Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской...

^ Вопросы для самопроверки

1. Приведите основное уравнение зависимости меж силой кон­тактного нажатия и его сопротивлением.

2. Приведите основное выражение, связывающее температуру наг­рева контактов с падением напряжения на их.

3. Каковы главные требования к Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... контактам коммутационных ап­паратов?

4. Перечислите главные материалы, используемые для контактов комму-тационных аппаратов низкого напряжения.

5. Назовите главные типы конструкций контактов реле и контакторов.

6. Назовите главные методы дугогашения в контакторах и дай­те Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... их сравнительную оценку.

7. Дайте определения главным характеристикам контактных систем.

8. Дайте сравнительную оценку дугогасительным системам аппара­тов низкого напряжения.

9. Каковы методы борьбы с электродинамическим отбросом кон­тактов при токах недлинного замыкания?

10. Опишите методику выбора размеров Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... токоведущих частей по допус-тимым температурам при номинальном режиме и при маленьких за­мыканиях.

11. В чем отличие методики термического расчета для аппаратов с принуди-тельным жидкостным остыванием?


Раздел 3. Проектирование электрических устройств


Тема 3.1. Магнитные Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... цепи электромеханизмов


3.1.1. Характеристики магнитных цепей


Магнитной цепью аппаратов именуют совокупа тел либо сред, представляющих из себя путь, повдоль которого замыкается магнитный поток.

Магнитными механизмами именуют аппараты, модифицирующие магнит-ную энергию в механическую, т Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской.... е. аппараты, выполняющие механическую работу под действием электронного тока, проходящего через обмотку той либо другой магнитной цепи.

Магнитная цепь, аналогично электронной, содержит источник МДС (катушку), магнитопроводы (подвижные и недвижные), зазоры.

Магнитный поток стремится Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... проходить по участкам с высочайшей магнитной проницаемостью. Но, в отличие от электронной цепи, магнитные потоки имеют тенденцию рассеиваться по всем фронтам, а электронный ток проходит только по проводам. Потому строгие расчеты магнитных систем Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... вероятны на базе теории поля, а не на базе теории цепей.

В большенном числе практических случаев рассеивание магнитного потока относительно не достаточно и поддается учету. В данном случае используются Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... способы теории цепей.

Магнитные цепи бывают неразветвленные, когда магнитный поток замыкается поочередно по всем участкам магнитопровода (рис. 3.1, а), и разветвленные, когда магнитный поток замыкается по нескольким парал-лельным магнитопроводам (рис. 3.1, б).

а Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской...) б)




Рис. 3.1. Магнитные цепи электронных аппаратов


Основная часть магнитных линий индукции разомкнутой магнитной цепи (рис. 3.1, а) замыкается через главный (рабочий) зазор , образуя рабочий поток Ф . Этот поток связывает подвижную часть магнитной цепи (якорь) с недвижной Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской..., на которой располагается источник МДС (катушка). Полосы индукции, которые замыкаются вне рабочего зазора, образуют поток рассеивания Фр .

Расчет магнитных цепей преследует одну из 2-х задач: определение МДС по данному магнитному сгустку Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... или определение магнитного потока по данной МДС.

^ Магнитная цепь характеризуется последующими параметрами: магнит-ным потоком Ф (Вб); магнитной индукцией , (Тл); напряжённостью магнитного поля Н, (А/м); магнитной проницаемостью , (Гн/м); магни-тодвижущей силой (МДС Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской...) , (А); магнитной проводимостью Gм, (Гн).

^ Таблица 3.1

Аналогия меж параметрами магнитной и электронной цепей




п/п

Магнитная цепь

Электронная цепь

1

Магнитный поток Ф, Вб

Ток I , А

2

Намагниченная сила Iw, А

Напряжение U, В

3

Индукция В, Тл В = Ф / S

1 Тл Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... = 1 Вб/м2 = 104 Гс

Плотность тока j, А/м2

4

Напряженность магнитного поля

Н, А/м

Напряженность электронного поля Е, В/м

5

Магнитная проницаемость , Гн/м

 = B/Н

Удельная электропроводность

g, 1/(Омм)

6

Удельное магнитное сопротивление

м ; 1/Гн

Удельное электронное сопротивление э Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской..., (Омм)

7

Магнитное сопротивление Rм , 1/Гн

Электронное сопротивление Rэ , Ом

8

Магнитная проводимость Gм, Гн

G = 1 / Rм

Электронная проводимость Gэ , 1/Ом



3.1.2. Законы магнитных цепей


Закон полного тока

. (3.1)

МДС повдоль замкнутого контура равна полному току, охватываемому этим контуром.


Закон Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... непрерывности магнитного поля

. (3.2)

Магнитные силовые полосы непрерывны и нескончаемы.


Магнитная цепь состоит из участков ферромагнитных материалов и воздушных зазоров. Любой из участков оказывает некое сопротивление прохождению магнитного потока.

Сопротивление участка ферромагнитного материала

, (3.3)

где l  длина Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... участка;

Sм  сечение участка.

Сопротивление воздушных зазоров

,

где   длина зазора;

 сечение зазора;

Гн/м  магнитная проницаемость воздуха.

Закон Ома

, (3.4)

где  магнитная проводимость, Гн.

1-ый закон Кирхгофа

. (3.5)

Сумма магнитных потоков, сходящихся и расходящихся в каком-либо узле Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской..., равна нулю.


2-ой закон Кирхгофа

. (3.6)

Суммарное падение магнитного потенциала в любом замкнутом контуре равно МДС, развиваемой в охватываемых витках катушки этим контуром.


3.1.3. Порядок расчета магнитных цепей электронных аппаратов


1. Определяются магнитные сопротивления (проводимости) участков Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... магнитных цепей при помощи выражений (3.3).

