43. Системи гасіння електричної дуги в електричних апаратах

Системи газового дугогасіння

Головні вимикачі на ЕПС змінного струму – у разі застосовують систему газового дугогашения. У газовому дугогасінні електрична дуга виникає з потоком газів, під дією якого вона охолоджується, викривляється, подовжується і розривається.Види систем газового дугогасіння:1)Розширювальнедугогашення:потік газів створює сама електрична дуга, в результаті взаємодії зі спеціальними газогенеруючими речовинами. Оргскло, фібро. Утворений газ містить велику кількість водню і має підвищену теплоємність, відбувається інтенсивне відведення тепла від дуги. Застосування: апарати разового використання (вставки запобіжників), розрядники, масляні вимикачі.2) Повітряне гасіння:на дугу діє потік стисненого повітря. Способи повітряного дугогасіння: - Поперемінне - застосовуються в апаратах з робочим об'ємом не більше 15 кВ; -Поздовжнє -

використовується в ДП електровоза постійного струму.

Системи магнітного дугогасіння

Дія системи магнітного дугогасіння заснована на взаємодії електричної дуги з магнітним полем, під дією якого електрична дуга переміщається у просторі та подовжується, є відносно простими за конструкцією.Механізм магнітного дугогашення:

напрям сили визначається за правилом лівої руки (виштовхується).Різновиди магнітного дугогасіння:1) Дугогасіння з постійними магнітами:«-»: -малі струмові навантаження; -крихкість матеріалу магнітів.2)Електромагнітне дуття (електродинамічний магнітне дугогасіння):засноване на взаємодії електричної дуги з власним магнітним полем і магнітним полем струмопровідних частин апарату:. "+": -простота, відсутність додатковийпристроїв; -Підтримка сталості напрямку сили Fем при зміні напрямку струму I. «-»: власної магнітної дуги недостатньо для розриву (дугогасіння) при великих розривних струмах і напругах.3)Електромагнітнедугогасіння:заснований на взаємодії електричної дуги із зовнішнім магнітним полем, створюваним спеціальними пристроями, що складаються з котушки збудження (дугогасна котушка) і магнітопроводу.За способом включення котушки бувають у системі з послідовним та незалежним збудженням:1)з послідовним збудженням:«+»: -сила Fем пропорційна струму I; -при зміні напрямку струму I напрям сили Fем не змінюється. «-»: складність гасіння дуги при малих струмах.2)з незалежним збудженням:живиться котушка від окремого джерела. «-»: необхідність зміни напрямку струму в дугогасильній котушці при зміні струму навантаження.Процес гасіння електричної дуги:

,. К – котушка; Р1 - верхній дугогасний ріг; Р2 – нижній дугогасний ріг (з рухомим контактом); П – полюси (магнітопровід). Електрична дуга, що виникає між контактами, переміщається перпендикулярно до силових ліній магнітного поля, перекидається на дугогасні роги, подовжується і рветься.

44. Електромагнітний та електропневматичний приводи електричних апаратів

Електромагнітний привід електричних апаратів

У ньому використовується сила тяжіння якоря до сердечника електромагніта або сила, переміщуючи якір всередині сердечника проти зусилля пружини, що стискається або розтягується. «+»: -Простота конструкції та управління; -Висока надійність; -Вимагається 1 вид енергії (ел. Енергія). «-»: -порівняно низькі контактні натискання; -натискання дуже чутливе до рівня напруги управління.Застосування: апарати ланцюгів допоміжного обладнання (БВЗ-2; електромагнітні контактори; електромагнітні клямки); апарати ланцюгів керування (електромагнітні контактори, реле, геркони, електропневматичні вентилі).

