- отпускание
– срабатывания (трогания)
– движения
- включения
Предполагается, что в момент времени t = 0 подается напряжение на обмотку контактора. Начинает возрастать ток по экспоненте до момента перегорания якоря (он начинает двигаться). С движением якоря меняется воздушный зазор, соответственно меняется индуктивность, появляется ЭДС перемещения, за счет которой ток несколько снизиться. Как только закончится перемещение якоря, силовые контакты замкнуться. Ток управления возрастает до кого-то установившегося значения с другой постоянной времени. Ток нагрузки с постоянной времени нагрузки возрастает до установившего значения. Время от момента подачи управляющего сигнала до начала перемещения якоря называется временем трогания tТР. Соответственно, время от начала перемещения до замыкания силовых контактов называется временем движения tДВ. Сумма tТР + tДВ = tВКЛ. Пусть в какой-то момент времени t1 отключаем напряжение управления. Если обмотка защищена диодом, ток управления начнет затухать до нуля. Как только ток достигнет значения тока отпускания iОТП, начинается возвращение якоря под воздействием возвратной пружины. После того, как растянутся контактные пружины, расходятся силовые контакты – возникает дуга.
Условно графическое обозначение:
Электромагнитный механизм;
Обычный контакт;
Силовой контакт;
Силовой контакт, снабженный дугогасительным устройством.
11) АВТОМАТИЧЕСКИЕ ВОЗДУШНЫЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ (АВТОМАТЫ)
Общие сведения
Автомат служит для отключения электрической цепи при ненормальных и аварийных режимах — перегрузках, коротких замыканиях, чрезмерном понижении напряжения питания, изменении направления мощности и т. п. Автоматом можно также пользоваться для редких включений и отключений номинальных токов нагрузки.
Автоматические воздушные выключатели – это электрические аппараты низкого напряжения, предназначенные для защиты сети и потребителей от токов перегрузки и КЗ (при наличии нулевых расцепителей – защита от пониженных напряжений).
К автоматам предъявляются следующие требования.
1. Токоведущая цепь автомата должна пропускать номинальный ток в течение сколь угодно длительного времени. Режим продолжительного включения для автомата является нормальным. С другой стороны, токоведущая система автомата подвергается воздействию больших токов короткого замыкания как при замкнутом положении контактов, так и при включении на существующее короткое замыкание.
2. Автомат должен обеспечивать многократное отключение предельных токов короткого замыкания, которые могут достигать десятков и даже сотен килоампер. После отключения этих токов автомат должен быть пригоден для длительного пропускания номинального тока.
3. Для повышения электродинамической и термической стойкости энергоустановок, уменьшения разрушений, вызываемых токами короткого замыкания, автоматы должны иметь малое время отключения. С целью уменьшения габаритов распределительного устройства и повышения безопасности обслуживания необходимо сокращение зоны выхлопа нагретых и ионизированных газов в процессе гашения дуги.
Основными параметрами автоматов являются: номинальный длительный ток, номинальное напряжение, предельный ток отключения, собственное и полное время отключения.
Под собственным временем автомата понимают время от момента наступления условия срабатывания до момента прекращения соприкосновения его контактов. После расхождения контактов возникающая электрическая дуга должна быть погашена за наименьшее время с перенапряжением, не представляющим опасности для остального оборудования.
На рис. 2, а даны кривые изменения тока и напряжения на контактах в процессе отключения для обыкновенного (небыстродействующего) автомата, а на рис. 2, б— для быстродействующего. От момента начала короткого замыкания ток растет по закону экспоненты до значения (время ). После этого проходит еще время до момента размыкания контактов. Это время тратится на расцепление защелки и выбор провала контактов. После расхождения контактов дуга гаснет за время . Время зависит от уставки по току срабатывания и скорости нарастания тока, которая определяется параметрами цепи короткого замыкания.
Время —собственное время автомата. Оно зависит от способа расцепления, конструкции контактов, массы подвижных частей и других факторов.
Если собственное время ≥0.01 с, то автомат называется обыкновенным (небыстродействующим). В этом случае, как правило, к моменту размыкания ток в цепи достигает установившегося значения. Такой автомат не облегчает работу аппаратуры и оборудования при коротких замыканиях. Самому автомату также приходится отключать установившийся ток короткого замыкания.