2. Составляется схема замещения магнитной цепи, отображающая пути прохождения магнитного потока. На пути магнитного потока в схеме замеще-ния врубаются магнитные сопротивления (проводимости) воздушных промежутков и участков магнитопровода с источниками Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... МДС .

На рис. 3.2, а и б представлены схемы замещения магнитопроводов, изображенных на рис. 3.1, а и б.

а
Ф2

Ф1
) б)


1

Rм5

Rм2






Rм1


Rм3

Rм6





Ф


Rм7

Rм4


1


Ф1

Ф2


Rм34


Rм Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской...45


Рис. 3.2. Схемы магнитных цепей электромагнитов

В схемах замещения источник МДС изображается как батарея. Катушка является распределенной МДС и изображается как ряд из n батарей, включенных поочередно. МДС каждой батареи равна F/n Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской.... Проводимость потоков рассеивания изображается как ряд параллельно включённых проводи-мостей Gм1 , Gм2 , Gм3 и т. д.  магнитное сопротивление зазора. Rм1 , Rм2 и т. д.  магнитные сопротивления участков магнитопровода. Чем на большее Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... число участков будет разбита магнитная цепь, тем поточнее будет расчет.

3. При расчете схемы замещения находятся разыскиваемая величина МДС либо магнитный поток Ф.


Тема 3.2. Катушки электромагнитов


Катушка является одним из основных частей электромагнита и должна удовлетворять Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... последующим главным требованиям:

 обеспечивать надежное включение электромагнита при наихудших критериях, т. е. в нагретом состоянии и при пониженном напряжении;

 не перенагреваться выше допустимой температуры при всех вероятных режимах, т. е. при Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... завышенном напряжении;

 при малых размерах быть комфортной для производства;

 быть механически крепкой;

 иметь определенный уровень изоляции, а в неких аппаратах быть влаго-, кислотно- и маслостойкой.

При протекании тока в катушке появляются напряжения: механические – за Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... счет электродинамических сил в витках и меж витками, в особенности при переменном токе; тепловые – за счет неравномерного нагрева отдельных ее частей; электронные – за счет перенапряжений, а именно, при выключении.

При Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... расчете катушки нужно выполнить два условия. 1-ое – обеспечить требуемую МДС при жаркой катушке и пониженном напряжении. 2-ое – температура нагрева катушки при всем этом не должна превосходить допустимую.

В итоге расчета должны быть Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... определены последующие величины, нужные для намотки: d – поперечник проволоки избранной марки; w – число витков; R – сопротивление катушки.

По конструктивному выполнению различают катушки: каркасные – намотка осуществлена на железном либо пластмассовом каркасе; бескаркасные бандажированные – намотка делается Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... на съемном шаблоне; после намотки катушки бандажируются; бескаркасные с намоткой на сердеч-ник с магнитной системой.

Поперечник (м) круглого провода без изоляции для катушки определяется:

, (3.7)

где  сечение провода (м2) определяется Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской...:

, (3.8)

где  средняя МДС в воздушном зазоре;

 длина среднего витка;

 малое вероятное напряжение ().

Число витков обмотки определяется:

, (3.9)

где  коэффициент наполнения обмотки (  коэффи-циент неравномерности обмотки, d и dи  поперечникы провода без изоляции и с изоляцией Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской...);

 длина и высота обмоточного места катушки.

Индуктивность (Гн) обмотки определяется:

, (3.10)

где  суммарное магнитное сопротивление железных участ-ков магнитопровода и воздушных зазоров.

Длина (м) обмоточного провода и его масса (кг) определяются:

; (3.11)

, (3.12)

где Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской...   удельный вес материала провода.


Тема 3.3. Проектирование электромеханических аппаратов автоматики

и управления


3.3.1. Электрические механизмы


Электрические механизмы используются для приведения в действие многих аппаратов. Конструкции электромагнитов многообразны, они могут быть классифицированы:

 по методу деяния: удерживающие Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... – для удержания тех либо других грузов либо деталей (к примеру, электрические столы станков, электромаг-ниты подъемных кранов и т. п.); притягивающие – совершают определенную работу, притягивая якорь;

 по методу включения: с параллельной катушкой – ток Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... в катушке определяется параметрами самого электромагнита и напряжением сети; с поочередной катушкой – катушка врубается в силовую цепь; ток в катушке определяется не параметрами электромагнита, а теми устройствами (машины, аппараты), в цепь Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... которых включена катушка;

 по роду тока: неизменного тока – при параллельном включении ток в катушке находится в зависимости от сопротивления ее обмотки и приложенного напряжения, электрическая система работает при неизменной МДС; переменного тока – при параллельном Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... включении ток в катушке находится в зависимости от индуктивности системы, меняющейся назад пропорционально воздушному зазору, электро-магнитная система работает при всепостоянстве потокосцеплений;


а)

б)


в)

г)


Рис. 3.3. Схемы электромагнитов: а, б – с поворотным Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... якорем; в, г – с прямоходным якорем:

1 – скоба; 2 – якорь; 3 – катушка; 4 – сердечник


 по нраву движения якоря: поворотные – якорь поворачивается вокруг некий оси либо опоры (рис. 3.3, а и б); прямоходные – якорь перемещается поступательно (рис Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской.... 3.3, в и г).

На рис. 3.4 приведена динамическая черта для электромагнитов неизменного тока.


Рис. 3.4. Динамическая черта электромагнитов неизменного тока

Кривая нарастания тока в катушке соответствует включению электромаг-нита. Точка а соответствует моменту трогания Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... якоря. Значение тока, при котором начинается движение якоря, именуется током трогания (Iтр), а время нарастания тока от 0 до t1 – временем трогания (t1). При предстоящем движении якоря из-за конфигурации индуктивности катушки ток Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... наращивается медлительно, а потом миниатюризируется до момента замыкания контактов (t2). После остановки якоря ток опять возрастает до установившегося значения (Iуст).

