|
|
Классификация электрических контактовВиды контактных соединений, наиболее часто встречающиеся в электрических аппаратах, классифицируются по различным признакам. По виду соединения электрические контакты могут быть: - взаимонеподвижные: разъёмные (болтовое соединение); неразъёмные (сварные, паяные, напылённые); - взаимоподвижные: неразмыкающиеся — предназначенные для осуществления передачи электрической энергии с неподвижных частей установки на подвижные или наоборот: гибкие связи типа «косичка», щёточные скользящие, жидкометаллические, роликовые; - размыкающиеся — расходящиеся в процессе работы: мостиковые контакты, розеточные контакты, пальцевые или ножевые, с плоскими пружинами. Размыкаемые контакты — подвижные. По роду соприкасающихся поверхностей различают также плоские, линейные и точечные контакты. Плоские контакты образуются при соприкосновении плоских контактных элементов (плоских шин и т. п.). Примером линейных контактов может служить соприкосновение двух цилиндров с параллельными осями, а точечных — двух сферических поверхностей. Переходное сопротивление — один из основных параметров качества электрических контактов, так как оно характеризует количество энергии, поглощаемой в контактном соединении, которая переходит в теплоту и нагревает контакт. На переходное сопротивление могут оказывать сильное влияние способ обработки контактных поверхностей и их состояние. Например, быстро образующаяся пленка окиси на алюминиевых контактах может значительно увеличить переходное сопротивление. При прохождении тока через контакты они нагреваются, причем наиболее высокая температура наблюдается на контактной поверхности из-за наличия переходного сопротивления. В результате нагрева контакта увеличивается удельное сопротивление материала контакта и соответственно переходное сопротивление. Кроме того, повышение температуры контакта способствует образованию окислов на его поверхности, что в еще более значительной степени увеличивает переходное сопротивление. И хотя при повышении температуры материал контакта может несколько размягчаться, что связано с увеличением поверхности соприкосновения, в целом этот процесс может привести к разрушению контактов или их свариванию. Последнее, например, для размыкаемых контактов весьма опасно, так как в результате аппарат с этими контактами не сможет отключить цепь. Поэтому для разных типов контактов установлена определенная предельно допустимая температура при длительно протекающем через них токе. Для уменьшения нагрева можно увеличить массу металла контактов и их охлаждаемую поверхность, что усилит теплоотвод. Чтобы снизить переходное сопротивление, необходимо повысить контактное давление, выбрать соответствующий материал и тип контактов. Например, размыкаемые контакты, предназначенные для работы на открытом воздухе, рекомендуется изготавливать из материалов, слабо поддающихся окислению, или покрывать их поверхность антикоррозийным слоем. К таким материалам относится, в частности, серебро, которым можно покрыть контактные поверхности. Медные не размыкаемые контакты можно лудить (луженая поверхность труднее поддается окислению). Для тех же целей используют покрытие контактных поверхностей смазкой, например, вазелином. Хорошо предохраняются от коррозии без других специальных мер контакты, погруженные в масло. Это используется в масляных выключателях. Контакты любого типа должны обеспечить не только длительную работу без недопустимого перегрева в условиях нормального режима, но также и требуемую термическую и электродинамическую стойкость в режиме короткого замыкания. Подвижные размыкаемые контакты не должны также разрушаться под действием высокой температуры электрической дуги, которая образуется при их размыкании, и надежно замыкаться без приваривания и оплавления при включении на короткое замыкание. Особенно хорошо сопротивляются разрушающему действию электрической дуги контакты из металлокерамики, которая представляет собой смесь измельченных порошков меди с вольфрамом или с молибденом и серебра с вольфрамом. Такое соединение обладает одновременно хорошей электропроводностью вследствие использования меди или серебра и высокой температурой плавления благодаря использованию вольфрама или молибдена. (Контактные поверхности. Контактные сопротивления. 