Барабанов лекции

-11-

1.КОНТАКТНЫЕ КОММУТАЦИОННЫЕ АППАРАТЫ

ИУСТРОЙСТВА

1.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Эта группа аппаратов и устройств электроавтоматики предназначены для коммутации силовых цепей и цепей управления посредством замыкания токопроводящих контактов. При размыкании цепи в межконтактном проме- жутке восстанавливается требуемая его электрическая прочность (электриче- ская прочность межконтактного промежутка - эта величина напряжения, вы- зывающая его пробой после размыкания, единица измерения - вольт). Разли- чают две группы контактных коммутационных АУ: автоматические и ручного управления. К автоматическим относятся: контакторы, всевозможные реле управления, в том числе герконы, шаговые искатели и другие. В аппаратуре ручного управления коммутация осуществляется непосредственно воздейст- вием усилия оператора на контакты, это рубильники, тумблеры, различные выключатели и переключатели.

Характерным представителем группы контактных коммутационных АУ является контактор. Конструктивная схема контактора приведена на рис. 1.1, где обозначено: 1 - дугогасительная камера; 2 - электрическая дуга; 3 - глав- ные контакты; 4 - катушка системы магнитного дутья; 5 - изоляционная пла- стина; 6 - пружина возврата; 7 - блок-контакты; 8 - катушка электромагнита; 9

-якорь электромагнита. Внешняя цепь: 10 - источник силового питания Ес; 11

-сопротивление нагрузки; 12 - кнопка “Стоп”; 13 - кнопка “Пуск”; 14 - источ- ник питания Еу цепи управления.

Рис. 1.1

Для срабатывания контактора на обмотку электромагнита при нажатии кнопки “Пуск” подается напряжение. В 0 катушке создается магнитный по- ток, который притягивает якорь к ее сердечнику. Он перемещается и пере- мещает (замыкает) главные контакты. Одновременно с этим взводится пружина возврата 6. Для размыкания снимается питание с катушки электро- магнита за счет размыкания цепи управления кнопкой “Стоп”. Катушка элек-

Обычные токоведущие части - это сплошные медные или латунные проводни- ки с сечением двух видов : прямоугольное и круглое.

Однако, как следует из формул (1.1), (1.2), при увеличении протекающе- го тока становится нецелесообразным применять сплошные токоведущие час- ти, так как это приводит к снижению плотности тока и излишнему расходу

раметров проводника. Для заданных I и Θ при выбранном его материале (ρ ,

γ) и режиме работы требуется определить d.

Рассмотрим нагрев токоведущих частей проводников в длительном ре- жиме при следующих допущениях:

а) температура проводника одинакова во всех точках; б) отвод тепла с торцов проводника не учитывается;

в) не учитываем энергию, идущую на излучение и конвекцию.

Общее уравнение нагрева токоведущих частей проводника с проходя- щим по нему током I имеет вид

где: Kпэ =1,1 - 1,3 - коэффициент поверхностного эффекта; Kбл =1,05 - 1,1 - коэффициент близости.

Если заданы Tдоп и размеры проводника, то

a

При другом характере тока нагрузки определяется его эквивалентное значение Iнэ , по которому в соответствии с выражением (1.7) определяются параметры проводника. В повторно-кратковременном режиме

где Iн - ток в проводнике; tн , tп - соответственно время протекания тока и

паузы.

Для кратковременного режима

Iнэ = Iн2 [1− exp−( tн τ )] .

1.3. СИСТЕМА МАГНИТНОГО ДУТЬЯ

Дуга на контактах коммутирующего аппарата возникает в двух случа- ях: при пробое промежутка между контактами и при размыкании контактов. Полагают [1], что минимальными условиями возникновения хотя бы неус- тойчивой дуги являются: I ≈ 0,5 А; U ≥ 15-20 В. Для определения условия гашения дуги следует рассмотреть взаимное расположение вольт-амперных характеристик дуги и коммутируемого участка.

Статическая вольт-амперная характеристика свободной дуги в воздухе выражается следующей эмпирической формулой

Uд ≈ Uоэ+ lд (92 + 0,092Vд ) ,

Iд

-19-

тивления путем увеличения ее длины. Сущность его заключается в следующем. В цепь главных контактов (рис.1.4) вводят катушку. При размы- кании главных контактов возникает бросок тока, в катушке создаётся магнит- ный поток, который, взаимодействуя с дугой, представляющей проводник с током, вызывает её перемещение в дугогасительную камеру. Она растягива- ется на пластинах камеры, значительно увеличивая её сопротивление. В ре-

включении катушки, определя- ется, Н

где w - число витков в катушке; lд - длина дуги; Iн - коммути-

руемый ток.

При включении катушки магнитного дутья параллельно источнику пита- ния нагрузку сила взаимодействия потока с дугой определяется

включении используется крайне редко по конструктивным и эксплуатацион- ным факторам. Она должна выполняться из тонкого провода с большим коли- чеством витков.

1.4. КОНТАКТЫ

Основное требование, предъявляемое к контактам - высокая механиче- ская и электрическая прочность (см. введение).

Краткая классификация:

1.По величине коммутируемого тока (для контакторов) а) силовые (главные) I > 1 - 5 А;

б) блок-контакты I <1 А.

2.По изменению положения:

а) замыкающие ; б) размыкающие ;

в) переключающие .

3. По конструкции (рис. 1.5): а) точечные;

-20-

б) линейные; в) плоскостные.

Расчет контактов состоит в определении сопротивления контактного пе-

где Fк - допустимое усилие поджатия контактов; a - конструктивный коэф- фициент, для точечных а = 0,5, для линейных а = 0,5-0,7, для плоскостных

а =1 .

Рис. 1.5

Значения K0 для различных материалов определяются по табл. 1.1. Пре- дельное значение сопротивления контактов определяется

Rкдоп = Uдоп ,

I

где I - коммутируемый ток; Uдоп = (0,5-0,7)U1 - падение напряжения на контактах определяется по табл. 1.2.

Сначала определяется Rк , далее выбирается конструкция, а затем Fк . При замыкании контактов окисная пленка разрушается продавливанием ме- ханическими силами и пробоем за счет разности электрических потенциалов на контактах.