Время t1 + t2 = tcp именуется временем срабатывания на включение. При выключении время срабатывания на Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... отключение приравнивается t1 + t2 = tcp , где t1  время трогания на отключение, t2  время движение якоря.

Для электромагнитов справедливы последующие соотношения.

Энергия электромагнита

, (3.13)

где L – индуктивность системы.

Сила притяжения якоря к сердечнику электромагнита

, (3.14)

где Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской...  магнитная проницаемость воздуха (Гн/м);

 сечение зазора.

Для удерживающих электромагнитов энтузиазм представляет только сила Р, создаваемая электромагнитом при постоянном (притянутом) положении детали.

Для притягивающих электромагнитов определяются зависимость созда-ваемого электромагнитом усилия Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... от рабочего зазора P = f () либо зависимость момента от угла поворота якоря , потому что для приведения в действие того либо другого аппарата нужно преодолеть его противодействующие силы (механическую характеристику), которые меняются Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... по ходу якоря у различных аппаратов по-разному. Примеры тяговых черт неких аппаратов приведены на рис. 3.5.


Рис. 3.5. Статические тяговые свойства неких электромаг-нитных систем:

1-8 – формы систем и надлежащие им свойства



Под механической Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... чертой аппарата понимают зависимость суммарной силы сопротивления, противодействующей перемещению подвижной системы, от хода якоря. Суммарная сила сопротивления складывается из противодействующих сил отключающих и контактных пружин, веса подвижной системы и сил трения в подшипниках Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... и шарнирах меж подвижными деталями. При всем этом противодействующие силы пружин и веса всегда ориентированы в одну сторону независимо от направления перемещения якоря, силы трения меняют свое направление зависимо от направления движения якоря. Свойства Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... обычно строятся: для прямоход-ных подвижных систем в осях «противодействующая сила Ротр – рабочий зазор », для поворотных магнитных систем в осях «противодействующий момент Мотр – угол поворота », где Ротр и Мотр  соответственно отрывные усилие Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... и момент.

При включении

;

и соответственно .

При выключении ;

и соответственно ,

где  усилия, создаваемые отключающими и контактными пружинами;

G – вес подвижной системы, зависимо от конструкции вес может противодействовать (+) либо помогать () включению;

 силы Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... трения.

В общем случае механическая черта представляет собой ломаную линию (рис. 3.6).



а)

б)

Рис. 3.6. Механические свойства контактора: а – при включении; б – при выключении


Ротр

(М)

Ротр

(М)

5-1-2-3-4

5-1-2-3-4

5

5

5

4

4

3

2

1

0

2

6

4

2

1

4

3

1



2

1



0

В качестве примера разглядим построение механической свойства Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... электрического контактора при включении и выключении. В точке 1 действует вес подвижной системы (кривая 1), сила отключающей пружины (кривая 2) и силы трения (кривая 3). При движении якоря Ротр увеличивается за счет дополнительного сжатия отключающей Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... пружины. В точке 2 происходит соприкосновение контактов, при всем этом Ротр увеличивается скачко-образно за счет исходного нажатия (кривая 4), а потом плавненько за счет дополнительного сжатия контактных пружин. Кривая 5 представляет собой сумму кривых 1-4 и является механической Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... чертой рассматриваемого аппарата.

Тяговая черта Р (кривая 6) представляет собой зависимость силы притяжения электромагнита от зазора (соответственно зависимость момента притяжения от угла поворота якоря). Движение якоря начинается, когда электрическая сила притяжения Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... при  = 1 станет больше противо-действующей. Для обеспечения точного и надежного включения аппарата тяговая черта должна лежать выше механической и соответствовать ей. Зависимо от конструкции и рода тока электромагнита могут быть получены различного Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... рода статические тяговые свойства, как это показано на рис. 3.5.

Размещение катушки в магнитной системе относительно рабочего зазора в значимой степени определяет поток рассеяния. Таким макаром, при данной МДС значение силы притяжения Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... электромагнита зависит также от расположения катушки в магнитной системе. Большая сила притяжения выходит, когда рабочий зазор размещен снутри катушки. При всем этом катушка должна быть смещена в сторону якоря.

Приведенные на рис. 3.5 свойства Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... являются статическими. Они охарактеризовывают тяговое усилие электромагнита при фиксированном положении якоря. При движении якоря меняется индуктивность системы и динами-ческие свойства будут несколько отличаться от статических, сохраняя в главном собственный нрав.

На рис Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской.... 3.4 приведена соответствующая для электромагнитов неизменного тока кривая нарастания тока в катушке при включении электромагнита. Для каждого момента времени тут справедливо уравнение

. (3.15)

Пока ток мал (участок Оа) и тяговое усилие электромагнита меньше Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... противодействующих усилий, якорь неподвижен. Для этого участка можно принять L = const, тогда dL/dt = 0 и

. (3.16)

Решение этого уравнения дает

, (3.17)

где Iуст = U / r – установившееся значение тока в катушке после окончания переходного процесса, А Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской...;

Т = L / r  неизменная времени цепи.

Графически неизменная времени определяется отрезком Т прямой Iуст, отсекаемым касательной к кривой тока сначала координат.

Время t1 от момента приложения напряжения до момента трогания якоря (точка а) именуется временем Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... трогания на включение. Оно может быть определено из уравнения

, (3.18)

где , тут  ток, соответственный моменту трогания якоря (точка а).

Точка а соответствует моменту, когда тяговое усилие электромагнита начинает превосходить противодействующее усилие. Якорь трогается, и Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... его движение происходит до момента замыкания с сердечником. Понижение тока в катушке при движении якоря определяется противоЭДС, вызванной конфигурацией индуктивности системы и растущей с возрастанием скорости движения якоря. При малых Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... скоростях движения якоря ток в катушке может не уменьшаться. При недвижном якоре нарастание тока происходит по штриховому участку кривой.