2 мет. тела соприкасаются не по всей видимой поверхности, а лишь по отдельным точкам (микровыступам). Сила контактного нажатия - этой силой контакты сжимают для обеспечения надежного контакта. Может создаваться при затяжке конактных болтов, при обжатии контактного наконечника кабеля или из-за деформации пружин контактной системы. При этом микровыступы, по которым произошел начальный контакт, деформируются, и при соприкосновении образуются др. выступы. Давление в разных точках поверхности контактных площадок в общем случае неодинаково и может вызвать как упругие, так и пластические деформации. Кажущаяся контактная поверхность - общая поверхность тела, с которой производится контакт. Поверхность, воспринимающая усилия - площадки, деформированные под действием контактного нажатия. Она неоднородна, одна ее часть покрыта пленками оксидов, другая - адгезионными и хемосорбиновыми слоями атомов кислорода или чисто металлической поверхностью. Для прохождения эл.тока поверхность, покрытая оксидными пленками, обладает большим электрическим сопротивлением, так как удельное сопротивление оксидов в несколько порядков выше удельных сопротивлений чистых металлов. Чем больше контактов в цепи, тем сильнее сопротивление. Через поверхность, покрытую адгезионными и хемосорбированными слоями кислорода, эл. ток может протекать за счет туннельного эффекта. Этот участок имеет квазиметаллический характер проводимости. Третья часть поверхности проводит ток в любом случае. Альфа-пятна - квазиметаллические и металлические поверхности (которые имеют проводимость). Рассмотрим однородный линейный проводник постоянного поперечного сечения, по которому протекает ток I. Между точками А и Б, находящимися на расстоянии l, измерим разность потенциалов U1, тогда активное сопротивление R1=U1/I. Разрежем проводник в средней части, затем соединим его, сжав силой P. При прохождении того же тока I получим разность потенциалов мажду А и Б U2<>U1. R2=U2/I. Rk=R1-R2 - переходное сопротивление контакта. Можно предположить, что увеличение сопротивления Rk произошло за счет наличия пленок на поверхности контакта и их сопротивления, однако, по опытным данным переходное сопротивление Rп оказывается >, чем Rпл. Вывод: кроме пленок существуют еще какие-либо причины возникновения переходных сопротивлений. Рассмотрим протекание тока через эл.контакт с одним альфа-пятном. Если на каком-либо удалении от альфа-пятна лини параллельны друг другу, то в непосредственной близости они искривляются и стягиваются к альфа-пятну. Область контакта, где линии искривляются, наз. областью стягивания. Поперечное сечение проводника используется не полностью для протекания эл.тока, что и вызывает доп. по сравнению с сопротивлением проводника активное сопротивление, которое наз. сопротивлением стягивания.) 6 Предельно допустимые температуры в конце короткого замыкания, которые обычно принимаются за основу при расчете устойчивости ЭА при КЗ: · для медных проводников, неизолированных или покрытых изоляцией органического происхождения, – 250 0С; · для медных проводников, покрытых изоляцией неорганического происхождения, – 350 0С; · для алюминиевых проводников – 200 0С. При таких больших температурах слой изоляции, непосредственно прилегающий к проводнику, повреждается, однако срок службы ЭА остается довольно большим и экономически приемлемым. При таких температурах, как 200…350 0С, особое внимание должно быть уделено уменьшению механической прочности и температурным деформациям частей ЭА во избежание неудовлетворительной работы ЭА.
7 Электродинамическая стойкость Аппарат должен выдерживать кратковременные не номинальные режимы электрической сети, такие, как короткое замыкание или перегрузка При коротком замыкании в сети через токоведущую часть аппарата могут протекать токи, в десятки раз превышающие номинальный. При взаимодействии этих токов с магнитным полем других токоведущих частей ЭА создаются электродинамические усилия (ЭДУ). Эти усилия стремятся деформировать как проводники токоведущих частей, так и изоляторы, на которых они крепятся. При номинальных токах эти усилия малы и ими можно пренебречь. Электродинамической стойкостью аппарата называется его способность противостоять ЭДУ, возникшим при прохождении токов к.з. Эта величина может выражаться либо непосредственно амплитудным значением тока iдин, при котором механические напряжения в деталях аппарата не выходят за пределы допустимых значений, либо кратностью этого тока относительно амплитуды номинального тока (расчет http://toe-kgeu.ru/eea/513-eea) 8 аппараты автоматики – реле, датчики, усилители, преобразователи и другие аппараты, осуществляющие функции контроля, усиления и преобразования электрических сигналов. Электромеханические реле — наиболее распространенный вид электрических реле. К ним относятся электромагнитные, магнитоэлектрические, индукционные, электротепловые, пьезоэлектрические, электро- и ферродинамические, магнитострикционные, вибрационные, электретные реле и ряд других.
