Конспект лекций по предмету электрические аппараты (стр. 25 )

Описанный индукционно-динамический привод обладает очень вы­соким быстродействием.

Для повышения быстродействия диск привода связан с подвижным контактом без каких-либо промежуточных передач. Время передачи импульса от синхронизатора до трехэлектродного разрядника составляет десятки микросекунд, так что полное время отключения выключате­ля не превышает 1,5—2 мс.

Схемы и методы синхронизации весьма разнообразны. Рассмотрим принцип синхронизации с запоминанием тока (метод МЭИ). Назовем время подачи синхронизирующего сигнала временем упреждения tупр. После начала КЗ производится измерение значения тока и времени его наступления (рис. 18.30,б). В момент времени

t = t упр = tзап ток iзап запоминается. Затем текущее значение тока i срав­нивается с током iзап. В момент времени, когда i = iзап, до нулевого значения тока останется время, равное tупр. Если отсутствует аперио­дическая составляющая тока КЗ, то рассмотренный метод дает доста­точную точность.

Полное время отключения синхронизированного выключателя вме­сте с защитой лежит в пределах 0,02 с.

По сравнению с другими типами синхронизированные выключате­ли имеют следующие преимущества:

1. Малая длительность горения дуги. Значительно уменьшаются износ контактов и эксплуатационные расходы.

2. Облегчается процесс гашения дуги. Уменьшение выделяемой ду­гой энергии позволяет увеличить номинальный ток отключения при том же расходе воздуха.

3. Увеличивается скорость восстановления электрической прочно­сти промежутка. Работа выключателя при высоких скоростях восста­новления напряжения допустима без шунтирующих резисторов.

4. Отключение КЗ за время t ≤ 0,02 с повышает динамическую ус­тойчивость энергосистем промышленной частоты.

Недостатком синхронизированных выключателей является слож­ность схемы и конструкции, наличие большого количества элементов, что сказывается на надежности работы. В связи с этим развитие син­хронизированных выключателей на высокие напряжения временно за­тормозилось. Тем не менее принцип синхронного размыкания цепи ис­пользуется во взрывных предохранителях с напряжением 6—10 кВ. Синхронизирующий сигнал приводит в действие взрывное устройство, разрушающее плавкую вставку, расположенную в трансформаторном масле. Благодаря высокому давлению (10—15 МПа) гашение дуги происходит при первом прохождении тока через нуль. Отключаемые то­ки могут достигать 200 кА при напряжении 10 кВ. Синхронизирован­ное размыкание контактов используется и в полупроводниковых отклю­чающих аппаратах.

­

ГИБРИДНЫЕ КОНТАКТОРЫ

Гибридный контактор — это контактный аппарат с полупро­водниковой приставкой, шунтирующей главные контакты и пред­назначенной для упрощения процессов коммутации тока. В гиб­ридных контакторах дуга полностью не исключается, она сущест­вует на контактах в течение короткого времени перехода тока с них в полупроводниковую приставку. Переход начинается с мо­мента достижения напряжением дуги значения, равного пороговому напряжению тиристора (около 1 В). Износ главных контактов от этой кратковременной дуги небольшой и их коммутационная износостойкость соизмерима с механической износостойкостью аппарата.

Для облегчения условий отключения постоянного тока приме­няют включение предварительно заряженной емкости С до на­пряжения Uсо параллельно главным контактам ГК, которая в период отключения ГК разряжается на них и создает ток про­тивоположного направления по отношению к основному току I0 (от источника U0). При переходе результирующего тока через нулевое значение условия для гашения дуги на ГК оказываются

наиболее благоприятными. Схема такого аппарата (рис. 3-68,а) со­держит тиристор Т, включенный последовательно с конденсатором С. После размыкания ГК (в мо­мент t0) начинает увеличиваться расстояние l между контактами (рис. 3-68, б) и напряжение на кон­тактах ик (рис. 3-68, в). В момент t1, когда сигнал uк достигает не­обходимой величины, блок управ­ления БУ (рис. 3-68, а) открывает тиристор Т и конденсатор С начинает разряжаться на ГК.

Рис. 3-68. Гибридный контактор постоянного тока

Рис. 3-69. Гибридный контактор с по­лупроводниковыми вентилями

Навстречу основному току I0 через них про­ходит ток разряда конденсатора. При нулевом значении суммар­ного тока iк (рис. 3-68, г) дуга на главных контактах гаснет и ток через них прерывается. После перезаряда тиристор Т закрывает­ся. Ход изменения кривых напряжений ик на ГК и ис на конден­саторе (рис. 3-68,5) дан при идеальных условиях мгновенной коммутации тока.