Точка b соответствует моменту замыкания якоря и его остановке. Индуктивность системы за счет уменьшения Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... зазора резко увеличивается, но в предстоящем меняется не достаточно с ростом тока. Ток в катушке наращивается до установившегося значения (участок bc).

Время t2 от момента трогания до момента остановки якоря именуют временем Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... движения, а суммарное время  временем включения.

Скорость движения подвижной системы в хоть какой точке обусловится из уравнения

. (3.19)

Выразить аналитически очень тяжело и не всегда может быть. Решим эту задачку графоаналитически.

Строим Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... механическую и тяговую свойства (3.7, а). Разбиваем путь , который должен пройти якорь, на ряд участков (участки могут быть и неравной длины). Из графика определяем среднюю сверхизбыточную силу на каждом из участков и считаем ее Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... неизменной. Тогда для первого участка средняя скорость , для хоть какого участка k

(3.20)

Получив таким макаром средние скорости движения для всех участков, можем выстроить зависимость скорости от пути (рис. 3.7, б).



Рис. 3.7. К решению уравнения

подвижной системы

t

Время Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... движения на каждом из участков обусловится из соотношения

(3.21)

и может быть представлено ломаной кривой (рис. 3.7, в).

Время срабатывания аппарата обусловится как сумма времен:

. (3.22)

Суммируя и надлежащие им , можем выстроить зависимость конфигурации зазора во Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... времени (рис. 3.7, г). Если Риз не достаточно изменяется по ходу якоря и его можно принять неизменным (средним) Ризср, то

. (3.23)




Отключение электромагнита осуществляется методом обрыва тока в катушке. Зависимо от скорости гашения дуги на контактах Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... выключающего аппарата ток в катушке и поток в магнитной системе будут спадать по некой кривой. В момент времени t = t3 , от момента начала обрыва тока, сила притяжения станет меньше отрывного усилия Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... и якорь электромагнита начнет отпадать (t3  время от начала обрыва тока в катушке до момента трогания якоря).

Под действием отрывного усилия Ротр якорь отойдет в разомкнутое положение. Время движения якоря t4 определяется так Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... же, как при включении аппарата, Риз при всем этом равно Ротр на отключение.

Время именуют временем отключения.


3.3.2. Электрические контакторы


Контакторы – это аппараты дистанционного деяния, созданные для нередких включений и отключений электронных цепей Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... при обычных режимах работы.

Электрические контакторы получили обширное распространение и являются основными силовыми аппаратами современных схем автоматизи-рованного электропривода. Они строятся для работы в сетях:

  1. неизменного тока – контакторы неизменного тока силовые Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... и ускорения;

  2. переменного тока промышленной частоты (50-60 Гц) – контакторы переменного тока;

  3. переменного тока завышенной частоты (до 10 кГц) – контакторы переменного тока на завышенную частоту.

В режимах редчайших коммутаций (аварийных режимах) для контакторов регламентируются токи включения Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... 10Iном, токи отключения 8Iном, cosφ =0,35 (переменный ток).

По частоте включений и механической износостойкости контакторы разделяются на четыре класса.

Общие требования к контакторам последующие:

 высочайшая включающая и отключающая способность – не ниже 10Iном, а Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... в отдельных случаях до 20 Iном;

 долгая работа при большой частоте отключений;

 высочайшая коммутационная износостойкость – до 3 млн циклов с учетом отключения пусковых токов;

 высочайшая механическая износостойкость – до 10-20 млн циклов;

 технологичность конструкции, малая масса Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... и габариты;

 высочайшая надежность в эксплуатации.

Изготовляются контакторы приемущественно на токи до 630 А (отдельные серии на токи до 3000 А), на напряжения 220, 440, 650, 750 В неизменного тока, 380, 500 и 660 В переменного тока промышленной частоты и до 1500 В Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... переменного тока завышенной частоты. Соответствующей является частота включения 600 и 1200-1500 включений в час. Некие серии контакторов допускают до 3000 включений в час.

Контакторы состоят из системы основных контактов, дугогасительной, электрической систем Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... и вспомогательных контактов. В контакторах ускорения с выдержкой времени имеется еще устройство для сотворения этой выдержки.

^ Главные контакты производят замыкание и размыкание силовой цепи. Они должны быть рассчитаны на долгое проведение номинального Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... тока и на создание огромного числа включений и отключений при большой частоте. При маленькой частоте работы номинальный ток основных контактов определяется в главном из критерий нагрева при длительном либо прерывисто-продолжительном режимах работы. При Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... большой частоте работы номинальный ток определяется к тому же из критерий дополнительного нагрева контактов от возникающей при отключениях дуги.

Зависимо от обычного положения основных контактов различают контакторы с замыкающими, размыкающими и смешанными контактами Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской.... Обычным считают положение контактов, когда втягивающая катушка контактора не возбуждена и освобождены все имеющиеся механические защелки. Главные контакты могут производиться рычажного либо мостикового типа. Рычажные контакты подразумевают поворотную подвижную систему Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской..., мостиковые – прямоходовую.

^ Дугогасительная система обеспечивает гашение электронной дуги, возникающей при размыкании основных контактов. Методы гашения дуги и конструкции дугогасительных систем определяются родом тока главной цепи и режимом работы контактора.

^ Электрическая система обеспечивает дистанционное управление Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... контактором, т. е. включение и отключение. Конструкция системы определя-ется родом тока в цепи управления контактора и его кинематической схемой. Электрическая система может рассчитываться на включение якоря и удержание его в замкнутом Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... положении либо лишь на включение якоря. Удержание же его в замкнутом положении в последнем случае осуществляется защелкой.

^ Вспомогательные контакты создают переключения в цепях управле-ния контактора, блокировки и сигнализации. Они рассчитываются на Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... продол-жительное проведение тока менее 20 А и отключение тока менее 5 А. Контакты производятся как замыкающие, так и размыкающие, приемущественно мостикового типа, но могут быть и рычажного типа.