Электромеханические реле реагируют на такие электрические параметры, как ток, напряжение, мощность, электрическое сопротивление цепи (активное, реактивное, полное) и т.п. В зависимости от выполняемой функции электромеханические реле подразделяют на логические и измерительные. 9 Электромеханическое реле-коммутационное устройство, предназначенное производить скачкообразные изменения в управляющих цепях. Эл.мех. реле подразделяются на 2 класса: -электромеханические -статические Эл. мех. реле-реле, работа которого основана на использовании относительного перемещения его элементов. Статическое реле-принцип работы которого не связан с использованием относительного перемещения его элементов. Эл.мех.реле явл. наиболее часто встречающимся на практике. К ним относятся: электромагнитные, магнито-электрические, индукционные, электро-тепловые, пьезо-электрические, электро- и ферро-динамические, магнитострикционные, вибрационные и т.д. Особое место среди них занимает герконовое реле-реле с магнитоуправляемыми герметизированными контактами. В зависимости от области применения эл.механические реле предназначаются для пром.автоматики, защиты эл.эн. систем в РЗиА. В зависимости от выполняемых функций эл.мех. реле подразделяются: -логические -измерительные Логические реле предназначены для срабатывания и отпускания (возврата исх. состояния) при изменении нормируемой воздействующей величины. Входная воздействующая величина-эл. величина, на которую реагирует реле, если она воздействует на реле при заданных условиях. Для пояснения разницы между логическим и измерительным реле сравнивают 2 реле, имеющих одну воздействующую величину-напряжение. В зависимости от того, возвращается ли реле, изменившее свое состояние под воздействием входной величины в прежнее состояние после устранения этого воздействия, реле подразделяются на: -одностабильные (возвращаются в исходное состояние) -двустабильные (для возврата необходимо предложить другое воздействие) Заданные значения выдержки называются уставкой выдержки времени. Промежуточные и указательные реле имеют ненормированное время, время нормируется у реле времени. Измерительные реле могут быть с независимой выдержкой времени (время не зависит от значения характеристической величины), с зависимой выдержкой времени и ограниченно зависимой выдержкой времени. Требования, предъявляемые к реле. 1. Для реле защиты энергосистем - это селективность, быстродействие, надежность. Под селективностью понимается способность реле отключать только поврежденный участок энергосистемы. Высокое быстродействие позволяет снизить последствия аварии, сохранить устойчивость системы при аварии и обеспечить высокое качество эл. энергии. Минимальное значение входного параметра, при котором реле срабатывает, называется чувствительность. 2. Для реле автоматики обычно предъявляются специфические требования, т.к. они работают в более жестких условиях и при больших количествах включений: 1000, 1200 вкл/час. Эти реле должны иметь высокую механическую и электрическую износостойкость, до 106-107 циклов работы. Также очень важна надежность работы этих реле. (Реле́ (фр. relais) — электрическое или электронное устройство (ключ), предназначенное для замыкания и размыкания различных участков электрических цепей при заданных изменениях электрических или неэлектрических входных воздействий. Обычно под этим термином подразумевается электромагнитное реле - электромеханическое устройство, замыкающее и/или размыкающее механические электрические контакты при подаче в обмотку реле электрического тока, порождающего магнитное поле, которое вызывает перемещения ферромагнитного якоря реле, связанного механически с контактами и последующее перемещение контактов коммутирует внешнюю электрическую цепь. Часто, реле также называют самые различные устройства, замыкающие или размыкающие контакты при изменении некоторой, не обязательно электрической величины. Это, например, устройства, чувствительные к температуре (тепловые реле), освещённости (фотореле), уровню звукового давления (акустические реле) и др. Также, часто реле называют различные таймеры, например, таймер указателя поворота автомобиля, таймеры включения/выключения различных приборов и устройств, например, бытовых приборов (реле времени). Особенности работы Работа электромагнитных реле основана на использовании электромагнитных сил, возникающих в металлическом сердечнике при прохождении тока по виткам его катушки. Детали реле монтируются на основании и закрываются крышкой. Над сердечником электромагнита установлен подвижный якорь (пластина) с одним или несколькими контактами. Напротив них находятся соответствующие парные неподвижные контакты. В исходном положении якорь удерживается пружиной. При подаче управляющего сигнала электромагнит притягивает якорь, преодолевая её усилие, и замыкает или размыкает контакты в зависимости от конструкции реле. После отключения управляющего напряжения пружина возвращает якорь в исходное положение. В