книги / Электрические аппараты автоматического управления
..pdfтельны. Наряду с электродинамическими силами (5.11, 5.12) при соударении контактов возникают силы упругие, которые отталки вают контакты друг от друга. Эти силы будут тем больше, чем выше скорость движения контактов при их соприкосновении. Однако снижение скорости приведет к медленному нарастанию силы нажатия F Это противоречие можно в значительной степе ни преодолеть с помощью предварительного нажатия контактов, которое создается с помощью пружины. Если контакт предвари тельно не нажат, то после встречи контактов сила F нарастает по рис. 5.6 (/), а если нажат, то по рис. 5.6 (2), где F — сила нажатия, кГ; Fnр — сила предварительного нажатия, кГ; х — путь перемещения контакта после встречи неподвижного и подвижного контактов.
§ 5.3. МАТЕРИАЛЫ, ИЗНОС И ВИБРАЦИЯ КОНТАКТОВ
Если контакты не отключают электрические дуги, то материа лом таких контактов служит красная медь. Чтобы такие контакты не окислялись от нагрева в нормальном режиме, их лудят. Кон такты, на которых гасится дуга, изготовляются из металлокера мических смесей. Такими металлокерамическими смесями явля ются серебро-вольфрам, медь-молибден. Контакты из серебравольфрама применяются в случаях, если дуга на этих контактах гасится в воздухе.
При гашении дуги под маслом контакты делают из медно-мо либденовой смеси. Для контактов реле, кроме перечисленных выше, широко используются серебро, платина, платина-иридий, вольфрам и различные сплавы или металлокерамические смеси этих материалов.
В процессе работы контакты изнашиваются и надежность их работы зависит в большой степени от материалов контактов, от силы нажатия на контакт, частоты срабатывания и т. д. В контак тах имеют место:
1. Механический износ, который возникает при соударении контактов и вызывает изменение формы контактных поверхностей контактов.
2. Химический износ, или коррозия, которая возникает вслед ствие окисления контактных поверхностей контакта. Контакты окисляются более интенсивно при температурах выше 75° С.
3. Электрический износ контактов, или эрозия, которая возни кает вследствие переноса металла с одного контакта на другой, разбрызгивания материала, испарения его, что приводит к нару шению формы контактной поверхности. Материал контактов дол жен быть способен противостоять в достаточной мере всем этим видам износа.
Повышение надежности работы контактов обеспечивается уменьшением дугообразования на них. Для этого применяются:
1. Шунтирование индуктивности цепи (рис. 5.7, а, б и в ) , позволяющее магнитную энергию, запасенную в индуктивности L, расходовать не в дуге, а в шунтирующих устройствах.
|
Рис. 5.7 |
2. |
Шунтирование контактов (рис. 5.7, г). Шунтирующее |
устройство подобрано так, что энергия дуги гасится в этом устройстве.
При соударении контактов может произойти отскакивание подвижного контакта с разрывом цепи или вибрация пружин подвижного контакта. Отскакивания контактов и вибрации пру жин нежелательны, так как при них может произойти обгорание контактов и увеличится время замыкания.
В целях уменьшения вибраций пружин и отскакивания кон тактов применяют:
1.Успокоительные устройства, которые действуют на подвиж ные части, связанные с контактной системой.
2.Предварительное нажатие для неподвижных и подвижных контактов.
3.Контакты, входящие в соединение с трением, и ряд других методов.
§5.4. ТИПЫ КОНТАКТОВ И ИХ РАЗРЫВНАЯ СПОСОБНОСТЬ
По назначению различают такие контакты:
1.Жесткие контактные соединения, которые характеризуются взаимной неподвижностью соединяемых поверхностей.
2.Неразмыкающиеся контактные соединения подвижных эле ментов (всевозможные гибкие подводы и соединения).
3.Размыкающиеся и замыкающиеся контакты, применяемые
вразличных электрических аппаратах, например в контакторах, реле, воздушных автоматах и др.
