Конспект лекций по предмету электрические аппараты (стр. 8 )

4 — ножи; 5— стойки; 6, 11 — основания;

7 — вал; 8 — пружина; 9, 10 — система рычагов; 12 — дугогасящие кон­такты

Гашение электрической дуги при однофазном токе напряжением 220 В и при трехфазном токе напряжением 380 и 500 В осуществля­ется в основном за счет околокатодных явлений, имеющих место при переходе тока через нуль. Уже при расстоянии между контактами около 2 мм дуга надежно гасится. Длину ножа в рубильниках пере­менного тока ввиду этого следует выбирать не из условий гашения дуги, а исходя из механических условий.

При монтаже рубильников в распределительных ящиках или в закрытых распределительных устройствах малого объема актуальным становится вопрос ограничения размеров дуги. Необходимо, чтобы оставшиеся после погасания дуги ионизированные газы не вызывали перекрытия на корпус или между токоведущими частями. В та­ких случаях рубильники снабжаются различного рода дугогасящими камерами.

Исследования и опыт показали, что для создания малогабаритных рубильников и переключателей, обладающих надежной коммутаци­онной способностью в пределах своих номинальных токов, необхо­димо применение дугогасящих камер. Эффективной следует считать камеру с дугогасящей решеткой.

Дугогасящие контакты 12 могут применяться в рубильниках по­стоянного тока при токах свыше 100 А и во всех рубильниках пере­менного тока, в которых скорость расхождения контактов и их зазор не влияют заметно на условия гашения дуги. Дугогасящие контакты, выключаясь последними, служат здесь для защиты главных ножей от обгорания.

Рубильники на большие токи (свыше 1 ) выполняются с несколькими параллельными ножами путем набора соответствующе­го числа блоков. Достоинством такого способа блочного конструи­рования является необходимость отработки только одного блока. При переменном токе следует учитывать, что вследствие близости отдельных пластин ток между ними распределяется неравномерно. Номинальный ток рубильника растет при этом не пропорциональ­но числу пластин, а медленнее. Например, при трех параллельных элементах на 1 каждый номинальный ток рубильника будет 2 500 А.

4.2. Низковольтные выключатели

Низковольтные выключатели предназначены для автоматической защиты (отключения) электрических цепей при аварийных режимах (например, при коротких замыканиях, перегрузках, недопустимом снижении или исчезновении напряжения, изменении направления тока или мощности и т. д.), а также для нечастых оперативных ком­мутаций этих цепей.

Конструкции, параметры и защитные функции выключателей весьма разнообразны. По быстродействию, т. е. собственному време­ни отключения, их можно подразделить на нормальные (с выдерж­кой времени на отключение) и токоограничивающие. Быстродей­ствием определяются основные принципы конструирования выклю­чателей. В отдельную группу следует выделить выключатели гашения поля.

Под собственным временем отключения понимают время tоткл от момента, в который контролируемый параметр (в нашем случае ток в цепи I) превзошел установленное для него значение (уставку — Iуст), до момента начала расхождения контактов (контро­лируемый параметр имеет в этот момент значение Iоткл) или время от подачи импульса на отключение до момента начала расхождения контактов. Это время зависит от способа расцепления и конструк­ции расцепляющего устройства выключателя, а также от силы от­ключающих пружин, массы подвижной системы и пути ее переме­щения до момента размыкания контактов. Под полным временем отключения выключателя понимают собственное время отключения плюс время гашения дуги tг, зависящее главным образом от эффек­тивности дугогасительного устройства. Собственное время отключе­ния нормальных выключателей в зависимости от номинального тока и конструкции составляет 0,02...0,10 с.

Рис. 27. Кривые, характеризующие процесс отключения цепи при корот­ком замыкании нормальным (а) и токоограничивающим (б) автоматиче­скими выключателями

Выключатели с выдержкой времени после получения импульса на срабатывание перед отключением делают выдержку времени. Такие выключатели нужны для селективной защиты, при которой отклю­чается ближайший к месту аварии участок. Это достигает­ся за счет разных выдержек времени. Время отключения токоограничивающих выключателей не долж­но превышать 0,005 с. В отдельных конструкциях оно составляет 0,001 с. Эти выключатели обладают токоограничивающим эффектом и поэтому могут применяться для защиты цепей с любыми практи­чески возможными токами короткого замыкания. Например, в цепи с установившимся током короткого замыкания 400 кА при началь­ной скорости нарастания тока 4,5 • 106 А/с автоматическому выклю­чателю с временем отключения 0,08 с приходится отключать ток 280 кА, а при Iоткл = 0,04 с отключаемый ток равен 160 кА.

4.2.1. Выключатели и переключатели пакетные.