некоторые модели, могут быть встроены электронные элементы. Это резистор, подключенный к обмотке катушки для более чёткого срабатывания реле, или (и) конденсатор, параллельный контактам для снижения искрения и помех. Управляемая цепь электрически никак не связана с управляющей (такая ситуация часто обозначается в электротехнике как сухой контакт). Более того в управляемой цепи величина тока может быть намного больше чем в управляющей. Источником управляющего сигнала могут быть: слаботочные электрические схемы (например дистанционного управления), различные датчики (света, давления, температуры и т. п.), и другие приборы которые на выходе имеют минимальные значения тока и напряжения. Таким образом, реле по сути выполняют роль дискретного усилителя тока, напряжения и мощности в электрической цепи. Это свойство реле, кстати, имело широкое применение в самых первых дискретных (цифровых) вычислительных машинах. Впоследствии реле в цифровой вычислительной технике были заменены сначала лампами, потом транзисторами и микросхемами — работающими в ключевом (переключательном) режиме. В настоящее время имеются попытки возродить релейные вычислительные машины с использованием нанотехнологий. В настоящее время в электронике и электротехнике реле используют в основном для управления большими токами. В цепях с небольшими токами для управления чаще всего применяются транзисторы или тиристоры. При работе со сверхбольшими токами (десятки-сотни ампер; например, при очистке металла методом электролиза) для исключения возможности пробояконтакты управляемой цепи исполняются с большой контактной площадью и погружаются в масло (так называемая «масляная ячейка»). Реле до сих пор очень широко применяются в бытовой электротехнике, в особенности для автоматического включения и выключения электродвигателей(пускозащитные реле), а также в электрических схемах автомобилей. Например, пускозащитное реле обязательно имеется в бытовом холодильнике, а также в стиральных машинах. В этих устройствах реле намного надёжнее электроники, так как оно устойчиво к броску тока при запуске электродвигателя и, особенно, к сильному броску напряжения при его отключении.) 10 Электромеханические реле времени. Принцип работы. Область применения. Эл.мех. реле времени. Схема защиты реле автоматики-часто требуется выдержка времени, когда выдержка устанавливается для предотвращения срабатывания защиты от пусковых токов. Стабильность выдержки времени при колебаниях напряжения, частоты питания, температуры окр. среды. Малая потребляемая мощность Масса, габариты Износостойкость Существуют реле времени с эл.магнитным и мех. замедлением. В 1м случае реле содержат П-образный магнитопровод и якорь с немагнитной прокладкой. Реле с мех. замедлением - воздействие на контактную систему с помощью замедляющего устройства в виде пневматического демпфера часового анкерного механизма. Пневматическое реле типа ПРВ применяется в системах РЗиА эл.привода металлорежущих станков и др. механизмов. Оно позволяет регулировать выдержку времени в диапазоне от 0,4 до 100 сек. с точностью +-10%. В анкерных механизмах замедляющая пружина заводится с помощью эл.магнита. Для создания выдержки времени в 20-30 мин. используются моторные реле времени, в состав которых эл.двигатель с заданной частотой вращения.
11 Тепловое реле Долговечность энергетического оборудования в значительной степени зависит от перегрузок во время работы. Для защиты оборудования от таковых перегрузок широко распространены тепловые реле с биметаллическим элементом. Биметаллический элемент состоит из 2х пластин с различным температурным коэффициентом расширения. Пластинки между собой жестко скреплены. При нагревании такой элемент изгибается в сторону материала с меньшим альфа. В качестве материала в биметаллических пластинах используют инвар (малые альфа) и хромоникелевую сталь (большие альфа). Нагрев пластины осуществляется за счет прохождения токоперегрузки: как только значения тока достигает тока уставки реле, контакты смыкаются, и реле срабатывает, подавая сигнал на отключение (сигнал на контактор). Основная характеристика теплового реле - это зависимость срабатывания от токонагрузки. При повышении токонагрузки выше заданного предела, пластина выгибается, и реле срабатывает. Тепловые реле - это электрические аппараты, предназначенные для защиты электродвигателей от токовой перегрузки. Наиболее распространенные типы тепловых реле - ТРП, ТРН, РТЛ и РТТ. 
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: ©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.
|
. Иногда электродинамическая стойкость оценивается действующими значениями тока за один период (Т = 0,02 с, f = 50 Гц) после начала КЗ.
Рис. 1. Характеристики управления аппаратов релейного действия электромеханических (а...в, д), статических электрических (г), одностабильных (а, 6, г, д), двустабильных (в), максимальных (а, б, г), минимальных (д), работающих на замыкание (а, г, д), работающих на размыкание (б):