Размыкающиеся и замыкающиеся контакты должны надежно работать во всех режимах, т. е. в процессе замыкания, в замкну том состоянии и при размыкании.
И
а
,т £ Ш _LJ,
DU
. - 1
EfoMSSg"
гг*?ШР~
N
Рис. 5.8
Для большинства электрических аппаратов автоматического управления характерны замыкающиеся и размыкающиеся кон такты, приведенные на рис. 5.8 (а — точечные, б — линейные и в — плоскостные).
Точечные контакты применяются при малых токах и неболь шой силе нажатия F, в результате создается высокое местное контакт ное давление. Линейные и плоские контакты применяются на средние и большие токи. Имеются и другие типы замыкающихся и размыкаю щихся контактов.
Разрывная способность контак тов определяется условием надежно го гашения электрической дуги, воз
никающей |
в процессе |
размыкания |
контактов. |
Разрывную |
способность |
характеризуют условно |
(5.15) |
|
|
Р = Ш , |
где Р — мощность, которую могут отключить контакты, вт\ U — напряжение сети, в;
/ — ток в цепи до момента размыкания цепи, а.
При разрывной способности Р контактов имеет место гипер болическая зависимость между напряжением и током £/=ср(/) (рис. 5.9). Гипербола ограничена значениями UnР (предельно допустимое напряжение сети для данной контактной системы) и /Пр (предельно допустимый ток по условиям нагрева контактов).
Величина Р во многом зависит от величины зазора между контактами. При постоянном токе для гашения дуги ее надо рас тянуть до критической длины. При переменном токе ток дуги проходит через 0, и это резко облегчает гашение дуги перемен ного тока. Поэтому Р для контактов, разрывающих дугу пере менного тока, в несколько раз выше, чем при разрыве Дуги по стоянного тока. Предельная разрывная способность контактов определяется как разрывная способность при предельном напря жении UПр или при предельном токе /Пр. На разрывную способ ность контактов большое влияние оказывает раствор контактов, а он в свою очередь зависит от рода тока, индуктивности нагруз ки, напряжения сети, конструкции контактов.
Для цепей постоянного тока индуктивность нагрузки опреде ляется значением coscp, которую определяют экспериментально включением катушки на переменный ток при 50 гц. Для контак торов и реле управления постоянного тока coscp=0,l—0,15. Разрывная способность контактов определяется опытным путем и указывается заводом-изготовителем.
§5.5. МАГНИТОУПРАВЛЯЕМЫЕ КОНТАКТЫ (МК)
Впоследнее время в связи с появлением сложных схем авто матики и счетно-решающей техники, потребовавших от контактов высокой надежности и большого быстродействия, были разрабо таны магнитоуправляемые контакты (рис. 5.10), которые удовле творяют этим высоким требованиям. На рис. 5.10 а — нормаль-
Рис. 5.10
ные контакты, б и г — миниатюрные, в — средние, д — с возврат ной пружиной, е — без возвратной пружины, ж— поляризован ные с переключающими контактами, з — самополяризующиеся с переключающими контактами.
Магнитоуправляемый контакт представляет собой стеклянный баллончик, заполненный инертным газом. В баллончике помеще ны железо-никелевые контакты — плоские пружинки, контакти рующие поверхности которых покрыты тонким слоем золота,
родия или серебра. Перед тем как поместить контакты в баллон чик, их подвергают термической обработке и таким образом осво бождают от окислов и загрязнений. Если эти контакты поместить в катушку, по которой потечет ток, то они намагнитятся и притя нутся друг к другу, образуя контакт. Если ток в катушке пре-
а
кратится, то контакты разомкнутся благодаря своим пружиня щим свойствам. Так работает магнитоуправляемый контакт. Он может срабатывать не только от катушки, питаемой током, но и от поднесенного к контакту постоянного магнита. Магнито управляемый контакт называется также герконом (герметический контакт) или язычковым переключателем. Надежность магнито управляемых контактов на два порядка выше контактов, рабо тающих на воздухе, и достигает 2 -108—2 -109 коммутаций. Отсут ствие электромагнитной системы обеспечивает их большое бы-
стродействие, и время срабатывания и отпускания составляет 0,5—2 м/сек.