Предназначены для нечастых замыканий и размыканий цепей постоянного тока напряжением до 220В и переменного напряжением до 380В, в качестве пусковой аппаратуры для асинхронных двигателей малой мощности, а также в цепях управления и сигнализации. Подвижные контакты поворачиваются рукояткой через пружинный механизм быстрого переключения. При повороте рукоятки сначала заводится пружина механизма быстрого переключения, когда усилие, действующее от рукоятки на фигурную шайбу, возрастает до определенной величины, шайба очень быстро поворачивается на угол 90°, одновременно происходит поворот подвижных контактов.

В практике широко используются и пакетные переключатели. В них только одно положение соответствует отключенному состоянию приемника, а три остальных - включенному различными способами. Конструкция пакетных переключателей показана на рис. 28, а справочные данные приведены в таблице 3.

Переключатели собраны на квадратном валу из определенного числа коммути­рующих устройств (пакетов), имеют рукоятку и механизмы фиксации ее положения. Поворотом рукоятки переключателя приводятся во вращение вал и кулачки комму­тирующих устройств, которые размыкают или замыкают контакты. В зависимости от диаграммы коммутационных положений применяются кулачки различной конфигурации.

Коммутирующее устройство (рис. 28, б) имеет один, два или три независимых кон­тактных элемента, электрически изолированных или соединенных в зависимости от электрической схемы.

Рис. 28. Конструкция пакетных выключателей

1 - неподвижные контакты; 2 - подвижный контакт; 3 - фибровые щечки; 4 - приводной механизм.

4.2.2. Путевые выключатели

Путевой выключатель предназначен для размыкания сла­боточных сигнальных цепей в зависимости от пространст­венного положения (позиции) рабочего органа управляемого электропривода. Частным случаем путевых выключателей яв­ляются конечные (концевые), обеспечивающие коммутацию сигнальных цепей только в крайних положениях хода рабоче­го органа. Различают контактные и бесконтактные путевые вы­ключатели.

Контактные путевые выключатели можно подразделить на кнопочные и рычажные (рис. 29,а). В кнопочном путе­вом выключателе контролируемый рабочий орган воздейству­ет на шток кнопочного элемента. Размыкание и замыкание контактов происходит со скоростью перемещения контроли­руемого органа. При скорости штока 0,4 м/мин необходимо применять выключатели с повышенным быстродействием.

Если требуется контролировать перемещение рабочего органа привода с высокой точностью (0,3...0,7) Ю 3 м, при­меняются путевые (конечные) микропереключатели.

На рис. 11.9,6 показан микропереключатель с одним пере­ключающим контактом.

Неподвижные контакты 1 и 2 укреплены в пластмассовом корпусе 7. Подвижный контакт 3 укреплен на конце спе­циальной пружины, состоящей из плоской 4 и фигурной 5 частей.

При нажатии рабочего органа на головку 6 происходит деформация пружины и переключение контакта 3 в нижнее положение за время 0,01...0,02 с, что обеспечивает надежное отключение цепи. Ход головки 6 составляет десятые доли миллиметра. Микровыключатели ВМК-ВЗГ, отключают ток 2,5 А при постоянном напряжении 220 В и переменном 380 В.

При больших ходах рабочего органа и больших токах при­меняются рычажные путевые переключатели. Конструкцию рычажного переключателя иллюстрирует рис. 11.10.

Рабочий орган привода воздействует на ролик 1, укреп­ленный на конце рычага 2. На другом конце рычага находится подпружиненный ролик 3, который может перемещаться вдоль оси рычага. В указанном положении замкнуты контакты 7 и 8. Положение контактов зафиксировано защелкой 6. При воздействии на ролик 1 рычаг 2 поворачивается против ча­совой стрелки. Ролик 3 поворачивает тарелку 4 и связанные с ней контакты 5 и 9. При этом контакты 7 и 8 размыкаются, а 9 и 10 замыкаются. Возврат в исходное положение после пре­кращения воздействия на ролик 1 производится пружиной 5.

Контактные путевые переключатели обеспечивают точ­ность срабатывания ±(0,02...0,05) мм при износостойкости до (5... 10) 106 м переключений и благодаря простоте конструк­ции находят широкое применение.

Рис. 5. Конструкция путевого микропереключателя.

       

Рис. 6. Рычажный путевой переключатель.

Бесконтактные путевые выключатели. В бесконтакт­ных путевых выключателях рабочий орган воздействует не на  контакт, а на бесконтактные датчики. Датчики могут быть ин­дуктивными, индукционными, магнитомодуляционными, оп­тическими и др. Вырабатываемый датчиками сигнал исполь­зуется для управления электроприводом.

В бесконтактных путевых выключателях серии БВК (рис. 11.11) используется индуктивный датчик на двух ферритовых магнитопроводах I, II с обмотками. Управление дат­чиком осуществляется с помощью алюминиевой пластины, жестко связанной с рабочим органом механизма. При вхожде­нии пластины в зазор между магнитопроводами в ней наво­дятся вихревые токи, за счет чего ослабляется магнитная связь между обмотками положительной обратной связи wпос и отри­цательной wос магнитопроводов I, II.