1 - ярмо; 2 – якір; 3 – котушка управління; 4 - пружина, що відключає; δпоч – початковий повітряний зазор. МДС котушки управління: Fм = Iw = (Uу / r) w; де w – кількість витків котушки; r – омічний опір котушки. Під дією МДС в магнітопроводі виникає потік Ф. Сила тяги електромагніта: Fем = 0,5μ0Sδ(Fм/δ)^2; де - величина повітряного зазору; μ0 - магнітна проникність повітряного зазору; Sδ – площа перерізу повітряного зазору. Під дією сили Fем якір переміщається вниз, розтягуючи при цьому пружину, що відключає 4. Для роботи приводу полярність не має значення. Привід працює під час подачі змінного струму. Для відключення достатньо зняти живлення з котушки.Навантажувальна характеристика– залежність сили тяги електромагніта від магніторушійної сили при постійному повітряному зазорі:.Статична характеристика– залежність сили тяги електромагніта від величини повітряного зазору при постійній МДС котушки ).Умови нормальної роботи електромагнітного приводу:.G – вага; Fпр - сила пружини, що відключає; Fк – сила контактного натискання; δ0 - кінцевий зазор; δпоч – початковий зазор; Fрез = Fпр + Fк-G. Для нормальної роботи приводу необхідно, щоб сила Fм була більшою за Fрез у всьому діапазоні зміни δ. Якщо струм у котушці малий (характеристика Fем1), то якір починає переміщатися, однак у момент зіткнення контактів – він зупиниться, притирання та нормального замикання контактів не відбувається. А якщо струм достатній (Fем2) – привід нормально працює.Коефіцієнт повернення- це відношення МДС, приякій якір відпадає до МДС, коли він якорь притягується: kв=Fм.откл/Fм.вкл. Для більшості комутаційних апаратів (контактів, реле) допускається мідь на низькому рівні (0,2-0,3), однак для деяких апаратів коефіцієнт повернення ≈1 (захисні реле, регулятори: kв = 0,95-0,98). Для підвищення коефіцієнта повернення необхідно усунути стрибок сил опору в момент початкової взаємодії контактів. Практично досягається: -зменшенням ходу якоря; -Зменшення попереднього контактного натискання. Нормальний час спрацьовування: tср = 0,08-0,15с. Час спрацьовування реле часу: tср≤3с.

Еелектропневматичний привіделектричних апаратів

У ньому рух контактної системи створюється енергією стисненого повітря, що подається в пневматичний циліндр апарату, під керуванням електропневматичного вентиля. «+»: -Простота управління; -Високі контактні натискання; -натискання залежить від рівня напруги управління. «-»: -потрібно 2 види енергії - електрична та енергія стисненого повітря; -У частини апаратів натискання залежить від рівня тиску стисненого повітря. Застосування: -силові комутаційні та захисні апарати (ГВ, БВ, електропневматичні конт-и); -токоприймачі; -групові перемикачі (перемикачі з'єднань ТЕД, гальмівні, реверсорні, блокувальні перемикачі)Конструкція електропневматичних вентилів:вентилі входять до складу електропневматичного приводу і керують подачею стисненого повітря в пневматичний циліндр:1)Вентиль типу, що включає:

. У вихідному стані нижній клапан між камерами А і Б закритий, верхній між Б і В - відкритий. Камера А – підводиться стиснене повітря. Камера Б – циліндр апарату. Камера В – повідомляється із атмосферою. При подачі напруги на котушкукерування (або при натисканні на штовхач) якір перемикається вниз і перекриває клапани вентиля; клапан між камерами А та Б відкривається, а між камерами Б та В – закривається. Стиснене повітря подається в циліндр апарату. При знятті з котушки клапанна система повертається у вихідний стан під дією пружини, що відключає, і стиснене повітря з циліндра виходить в атмосферу. Вентиль включає типу застосовується в більшості апаратів з електропневматичним приводом (електропневматичний контролер; гальмівні, реверсорні, блокувальні перемикачі; струмоприймач; БВ; ГВ).2)Вентиль відключаючого типу:

. У вихідному стані клапан між камерами А та Б відкритий, а між Б та В – закритий. При подачі напруги на котушку якір переміщається донизу, нижній клапан закривається, верхній відкривається. Циліндр відокремлюється від пневматичної магістралі, а стиснене повітря з нього виходить в атмосферу. При знятті живлення клапанна коробка повертається у вихідний стан, циліндр відокремлюється від атмосфери і знову наповнюється стисненим повітрям. Вентилі застосовуються в апаратах, в яких потрібне повернення у вихідний стан при знятті живлення керування (перемикачі з'єднань ТД).Індивідуальний електропневматичний привід:

. 1 – пневматичний циліндр; 2 – поршень; 3 - пружина, що відключає; 4 – ізолююча тяга; 5 – електропневматичний вентиль. Для включення треба подати напругу на котушку вентиля; вентиль відкривається; стиснене повітря надходить у циліндр і виникає сила Fв, що діє на поршень. Поршень переміщається вгору, замикаючи контакти через ізолюючу тягу, і одночасно стискає пружину, що відключає. Fв = PвSп, (P – тиск стисненого повітря, S – площа поршня). Для відключення приводу треба зняти живлення з котушки двигуна. Стиснене повітря випускається з циліндрачерез вентиль, поршень переміщається вниз під дією пружини, що відключає.Умови нормальної роботи електропневматичного приводу:

. Fпр - сила, створювана пружиною, що відключає; Fтр - сила тертя поршня об стінки циліндра; G – сила тяжіння (вага). Умовою нормальної роботи приводу є: Fв>Fрез, де Fрез= Fпр+Fк+Fтр+G. Цей різновид приводу характеризується впливом тиску стисненого повітря на нормальну працездатність. Рівні тиску стисненого повітря для живлення електричних апаратів за ГОСТ 9219-88: -номінальний тиск Pном = 0,5 МПа; -Мінімально допустиме Pмін = 0,7 Pном = 0,35 МПа - використовується для розрахунку пневматичної системи приводу. Тимчасові характеристики електропневматичного приводу: час включення 0,05-0,07с; -Час відключення 0,03-0,06с.Груповий електропневматичний привід:. 1,2 – пневматичні циліндри; 3; - поршні; 5 – зубчаста рейка, яка з'єднує обидва поршні; 6 – зубчастий сегмент (шестірня); 7,8 – електропневматичні вентилі; 9 – вал; 10 - кулачкова шайба. При даному різновиді приводу застосовуються кулачкові перемикаючі елементи або кулачкові контактори. За типом вентилів 7,8 і способом управління ними, існують два різновиди приводу.Перший різновид:7,8 - вентилі типу, що включає. У вихідному стані обидва вентилі знеструмлені. Для перемикання приводу треба подати живлення на вентиль 7 повітря подається в циліндр 1 далі на поршень 3 рейка переміщається в крайнє праве положення, отже кулачковий вал повертається. Для переходу у вихідний стан: зняти живлення з вентиля 7; -Подати живлення на вентиль 8. Повітря надходить в циліндр 2, рейка переміщається в крайнє ліве положення. Застосовується в гальмівних, реверсорних, блокувальних перемикачах.Другарізновид:7 - вентиль типу, що включає; 8 – вентиль типу, що відключає. Вихідний стан: обидва вентиля знеструмлені, циліндр 1 з'єднаний з атмосферою, а циліндр 2 надходить стиснене повітря. Для перемикання треба подати живлення на обидва вентилі. Вентиль 7 відкриється, а 8 – закриється. Стиснене повітря надходить у циліндр 1 і виходить з циліндра 2. Рейка переміщається в крайнє праве положення - вал повертається. Для переведення у вихідний стан необхідно зняти живлення з обох вентилів. Застосовується в апаратах, які повинні повертатись у вихідне положення при зникненні напруги. Приклад: з'єднання ТД із ПКГ. Існує різновид електропневматичних приводів на 3 положення; застосовувалися у групових перемикачах електровозів ВЛ23. Привід мав 3й поршень та 3й вентиль. Існує різновид електропневматичного приводу: діафрагмовий привід, в якому поршень замінений гумовою діафрагмою. Використовується в різних реле тиску, датчиків тиску, особливістю є невеликий перебіг приводу (не більше 50 мм).

---