Скачать: el.-apparaty.zip [77,63 Kb] (cкачиваний: 12)  

Электрические и электронные аппараты

1. Определение ЭДУ. Методы расчета ЭДУ

2. ЭДУ между параллельными проводниками

3. ЭДУ в месте изменения сечения проводников

4. ЭДУ в витке, катушке и между катушками

5. ЭДУ при переменном токе однофазной цепи. Динамическая стойкость аппаратов

6. Потери в токоведущих частях электроаппарата

7. Потери в нетоковедущих ферромагнитных частях электроаппарата

8. Нагрев и охлаждение однородного проводника при продолжительном режиме работы

9. Нагрев и охлаждение проводника при кратковременном режиме работы

10.Нагрев и охлаждение проводника при повторно-кратковременном режиме работы

11.Электрические контакты

12.Способы гашения дуги в электрических аппаратах

13.Электромагнитное реле тока и напряжения

14.Тепловое реле

15.Предохранители низкого и высокого напряжения

16.Масляные выключатели

17.Вакуумные выключатели

18.Автоматические воздушные выключатели. Классификация и основные параметры

19.Разъединители, отделители и короткозамыкатели

20.Измерительные трансформаторы: тока и напряжения. Конструкция, назначение

21.Емкостные делители напряжения. Конструкция, назначение

22.Трубчатые разрядники. Конструкция, назначение

23.Ограничители перенапряжения. Конструкция, назначение

24.Реакторы бетонные и масляные. Конструкция, назначение

25.Сдвоенные реакторы. Конструкция и назначение

1. Электродинамические усилия ЭА.

Усилия, возникающие при взаимод-ии токов с магн. полями других токоведущих частей аппарата наз. электродинамич. усилиями (ЭДУ).

При КЗ в сети через токоведущую часть аппарата мо­гут проходить токи, в 10 раз>ном-го. При взаимод-ии этих I с магнитным по­лем др. токоведущих частей ЭА создаются ЭДУ. Эти усилия стремятся деформировать как проводники токоведущих частей, так и изоляторы, на кот они крепятся. При ном токах эти усилия малы и ими можно пренебречь.

Методы расчета ЭДУ.

Для расчета ЭДУ используются 2 метода.

В первом ЭДУ опред-ся как результат взаимодействия проводника с током и магнитного поля по правилу Ампера. На элементарный проводник длиной dl, с током I,находящийся в магн поле с индукцией В, Тл, создан­ной другим проводником (рис. ЭА-1,а), действует усилие:dP=IB dl;или dP=iB dl sinβ,где β— угол между векторами эл-та dlи индукции В. За направление dl принимается направление тока в эл-те. Направление индукции В, создаваемой другим про­водником, опред-ся по правилу буравчика, а направ­ление усилия— по правилу левой руки. Для определения полного ЭДУ, действ-го на проводник длиной l, суммируются усилия, действующие на все его эл-ты:

При произв-ом распол-ии пров-ков в одной плоскости β=90° и (1) упрощается: . Этот метод рекомендуется применять тогда, ког­да индукцию в любой точке проводника можно найти ана­литически, используя закон Био-Савара-Лапласа.

Второй методоснован на использовании энергетич баланса системы проводников с током. Если пре­небречь электростатич энергией системы и принять, что при деформации токоведущ контуров или их перемещении под действием ЭДУ токи в них неизменны, то уси­лие находят по ур-ю: P=dW/dx, где W– электромагн. энергия; х—возм-ое пере­мещ в направлении действия усилия.Усилие опред-ся частной производ­ной от электромагнитной энергии данной системы по ко­ординате, в направлении к-рой оно действует. Эта ф-ла получила название энергетической.

Электромагнитная энергия системы обусловлена как энергией магнитного поля каждого изолированного конту­ра, так и энергией, определяемой магнитной связью м-у контурами, и для двух взаимосвязанных контуров W= (1/2) L₁ i₁² + (1/2) L₂ i₂² + Mi₁i₂, (1),где L₁, L₂ - индуктивности изолированных контуров; i₁, i₂— токи, протекающие в них; М — взаимная L. Первые два члена ур-я определяют энергию не­зависимых контуров, а третий член опр-ет энергию, обусловленную их магн связью. Ур-е (1) позволяет рассчитать как усилия, дей­ствующие в изолированном контуре, так и усилие взаимо­действия одного контура с другими.

Усилие внутри одного независимого контура: Р = dW/dx = (1/2) i² дL/дх.

При расчете усилия взаимод-ия контуров считаем, что энергия изменяется только в рез-те изменения взаимного расположения контуров. Энергия, обусловлен­ная их собственной L, считается неизменной. Токи в контурах не зави­сят от их деформаций или их перемещения под действием усилий. Усилие взаимод-ия между двумя контурами Р = dW/дх = i₁ i₂ дМ/дх.

Этот м-д удобен, когда известна аналити­ч завис-сть L или взаимной L от геом-их размеров.