3.3.3. Автоматические выключатели


Низковольтные выключатели Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... созданы для автоматической защиты (отключения) электронных цепей при аварийных режимах (к примеру, при маленьких замыканиях, перегрузках, недопустимом понижении либо исчезновении напряжения, изменении направления тока либо мощности и т. д.), также для нечастых оперативных Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... коммутаций этих цепей.

Конструкции, характеристики и защитные функции выключателей очень многообразны, но по быстродействию – собственному времени отключения – их можно подразделить на обычные, с выдержкой времени на отключение и токоограничивающие. Быстродействием определяются главные Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... принципы конструирования. В отдельную группу следует выделить выключатели гашения магнитного поля.

^ Обычные выключатели. Собственное время отключения их в зависи-мости от номинального тока и конструкции лежит в границах 0,02-0,1с.

Выключатели с выдержкой времени Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской.... Эти выключатели производят после получения импульса на срабатывание, т. е. перед отключением, выдерж-ку времени. Они необходимы для селективной защиты, т. е. таковой защиты, при кото-рой отключается ближний Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... к месту аварии участок. Это получается из-за разной выдержки времени.

^ Токоограничивающие выключатели. Время отключения их не должно превосходить 0,005 с. В отдельных конструкциях достигнуто время отключения порядка 0,001 с. Эти выключатели владеют токоограничивающим Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... эффектом и потому могут применяться для защиты цепей с хоть какими фактически вероятными токами недлинного замыкания.

Электродинамические силы, таким макаром, ограничиваются в 50-150 раз.

Токоограничивающие выключатели используются во всех выпрями-тельных установках для защиты анодных цепей Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... при оборотных зажиганиях; на электрифицированных стальных дорогах, линиях метрополитена и трамвая, также в почти всех массивных установках с маленькими линиями передачи.

^ Выключатели гашения магнитного поля. Используются в цепях возбужде-ния больших машин Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской.... Если в итоге нарушения изоляции снутри машины появилось куцее замыкание, то единственным методом, позволяющим ограничить размеры аварии, является резвое сведение к нулю, т. е. гашение магнитного поля обмотки возбуждения. Эту задачку и Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... делают выключатели гашения магнитного поля.

Выключатели на номинальные напряжения до 660 В переменного тока частот 50 и 60 Гц и до 440 В неизменного тока изготовляются (обычно) на номинальные токи до 6,3 кА, отдельные серии Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... – до 12 кА, а особые для электролизных установок – до 100 кА. Отключающая способность современ-ных автоматических выключателей добивается 200-300 кА. По числу полюсов выключатели производятся одно-, 2-ух - и трехполюсными.

Токоограничивающие автоматические выключатели изготовляются на напряжения Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... до 3,3 кВ неизменного тока.

Расцепители – элементы, которые держут под контролем данный параметр защищаемой цепи и, воздействуя на механизм расцепления, отключают выключатель при отклонении значения параметра от установленного.

Они представляют собой реле Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... либо элементы реле, интегрированные в выклю-чатель с внедрением частей последнего либо адаптированные к его конструкции. Расцепители производятся на базе контактных реле. В текущее время все большее применение находят расцепители на принципах Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... либо на базе полупроводниковых реле и их частей. При всем этом контролирующие и сравни-вающие органы расцепителя производятся на полупроводниковых элементах с выходом на независящий электрический расцепитель (исполнительный орган), который повлияет на механизм расцепления.

Зависимо Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... от выполнения расцепители бывают:

 токовые наибольшие моментального либо медленного действия, последние употребляются как расцепители перегрузки;

 расцепители напряжения: малые – для отключения выключателя при понижении напряжения ниже определенного уровня, независящие – для дистанционного отключения Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... выключателя, срабатывающие при подаче на их соответственного напряжения;

 расцепители оборотного тока – срабатывают при изменении направления тока;

 термические – работают зависимо от значения тока и времени его протекания, используются обычно для защиты от перегрузок Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской...;

 комбинированные – срабатывают при сочетании ряда причин.


3.3.4. Предохранители


Предохранитель – коммутационный электронный аппарат, предназна-ченный для отключения защищаемой цепи средством разрушения специаль-но предусмотренных для этого токоведущих частей под действием тока, превосходящего определенное значение.

В большей Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... части конструкций отключение цепи осуществляется методом расплавления плавкой вставки, которая греется конкретно током защищаемой цепи. После отключения цепи нужно поменять перегоревшую вставку на исправную. Эта операция делается вручную или автоматом. В последнем Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... случае заменяется весь предохранитель.

Предохранители появились сразу с электронными сетями. Простота устройства и обслуживания, малые размеры, высочайшая отключающая способность, маленькая цена обеспечили очень обширное их применение. Предохранители низкого напряжения изготовляются на токи Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... от миллиамперов до тыщ амперов и на напряжения до 660 В, а предохранители высочайшего напряжения – до 35 кВ и выше.

Обширное применение предохранителей в самых разных областях народного хозяйства и в Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... быту привело к обилию их конструкций. Но, невзирая на это, они все имеют последующие главные элементы: корпус либо несущую деталь; плавкую вставку; контактное присоединительное устройство; дугогасительное устройство либо дугогасительную среду.

Важной чертой предохранителя является зависимость Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... времени перегорания плавкой вставки от тока – времятоковая черта.

При увеличении тока нагрузки растут температуры вставки и других деталей предохранителя. Больший ток, при котором вставка не перегорает в течение долгого Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... времени, именуется плавящим током I∞.