В быстродействующих автоматах время сокращается до 0,002—0,008 с. К моменту расхождения контактов ток не достигает установившегося значения. Такой автомат, как правило, отключает ток значительно меньший, чем установившийся ток короткого замыкания. Благодаря этому облегчается работа самого автомата, уменьшается термическая и динамическая нагрузка аппаратуры и оборудования. С увеличением скорости возрастания тока эффект токоограничения уменьшается, так как к моменту расхождения контактов ток достигает больших значений. Для получения токоограничения в настоящее время в этих автоматах применяются устройства, реагирующие не на ток, а на скорость его нарастания. В зависимости от вида воздействующей величины автоматы делятся на максимальные автоматы по току, минимальные автоматы по току, минимальные автоматы по напряжению, автоматы обратного тока, максимальные автоматы, работающие по производной тока, поляризованные максимальные автоматы и неполяризованные, реагирующие на возрастание тока в любом направлении. Для построения селективно действующей защиты автоматы должны иметь регулировку тока срабатывания и времени срабатывания.
В некоторых случаях требуется комбинированная защита— максимальная по току и минимальная по напряжению. Автоматы, удовлетворяющие этим требованиям, называются универсальными.
Автоматы общепромышленного и бытового применения обычно имеют лишь максимально-токовую защиту, отрегулированную на заводе. В эксплуатации характеристики автомата не могут быть изменены. Для уменьшения возможности соприкосновения персонала с деталями, находящимися под напряжением, эти автоматы закрыты пластмассовым кожухом и практически не выбрасывают дугу из-под кожуха. Такие автоматы называются установочными. Во всяком автоматическом выключателе можно найти следующие основные узлы: токоведущую цепь, дугогасительную систему, привод автомата, механизм автомата, механизм свободного расцепления и элементы защиты— расцепители.
Особенности конструкции:
Это аппарат с ручным приводом, у которого при замыкании контакта взводиться отключающая пружина. При возникновении аварийной ситуации механизм, удерживающий отключающую пружину, освобождается и под действием этой пружины происходит размыкание контактов. Обязательно автомат содержит дугогасительное устройство (обязательно деионная решетка). В некоторых случаях дополнительный аксессуары: вспомогательный блок контактов, который срабатывает при отключении автомата, либо при срабатывании его расцепителя. Рабочий диапазон общепромышленных серий автоматов 1-63 А. Могут быть одно-, двух- и трехполюсными.
Могут использовать для редких оперативных коммутаций защищаемых цепей. Нормальный режим работы автомата – режим продолжительного включения. Основные параметры:
Номинальный ток аппарата IН;
Номинальное напряжение аппарата UН.
Характеристики защитных свойств:
Ток установки тепловых расцепителей IУТ (определяет защитные свойства автомата в зоне тока перегрузки);
Ток установки электромагнитных расцепителей IУЭ (определяет защитные свойства автомата в зоне коротких замыканий);
П редельная коммутационная способность IК (максимальный ток, который может отключить автомат без разрушения);
Времятоковая характеристика:
По виду характеристики выделяют:
Характеристика типа В: . Используют там, где нет заметных пусковых токов (бытовые приборы);
Характеристика типа С: . Используют для запуска асинхронных двигателей;
Характеристика типа Д: . Рассчитаны для АД с тяжелыми условиями пуска (большой момент сопротивления при пуске) – электрички, тяговые установки, центробежные насосы и др.
Кинематическая схема автомата представляет собой:
Конструктивно:
Главный рычаг (1) закреплен в точке опоры. С помощью пружины (5) может переходит в отключенное состояние. На главный рычаг помещается подвижный контакт (2). На элемент конструкции помещен неподвижный контакт (3). В выключенном состоянии под действие пружины главный рычаг отводиться, контакт размыкается. Для того, чтобы включить автомат, необходимо переместить главный рычаг до момента замыкания контакта, при этом, с помощью защелки (4), будем удерживать рычаг во включенном состоянии. При включении автомата, взводиться отключающая пружина.
Чтобы отключить автомат достаточно освободить защелку (обычно делается, чтобы включить и выключить автомат можно было одним рычагом). Чтобы обеспечить защитные свойства, автомат содержит расцепители (6). В аварийных ситуациях расцепители действуют на защелку и освобождают главный рычаг, который под действием пружины отключается.
Защелка + расцепитель = механизм расцепления.
Устройство, которое обеспечивает расцепление главных контактов называется расцепителем.
В качестве расцепителя может применяться аналог теплового реле на основе металлической пластинки. Такие расцепители – тепловые и обеспечивают зону перегрузок. Зону КЗ обеспечивают электромагнитные (или максимально токовые) расцепители.
Электромагнитные расцепители включаются последовательно в коммутируемую цепь и, если ток через автомат достигает максимального значения, якорь (плунжер) освобождает защелку. Также действую и тепловые расцепители: металлическая пластинка нагревается, отклоняется и через заданное время автомат отключается.
Кроме тепловых и электромагнитных расцепителей автоматы общепромышленных серий комплектуют независимыми расцепителями (не связанными с режимом работы самого автомата).
А втоматы обеспечивают селективность защиты (как и предохранители), причем как по току, так и по времени.
Условно графическое обозначение: