Коммутациялық аппарат туралы студенттерге арналған конспект

КОММУТАЦИОННЫЕ И ЗАЩИТНЫЕ АППАРАТЫ 1. Коммутационные аппараты 2. Защитные аппараты

1.По назначению коммутационная аппаратура делится на

две группы: - аппараты для непосредственного включения, выключения или переключения электрических цепей (различные выключатели, переключатели, рубильники, кнопки). Эти аппараты приводятся в действие непо- средственно обслуживающим персоналом (имеют ручной привод) и размещаются, как правило, в служебных помещениях на распределительных щитах и панелях;

- аппараты для дистанционного включения, выключения или переключения электрических цепей (контакторы и реле), Эти аппараты имеют электромагнитный привод, т. е. приводятся в действие путем замыкания или размыкания электрической цепи, в которую включены обмотки их электромагнитов, при помощи кнопок, выключателей или защитной аппаратуры. Аппараты этой группы могут быть установлены на значительном расстоянии от служебных помещений там, где это удобно, из условий монтажа соответствующих электрических цепей.

2. Для защиты источников электрической энергии и электрических цепей от токов короткого замыкания применяют плавкие предохранители и автоматические выключатели. Защита отдельных потребителей от перегрузок осуществляется тепловыми реле. Все эти защитные устройства относятся к максимальным токовым аппаратам, так как их воспринимающий чувствительный элемент реагирует на превышение тока соответствующей цепи над номинальным значением.

Плавкий предохранитель состоит из корпуса, металлической плавкой вставки и контактного устройства. Основным элементом предохранителя является плавкая вставка. Температура плавкой вставки и других элементов предохранителя при этом такова, что она не перегорает. В аварийном режиме при быстром и значительном увеличении тока, проходящего через вставку, она плавится, разрывая электрическую цепь. При этом сопротивление возникшей электрической дуги ограничивает ток короткого замыкания.

Тепловое реле предназначено для защиты электрических цепей и, в частности электрических двигателей от перегрузок.

Автоматические выключатели предназначены для автоматического размыкания цепей постоянного и переменного тока при аварийных режимах.

Электромагнитные приводы электрических

аппаратов Привод постоянного тока. В электромагнитном приводе используется сила притяжения якоря к сердечнику электромагнита или сила втягивания якоря в катушку соленоида. Широкое распространение в электрических аппаратах получил электромагнитный привод с магнитной системой клапанного типа (рис. 106, а). Он состоит из П- образного сердечника 1 с катушкой 2 и поворотного якоря 3, который соединен с подвижным контактом 4 аппарата. Свойства электромагнитного привода характеризуются зависимостью его тягового усилия от положения якоря. Эту зависимость называют тяговой характеристикой привода (рис. 106, б). В рассматриваемом приводе при полностью разомкнутых контактах воздушный зазор х между якорем и сердечником относительно велик и магнитное сопротивление системы будет наибольшим. По- этому магнитный поток Ф в воздушном зазоре электромагнита и тяговое усилие F будут наименьшими. Однако при правильно рассчитанном приводе оно должно обеспечить притяжение якоря к сердечнику. По мере приближения якоря к сердечнику и уменьшения воздушного зазора магнитный поток в зазоре увеличивается и соответственно возрастает тяговое усилие.

Тяговое усилие F, создаваемое приводом, должно быть достаточным для преодоления противодействующего усилия Fnp, создаваемого в подвижной системе аппарата. Усилие Fпр определяется силой Р, создаваемой возвратной пружиной (которая для простоты принята постоянной), силой тяжести G подвижной системы и контактным

нажатием Q. При движении якоря и уменьшении воздушного зазора х до момента соприкосновения контактов привод должен преодолевать только усилие Fпр, обусловленное массой подвижной системы и действием возвратной пружины (участок ab), Далее это усилие возрастает скачком на величину начального нажатия контактов участков вс и растет по мере дальнейшего их перемещения (участок cd).

Если ток в катушке привода обеспечивает получение тяговой характеристики 1, то равновесие сил, действующих на якорь, может быть в точке A и якорь притянется к сердечнику при воздушном зазоре х2; при меньшем токе в катушке, т. с. при тяговой характеристике 2, равновесие сил наступает в точке Б и якорь может притянуться к сердечнику только при снижении зазора до x1 При размыкании электрической цепи катушки привода подвижная система возвращается в исходное положение под действием пружины и силы тяжести. Однако при малых значениях воздушного зазора и противодействующего усилия якорь может удерживаться в притянутом положении остаточным магнитным потоком. Это явление устраняется путем установки между якорем и сердечником немагнитной прокладки, фиксирующей некоторый наименьший воздушный зазор хкон, и регулировкой пружины.

Электромагнитные приводы аппаратов характеризуются током или напряжением срабатывания и возврата. Током (напряжением) срабатывания называется наименьшее значение тока (напряжения), при котором четко и надежно срабатывает аппарат. Для аппаратов, применяе- мых в электрооборудовании вагонов, напряжение срабатывания составляет 75% номинального напряжения. Если постепенно плавно снижать ток в катушке, то при определенном его значении аппарат отключится. Наибольшее значение тока (напряжения), при котором аппарат уже отключается, называется током (напряжением) возврата. Ток возврата Iв (напряжение Uв) всегда меньше тока срабатывания Iср (напряжения Ucр), так как при включении подвижной системы аппарата необходимо преодолеть силы трения, а также повышенные

воздушные зазоры между якорем и сердечником электромагнитной системы. Отношение тока возврата к току срабатывания называют коэффициентом возврата кв = Iв/Iср = U3/Uср. Этот коэффициент всегда меньше единицы.

Привод, создающий выдержку времени. Под выдержкой времени понимают время от момента подачи или снятия напряжения с катушки привода аппарата до

начала движения контактов. Получение выдержки

Рис. 106. Принципиальная схема

электромагнитного привода электрического аппарата (а) и его

тяговые характеристики (б)

времени на отключение электрических аппаратов с электромагнитным приводом, управляемым постоянным током, основано на использовании закона Ленца. Для этой цели на магнитопроводе 1 (рис. 107, а) электромагнита, кроме основной катушки 2, устанавливают дополни- тельную короткозамкнутую катушку 4. При снятии питания с катушки 2 создаваемый его магнитный поток Ф изменяется от своего рабочего значения до пуля. При этом короткозамкнутой катушке 4 индукти- руется ток такого направления, что его магнитный поток Фк препятствует уменьшению магнитного потока Ф и удерживает якорь 3 привода в притянутом положении. Вместо короткозамкнутой катушки может быть установлена на магнитопроводе