Его значение находится в зависимости от многих причин: от размеров сечения вставки, ее формы, материала и длины; от конструкции предохранителя; окружающей температуры и др. Значение плавящего тока обычно нормируется Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской.... При калибровке задаются малый ток, к примеру I∞min,=(1,3÷1,4)Iном, при котором плавкая вставка не должна перегореть в течение 1-2 ч, и наибольший ток, к примеру I∞max = 1,6 Iном, при котором Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... вставка должна расплавиться за время до 2 ч. При токах, превосходящих ток плавления: I > I∞, плавкая вставка должна перегореть в кратчайшее время. Чтоб добиться резкого сокращения времени плавления вставки с ростом тока, идут 2-мя направлениями:

 присваивают Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... плавкой вставке специальную форму;

 употребляют металлургический эффект.

Плавкие вставки изготовляют из свинца, из сплавов свинца с оловом, цинка, меди, серебра и др. Вставки легкоплавких металлов (свинца, цинка – температура плавления 200420 ºС) позволяют получить Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... невысокую темпера-туру всего предохранителя, но они владеют низкой проводимостью и получаются значимых сечений, в особенности при огромных номинальных токах. Обширно всераспространены цинковые вставки. Пары цинка имеют относительно высочайший Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... потенциал ионизации, что содействует гашению дуги. Вставки из меди и серебра получаются наименьшего сечения, но недочетом их является высочайшая температура плавления, что приводит при токах перегрузки к сильному нагреву и резвому разрушению Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... деталей предохранителя. Медные плавкие вставки должны непременно иметь противокоррозийное покрытие. В неприятном случае окисление приведет к постепенному уменьшению сечения вставки и несвоевременному перегоранию.

Применение параллельных плавких вставок (при огромных токах) позволяет при том Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... же суммарном поперечном сечении вставок получить огромную поверхность остывания, тем сделать лучше условия остывания вставок и лучше использовать объем наполнителя (в предохранителях с наполнителем).
^ Вопросы для самопроверки

1. Выложить главные законы магнитных Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... цепей электромагнитов.

2. Каковой порядок расчета магнитных цепей электромагнитов?

3. Какова аналогия меж электронными и магнитными цепями?

4. Укажите последовательность проектирования и расчета электромаг-нитных устройств. Назовите главные вопросы, решаемые на каж­дом шаге.

5. Изложите порядок Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... построения механической свойства, назовите её особенности для системы с нормально замкнутыми и нор­мально разомкнутыми контактами.

6. Что такое конструктивный фактор? В чем заключается его связь с экономическим внедрением материалов аппарата? Какое он влияет Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... на выбор хороших характеристик и размеров электромагнита?

7. Какова методика подготовительного расчета электрических устройств неизменного тока, основанная на использовании конструк­тивного фактора?

8. Поведайте о методике расчета статической тяговой харак­теристики электромагнита неизменного тока Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... клапанного типа для магнитопроводов П- и Ш-образной формы.

9. Что такое коэффициенты возврата и припаса?


Раздел 4. Проектирование сильноточных выключателей и разъединителей


Тема 4.1. Проектирование сильноточных выключателей


4.1.1. Твердометаллические главные контакты


Резкий рост мощности промышленных установок Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... вызвал существенное увеличение номинальных токов электротехнических устройств. Все убыстряю-щийся рост мощности электронных установок приводит к необходимости использовать не только лишь высочайшее напряжение, да и очень огромные токи.

Огромные токи используются не Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... только лишь при генерировании электро-энергии, да и еще в большей мере при ее использовании для технологических целей. Так, в металлургических установках при выплавке металлов и в электролизных производствах хим индустрии уже есть Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... установки с номинальными токами 150 кА200 кА. Таким макаром, вместе с техникой больших напряжений в последние десятилетия стремительно развивалась и техника очень огромных токов. Многоамперное аппаратостроение является одной из веток этого направления.

При Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... проектировании и разработке многоамперных электронных аппара-тов нужно решить ряд соответствующих заморочек, связанных с применением таких больших по величине токов.

1. Понятно, что мировые припасы серебра очень ограничены и стремительно истощаются. Потому важной Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... задачей аппаратостроения становится изыскание путей экономии расходования серебра для контактов. Это в особенности животрепещуще для многоамперных электронных аппаратов, в каких исполь-зуется огромное количество серебра для контактных соединений.

В связи с этим возрос Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... энтузиазм к жидкометаллическим контактам (ЖМК), которые владеют рядом плюсов: они имеют маленькое переходное сопротив-ление, требуют малозначительного контактного нажатия, в их отсутствуют явления сваривания, залипания, вибрации контактов и т. д Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской....

Принципиальным обстоятельством, побуждающим обращаться к ЖМК, будет то, что они в ряде всевозможных случаев могут поменять серебро.

Но вместе с плюсами ЖМК имеют и недочеты, которые являются препятствием для их широкого внедрения. Это Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... необходимость закрытого объема контактного узла, потому что в неприятном случае, ввиду большой подвижности водянистого металла, электродинамические силы способны выкинуть его из зоны электронного контакта, также зависимость работоспособности ЖМК от положения в пространстве Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской.... Этих существенных недочетов ЖМК не имеют жидкометаллические композиционные контакты (КЖМК), состоящие из пористых, слоистых, сетчатых материалов, пропитан-ных либо смоченных водянистым металлом и помещенных меж 2-мя твердометаллическими электродами. Плюсами КЖМК является также то Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской..., что они могут просто сочетаться с конструкциями имеющихся сильноточных электронных аппаратов с контактами мостикового типа и употребляют незна-чительное количество водянистого металла.

2. Увеличение токовых нагрузок в электронных аппаратах может быть достигнуто в итоге Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... внедрения в их искусственного остывания токове-дущих частей.

Обдувание аппарата воздухом позволяет уменьшить вес и габариты аппарата. Но подвод охлаждающего воздуха к токоведущим элементам не всегда вероятен. Неожиданный перерыв в подаче воздуха Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... приведет к перегреву аппарата и к аварии.