Элементарная схема гибридного аппарата переменного тока дана на рис. 3-69, а. Шунтируя возникающие на размыкающихся контактах К электрические дуги, неуправляемые диоды Д прини­мают токи и окончательно разрывают их, ограничивая время горе­ния дуги на контактах, отсчитываемое от момента МРК.

На рис. 3-69, б даны кривые изменения токов в фазах i1, i2 и i3 во времени после момента размыкания контактов К. В пер­вой фазе, разрывающей ток i1, дуга на контактах горит в тече­ние времени t1 в двух других фазах (с токами i2 и i3) — в те­чение t2. Восстанавливающееся напряжение на контактах и дио­дах фаз Uв1, Uв2 и Uв3 изменяется соответственно кривым, изображенным на рис. 3-69, в.

Отечественная промышленность выпускает гибридные контак­торы, построенные на основе контакторов общепромышленного применения серий КТ-6000; КТ-7000. В цепь главных контактов включаются трансформаторы тока ТТ; параллельно К и ТТ при­соединяется тиристорная приставка (рис. 3-70, а).

Во включенном состоянии весь ток проводят главные контакты, а тиристоры закрыты, так как анодное напряжение на них (меж­ду точками 1 и 2) меньше порогового (1 В). При размыкании контактов ГК появляется кратковременная дуга, и когда напря­жение на ней превышает пороговое для тиристоров, один из них открывается (при небольшом напряжении, так как на управляю­щие электроды через диоды Д1 и Д2 подаются сигналы управле­ния от вторичных обмоток трансформаторов ТТ). Тиристор Т1 (или Т2) проводит прямую полуволну тока, для обратной полу­волны тока он закрыт. Второй тиристор для обратной полуволны также не открывается, так как ток с К переходит в параллель­ную цепь и с вторичных обмоток ТТ сигналы на управляющие электроды не подаются и цепь тока окончательно обрывается.

На рис. 3-70,б изображены графики изменения во времени тока на главных контактах iГК, в тиристорной приставке iТ и на­пряжения на коммутирующем аппарате U1-2.        Момент t1 соответ­ствует размыканию ГК, t2 — полному переходу тока с ГК в ти­ристор, t3— отключению цепи и восстановлению напряжения UВ. Напряжение U1-2 до момента t1 определяется напряжением замкнутых контактов, во времени t1 — t2 - напряжением кратко­временной дуги, в период t2—t3 — пороговым напряжением ти­ристоров.

При сквозных токах короткого замыкания электродинамиче­ские силы могут самопроизвольно разомкнуть контакты на корот­кое время. Напряжение на возникшей дуге становится выше поро­гового для тиристоров, и они открываются. Перешедший в тири­сторы ток короткого замыкания может разрушить их. Для предот­вращения такого включения тиристоров применяются защитные устройства, выполненные по специальной схеме. При

Iк. з≥10Iном эта схема срабатывает и шунтирует управляющие электроды Т1 и Т2 (рис. 3-70, а), предотвращая переход тока из ГК в тиристоры. Стабилитроны Сб.1 и Сб.2 ограничивают напряжение на управляющих электродах до допустимой величины. Цепь R —С снижает скорость нарастания и амплитуду восстанавливающегося напряжения, а также защищает тиристоры от кратковременных перенапряжений. Технические параметры некоторых отечествен­ных гибридных контакторов даны в табл. 3-6.

Таблица 3-6

Рис. 3-70. Схема серийного гибридного контактора

Рис. 3-71. Гибридный контактор с вспомогательными контактами

Устройства для фазовой защиты электродвигателей

Блок фазовой защиты электродвигателей ФУЗ-2

Устройство фазовой защиты электродвигателей (ФУЗ) предназначено для защиты 3-х фазных электродвигателей мощностью от 1,5 до 200 кВт, работаю­щих в длительном режиме эксплуатации без постоянного контроля обслуживаю­щим персоналом.

Устройство обеспечивает отключение электродвигателей при следующих аварийных ситуациях:

превышение установленного тока потребления на заданную величину (за­дается потребителем); обрыва фазного провода; асимметрии фазных напряжений.

Таблица  . Основные технические характеристики

Время срабатывания защиты при обрыве фазного провода и недопустимой асимметрии фазных напряжений	1с
Диапазон установки времени срабатывания защиты при перегрузке	0,1-10 с
Коммутируемая нагрузка (удовлетворяет условиям работы в цепях управления магнитных пуска­телей от 0 до 4 величины)	220 В, 50 Гц, 1,5 А
Напряжение входных цепей	3-30 В
Частота	50 Гц
Напряжение питания	220 В
Потребляемая мощность, не более	7 Вт
Габаритные размеры, мм	130 х 105.x 70