Контакты изготовляются с нормальным давлением газа, с по вышенным и вакуумные, бывают сухие и смачиваемые ртутью. Могут быть с замыкающим, размыкающим и переключающим контактами. Вес контакта без катушки 2—2,5 г, а размеры 37— 82 мм (рис. 5.10) и в этой связи делятся на нормальные, средние и миниатюрные. Магнитоуправляемые контакты, помимо выпол нения прямой задачи (обеспечение надежности и быстродейст вия), открыли новые возможности в создании аппаратуры и тех нических решениях.
Быстродействующее переключающее устройство типа «Феррид» состоит из одного или нескольких магнитоуправляемых кон тактов, одного или нескольких переменных магнитов — стержней из кобальтового или кобальт-цинкового феррита — и намагничи вающей обмотки (рис. 5.11): а — элементарная цепь «Феррида», б — параллельный «Феррид», в — последовательный «Феррид».
Для срабатывания контактов «Феррида» достаточно, чтобы длительность рабочих импульсов в обмотке была не меньше 10 мк/сек. Контакты замкнутся через время 0,5—0,8 м/сек после подачи импульса в обмотку. Для возвращения контактов в исход ное положение требуется подать в обмотку импульс противо положного направления длительностью более 10 м/сек. Переклю чающее устройство типа «Феррид» имеет малые размеры и боль шую скорость срабатывания.
Во всех случаях, когда требуется высокая надежность и бы стродействие контактов, все большее применение находят герконы.
Эти контакты позволили создать новый тип реле — язычковые реле, которые отличаются простотой конструкции, высокой на дежностью и большим быстродействием.
7 В. П . Красин
ГЛАВА 6. а п п а р а т ы р а с п р е д е л е н и я э н е р ги и
НАПРЯЖЕНИЕМ ДО 1000 в
§ 6.1. НЕАВТОМАТИЧЕСКИЕ РУЧНЫЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ
Рубильники — коммутационные аппараты, как правило, с руч ным приводом, предназначенные для сравнительно редких вклю чений и отключений электрических цепей, напряжением до 1000 в, а также переключения участков цепей с одного источника пита ния на другой.
Рубильник (рис. 6.1) состоит из отрывного 1 и разрывного 2 ножей, двух контактных стоек 3 — верхней и нижней, объединен ных в жесткую конструкцию с помощью изолирующей плиты 5 и рукоятки 4. Рубильники могут иметь центральную и боковую рукоятки, центральный и боковой приводы. Рубильники на токи до 500 а имеют отрывные и разрывные ножи, на большие токи только отрывные, но, кроме того, имеют угольные дугогаситель ные контакты. Рубильники бывают одно-, двух-, трех- и много полюсные. Все сказанное о рубильниках относится и к переклю чателям.
Если рубильники служат в качестве выключателей нагрузки, то их контакты снабжаются дугогасительными камерами. Отклю чающая способность рубильников определяется для нагрузки пе ременного тока при coscp=0,8 и выше, для постоянного тока при практически безын
дукционной нагрузке (табл. 6.1). Цифровые обозначения типа рубильника
расшифровываются: первая цифра после буквы — количество полюсов— 1, 2 или 3, вторая цифра — номинальный ток рубиль ника, цифра 1— 100 а, цифра 2 — 250 а, цифра 4 — 400 а, цифра 6 — 600 а. Напри мер, РБ34 означает рубильник с боковой рукояткой, трехполюсный на номинальный ток 400 а.