Более действенным является водяное остывание. В токоведущих частях аппарата делаются каналы, по которым пропускается охлаждающая вода. Водяное остывание позволяет создавать аппараты с номинальными токами 30 кА Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской...-200 кА в маленьких габаритах.

В конструкциях, где подвод воды к контактам и токоведущим частям аппарата затруднен, действенной оказалась комбинированная охлаждающая система. Так, к примеру, в неких высоковольтных генераторных выключателях, где Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... контактная система размещается снутри немагнитного заземленного резервуара, заполненного воздухом либо элегазом (SF6) при завышенном давлении, термический поток от токоведущих частей передается газовой среде, а от нее стенам резервуара, которые охлаждаются водой. Газ делает две Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... функции: обеспечивает гашение дуги и служит теплопро-водящей средой, переносящей термический поток к стенам резервуара. Такая система дает возможность избежать подвода воды к токоведущим частям, находящимся под высочайшим напряжением.

Аналогичное решение Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... может быть применено в многоамперных масляных выключателях с большенными номинальными токами. В этих аппаратах все токоведущие части погружены в бак с трансформаторным маслом. Водой охлаждаются только недвижные токоведущие элементы. Подвижные Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... контак-ты имеют масляное остывание. Термический поток от этих контактов передается маслу, а от него охлаждаемым водой недвижным деталям.

В многоамперных аппаратах может быть также применение автономного жидкостного остывания, которое основано на переносе тепла от Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... аппарата к расположенному над ним радиатору. В итоге термический конвекции жидкость циркулирует по замкнутому контуру. При всем этом методе не надо ни насосов, ни фильтров, ни контрольно-измерительной аппаратуры Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской.... Не вероятны аварии из-за перерыва в подаче воды. Может быть применение незамерзающих жидкостей при низких температурах. Таким макаром, автономная охлаждающая система в ряде всевозможных случаев конкурентоспособна с системой принудительного жидкостного остывания Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской..., хотя по интенсивности теплоотвода она ей уступает.

3. Понятно, что при протекании в токоведущих контурах огромных токов в их появляются значимые электродинамические усилия. Эти усилия стремятся деформировать проводники, оказывают влияние на отброс контактов и на Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... время срабатывания электронных аппаратов.

В основном это относится к многоамперным электронным аппаратам с номинальными токами, которые превосходят даже токи маленьких замыканий в промышленных электроустановках. Потому расчет электродина-мической стойкости при разработке многоамперных Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... выключателей приобре-тает необыкновенную актуальность.

Более греются в контактных соединениях обычно контактные площадки, где и начинается процесс окисления. Но о допустимой для контактов температуре судят не поэтому, как нагреты эти площадки Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской..., а по средней температуре контактного соединения, потому что измерение температуры контактных площадок затруднено.

Перегрев контактных площадок к может быть вычислен по соотно-шению

к = , (4.1)

где  падение напряжения на контакте;

  удельное электронное сопротивление материала Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... контакта, для серебра  = 1,6510-6 Омсм;

  удельная теплопроводимость материала контакта, для серебра  = 4,17 вт/смград.

Контактная площадка незапятнанного железного контакта может быть вычислена на основании соотношения

, (4.2)

где  сопротивление контакта;

 удельное электронное сопротивление материала контакта Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской...;

а  радиус контактной площадки (подразумевается, что она круглая).

Исходя из соотношения (4.2) и беря во внимание зависимость удельного электри-ческого сопротивления  от температуры, получаем размеры контактной пло-щадки:

, (4.3)

где  температурный коэффициент материала, 1 С;

  средний Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... перегрев контакта, С.

Переходя к аппаратам с водяным остыванием, в каких определяю-щими являются не только лишь средняя температура контакта, да и температура контактной площадки, следует выдвинуть такое ограничение: перегрев Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... контактной площадки, вычисленный по падению напряжения и сложенный со средней температурой контакта, не должен превосходить 200 С. Перегрев водоохлаждаемых контактов нужно определять не по отношению к воздуху, а по отношению к средней температуре охлаждающей воды Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской....

При рассмотрении вопроса о нагревании контактов обычно различают две температуры: среднюю температуру всего контактного соединения и температуру контактной площадки либо той реальной поверхности, через которую ток проходит из 1-го Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... контакта в другой.

В обычном режиме работы электронных аппаратов с естественным воздушным остыванием температура контактной площадки некординально отличается от средней температуры контакта и потому не нормируется.

По другому обстоит дело при водяном Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... охлаждении. Тут разность меж температурой контактной площадки и средней температурой контакта может добиться большей величины даже в обычном режиме работы.

Температура контактной площадки  слагается из 2-ух величин: средней температуры контакта к и перегрева Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... к по отношению к ней контактной площадки:

 = к + к. (4.4)

Водяное остывание может очень снизить среднюю температуру контакта к, но фактически не оказывает влияние на перегрев контактной площадки. Величина этого перегрева, как и для Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... контактов, не имеющих водяного остывания в первом приближении, определяется выражением (4.1).

Перегрев контактной площадки к увеличивается пропорционально квадрату падения напряжения и при огромных токах может стать значимым. При водяном охлаждении может произойти сваривание Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... прохладных контактов в итоге плавления металла в контактной площадке.

Таким макаром, при водяном охлаждении контактов приходится учиты-вать температуру контактной площадки не только лишь в аварийных, да и в обычных режимах работы.

Значимая Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... особенность водяного остывания связана с поверх-ностью, с которой передаются воде выделяющиеся в контактах теплопотери.

Казалось бы, что для улучшения остывания контактную площадку следует располагать может быть поближе к поверхности, омываемой Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... водой, т. е. уменьшать толщину слоя металла, отделяющего контактную площадку от воды. Но оказалось, что в ряде всевозможных случаев это ведет не к уменьшению, а напротив, к увеличению температуры контактной площадки.

При Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... рассмотрении обстоятельств, которые могут привести к чрезмерному увеличению температуры частей аппаратов, уже было обращено внимание на то, что одной из таких обстоятельств может явиться недостающая поверхность соприкосновения металла с водой. Как раз Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... это типично для рассматри-ваемого варианта.

Приближение контактной площадки к воде вызывает сокращение той поверхности, на которой более интенсивно осуществляется теплопотеря от металла к воде. И тут, невзирая на повышение расхода Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... воды, температура может добиться недопустимой величины.

В почти всех электронных аппаратах используются соединения, состоящие из 2-ух контактов, имеющих различную температуру. Такие контакты именуются несимметричными в термическом отношении. Термическая несимметрия может быть как следствием различного Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... тепловыделения в контактах, так и неодинаковых критерий их остывания.

В аппаратах с водяным остыванием вопрос о термическом режиме несимметричных контактов заполучил в особенности принципиальное значение, потому что в почти всех Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... конструкциях избегают проводить воду к подвижным контактам, ибо это связано с рядом проблем и приводит к снижению надежности. В таких аппаратах водяное остывание имеют только недвижные контакты, при этом номинальный ток Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... аппарата ограничен той температурой, которую приобретает неохлаждаемый водой подвижный контакт.

В несимметричных контактах термический поток направляется от контакта, нагретого до более высочайшей температуры, к контакту, имеющему более низкую температуру, и проходит через место их Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... соприкосновения.

Для расчета происходящих тут процессов, а приемущественно для определения того количества тепла, которое при данной разности температур передается от нагретого контакта к прохладному, было введено понятие о термическом сопротивлении контактов Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... по аналогии с электронным сопротивлением.

Для равномерного термического потока термическое сопротивление выражается соотношением

, (4.5)

где   удельная теплопроводимость;

l  длина участка;

S  сечение участка.

При неравномерном термическом потоке

. (4.6)

Количество тепла Р, раз в секунду передаваемого через тело, имеющее Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... термическое сопротивление , равно

, (4.7)

где   разность температур 1 - 2 контактов.

Фактическая площадь сопротивления 2-ух контактов составляет малозначительную долю от площади соприкосновения, определяемой геометрическими размерами. Это означает, что меж соприкасающимися контактами имеются области железного касания Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... и области, заполненные воздухом либо другой средой.

Таким макаром, можно гласить о термическом сопротивлении , обусловленном способами прохождения термического потока через металл, и о термическом сопротивлении , обусловленном прохождением термического потока через заполненные газом Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... полости. Оба эти сопротивления включены парал-лельно, и поэтому общее термическое сопротивление контактного соединения определяется так:

. (4.8)

Теплопроводимость газов на несколько порядков меньше, чем теплопроводимость металлов. Но при соприкосновении плоских поверхностей площади Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... железного касания составляют очень малозначительную часть от общей поверхности контактов. Потому в теплотех-нических устройствах при расчете термического сопротивления контактов учитывают как ту составляющую, которая обоснована прохождением тепло-вого потока через воздух, так Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... и ту, которая обоснована прохождением его через место железного касания.

Согласно соотношению (4.7) термический поток Р равен разности темпера-тур, разбитой на термическое сопротивление . Заметим, что выражения (4.5) и (4.6) для термического сопротивления отличаются от Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... подобных выражений для электронного сопротивления только тем, что в их удельная электронная проводимость  = 1/ заменена удельной теплопроводимостью .

Электронное сопротивление одноточечного контакта, как понятно, равно , соответственно чему термическое сопротивление

, (4.9)

где ^ F  нажатие на контакты;

  сопротивление материала Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... контактов смятию.

Термическое сопротивление контакта, имеющего n параллельных точек касания, должно было уменьшиться в n раз. Но на каждую контактную точку сейчас приходится давление F/n; потому

. (4.10)

Термическое сопротивление многоточечного Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... контакта оказывается в раз меньше, чем одноточечного, что имеет существенное значение, потому что при несимметричных в термическом отношении контактах обычно стремятся снизить температуру нагретого контакта, а уменьшение термического сопротивления этому содействует.

Разность температур меж Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... более нагретой частью элемента аппарата 1 и наименее нагретой  2 может быть определена соотношением

1 - 2 = , (4.11)

где K неизменная величина.

Термический поток, проходящий через контактное соединение, определяется соотношением

. (4.12)

Температура контактной площадки определяется соотношением

. (4.13)


4.1.2. Композиционные жидкометаллические главные контакты


Принципиальным Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... обстоятельством, побуждающим обращаться к ЖМК, будет то, что они в ряде всевозможных случаев могут подменять серебро, мировые припасы которого очень ограничены и стремительно истощаются. Потому важными задачками становятся изыскание путей экономии расходования серебра Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... для контактов, также разработка новых контактных материалов без серебра.

В зоне контактирования твердого электрода с водянистым металлом на поверхности твердого электрода, не считая слоя оксидных пленок и пыли, могут появляться дополнительные Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... слои, обусловленные интерметаллическими соеди-нениями, которые образуются в итоге хим взаимодействия водянистого металла с жестким. Потому полное контактное сопротивление ЖМК RK состоит из сопротивления твердого электрода RТВ, сопротивления поверх-ностных пленок Вопросы для самопроверки - Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2010 Министерство образования и науки Российской... RПЛ, сопротивления интерметаллических соединений и сплавов RСПЛ и сопротивления водянистого металла RЖМ , другими словами


RK = RТВ + RПЛ + RСПЛ + RЖМ . (4.14)



voprosi-energetiki-vozdejstvie-sredi-soputstvuyushaya-eroziya-pochv-i-vrednie-vibrosi.html
voprosi-fizicheskie-osnovi-soprotivleniya-zhelezobetonnih-konstrukcij-po-naklonnim-secheniyam.html
voprosi-i-dejstviya-oglavlenie-prezhde-vsego-otveti-na-voprosi-dlya-somnevayushihsya-2.html