Для облегчения гашения дуги рубильники (верхние контакт ные стойки) иногда снабжаются дугогасительными камерами. В этом случае при заказе рубильника к обозначению необходимо дописать: РБ34 с дугогасительными камерами. Рубильники с цен тральной рукояткой во всех случаях должны использоваться только как разъединители, тогда как рубильники с боковой руко яткой, центральным и боковыми приводами могут использоваться как разъединители и выключатели нагрузки. Рубильники бывают
с передним и задним присоединениями проводов, т. е. провода присоединяются сзади или спереди изолирующей плиты.
Табл. 6.1. Предельная коммутационная способность рубильников
и переключателей [41]
|
И сполнен ие |
|
|
П остоянного тока |
П ерем енного тока |
(50 гц) |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
ап п ар ата |
|
220 в |
|
440 в |
380 в |
|
500 |
в |
||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
С центральной |
|
Предназначены для отключения при отсутствии |
|||||||||
|
рукояткой |
|
|
|
в ней тока |
|
|
|
|||
С |
боковой |
рукоят |
0,2/ „ |
Предназначены |
0,3/„ |
Предназначены |
|||||
|
кой, |
боковым |
и |
|
для |
размыкания |
|
для |
размыкания |
||
|
центральным ры |
|
цепи |
при отсут |
|
цепи |
при отсут |
||||
|
чажными |
приво |
|
ствии в ней тока |
|
ствии в ней тока |
|||||
|
дами, |
без дуго- |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
гасительных |
ка |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
мер |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С |
боковой |
рукоят- |
/„ |
|
0,5/н |
/„ |
|
0,5/н |
|||
|
КОЙ, |
6ОКО0Ь1М |
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
центральным ры |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
чажными |
приво |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
дами, |
с |
дугога- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
сительнымИ |
ка- |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
мерами |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рубильники обозначаются следующим образом:
Р — рубильник с центральной рукояткой;
П — переключатель с центральной рукояткой;
РБ — рубильник, боковая рукоятка;
ПБ — переключатель, боковая рукоятка;
РПБ — рубильник, привод боковой;
ППБ — переключатель, привод боковой;
РПЦ — рубильник, привод центральный;
ППЦ — переключатель, привод центральный.
ПакетНые выключатели и переключатели. Применяются в це пях посто*нного и переменного тока напряжением до 500 в и служат дЛя Довольно сложных переключений. Их используют в осветите*пьных установках, в силовых цепях и в цепях управ
ления.
Пакетр1ые выключатели и переключатели бывают одно-, двух-, трех- и мн^гополюснымиКонструктивно они изготовляются в ви
де пакетов — колец, почему и получили такое название. Каждый пакет представляет собой один полюс — фазу. Для создания многополюсного выключателя или переключателя их набирают из отдельных пакетов по числу полюсов.
Трехполюсный пакетный выключатель представлен на рис. 6.2. На этом рисунке 1 — неподвижные контакты, 2 — подвижные
Рис. 6.2 Рис. 6.3
контакты с пружинящими губками, 3 — дугогасительные фибро вые шайбы, 4 — заводной механизм. Контактная система каждого пакета (полюса) имеет два разрыва, что облегчает гашение дуги. Дуга гасится в закрытой камере, которая образуется между па кетами, кроме того, имеются дугогасительные фибровые шайбы. Пакетный выключатель снабжен механизмом мгновенного пере ключения, что обеспечивает быстрое переключение и способствует лучшему гашению дуги. Пакетные выключатели изготовляются девяти величин на номинальные токи от 6 до 400 а. Они не долж ны отключать токи короткого замыкания.
Пакетный выключатель обозначается ПВ: П — пакетный, В — выключатель, пакетный переключатель обозначается ПП — П — пакетный, П — переключатель, первая цифра после букв — число полюсов. Число после тире — отключаемый или переклю чаемый номинальный ток в амперах (табл. 6.2).