2. Усилия между параллельными проводниками

Рассм-им бесконечно тонкие проводники конечной длины (рис ЭА-3,а) . Здесь легко аналит-ки най­ти индукцию в любой точке простр-ва, и для опред-я усилия воспользу­емся первым методом. Согласно з-ну Био-Савара-Лапласа элемент-я индукция от эл-та тока i₁dy в месте распол-я эл-та dx

Полная индукция от проводникаl₁ в месте расположе­ния элемента dx

Усилие взаимодействия междупроводником l₁ и эле­ментом dx

dP_x = Bi₂ dx =(μ₀ /4π) (cosα1 + cosα2 / a )i₁i₂dx.

Если l₁ = l₂ = l ,то , здесь произведение - коэффициент контура k, зависит только от размеров про­водников и их расположения. Тогда

P_X = 10^-7 k i₁i₂ (1)

Если расстояние между проводниками значительно меньше их длины, т. е. а/l << 1, то k можно принять равным 2l / а (случай бесконечно длинных шин). При а / l ≤ 0,1 и k = 2l/арасчет по (1) дает погрешность, не превышаю­щую 5 %. Для двух произвольно расположенных парал­лельных проводников разной длины (рис ЭА-3,б) получена ф-ла

k= (∑D -∑S)/a= ((D1 + D2) – (S1 + S2))/a,

где ∑D - суммадиагоналей трапеции, построенной по размерам взаимодействующих проводников; ∑S — суммар­ная длина боковых сторон этой трапеции; а — расстояние между проводниками. Необх-мо указать, что при взаи­модействии как угодно параллельно расположенных про­водников разной длины силы, действующие на них, одина­ковы. Точки приложения равнодействующих сил не нахо­дятся в их середине и определяются графоаналитическим путем. Рассмотрим определение точки приложения равно­действующей для отрезка I. Отрезок I разбивается на участки (рис. ЭА-4,а), длина к-рых тем меньше, чем боль­ше ожидаемое значение индукции на участке. После этого находятся ЭДУ P_{1-2 ,} Р_2-3 , Р_3-4 , действующие между участ­ками 1—2, 2—3, 3—4 и проводником II и приложенные посредине этих участков. Для этого вектор P_1-2 продолжа­ем на длину, равную Р_2-3, а вектор Р_2-3 — на длину, рав­ную P_1-2. На полученных отрезках строится прямоуголь­ник (рис ЭА-4,б). Конец вектора P_1-2соединяется с нижней правой вершиной, а конец вектора Р_2-3 с нижней левой вер­шиной прямоугольника. Прямая, проведенная параллельно вектору P_1-2 через точку пересечения А₁ является резуль­тирующим вектором P_1-3 с точкой приложения А. Анало­гично находится равнодействующая векторов P_1-3 и P_3-4 с точкой приложения Б. При нахождении ЭДУ было принято, что сечение про­водников бесконечно мало и весь ток идет по их геомет­рической оси. В действительности сечение проводников всегда конечно. Круглая и кольцевая формы сечения про­водников не влияют на ЭДУ, так как магнитные силовые линии вокруг проводников и в этом случае представляют собой окружности и можно считать, что ток сосредоточен в геометрической оси проводника, Следует отметить, что поверхностный эффект в проводниках круглого сечения не сказывается на ЭДУ, а эффект близости, смещающий токи в проводниках, вызывает увеличение ЭДУ при встречных и уменьшение при согласных токах.

При прямоугольной форме сечения его размеры влия­ют на ЭДУ, так как магнитные силовые линии около про­водников являются не окружностями, а овалами. Это влия­ние учитывается с помощью кривых Двайта, по которым находится коэффициент формы k_Ф , после чего значение ЭДУ находится как P = 10^-7 k k_Ф i₁ i₂

В парал-но лежащих проводниках в том случае, если токи в пров-ках противоположны, то они отталкиваются друг от друга, если токи текут в одном направлении, то пров-ки притягиваются.

3. Усилия вместе изменения сеченияпроводника

Рассмотрим линии тока при переходе из проводника малого сечения в проводник большого сечения и их симметричном расположении (рис. ЭА-8). При изменении сечения проводника линии тока искривляются

Ток i, взаимодействуя с индукцией В, создает усилие Р, имеющее продольную P₂ и поперечную P₁ составляющие. Про­дольная составляющая стремится разо­рвать место перехода вдоль оси провод­ника и направлена в сторону большего сечения

ЭДУ, возникающее при изменении сечения, зависит только от соотноше­ния конечного и начального радиусов и не зависит от формы перехода провод-ка.

В электрических аппаратах при переходе тока из одного контакта в другой происходит искривление линий тока, аналогичное рассмотрен­ному.

При номинальных токах усилие Р невелико, а при токах КЗ может достигать многих десятков килоньютон.

Для того чтобы при протекании токов КЗ один контакт не отбрасывался от другого, контактное нажатие Р_K должно быть больше усилия отброса Р, что достигается применением соответствующих контактных пружин.

4. Усилия в витке, катушке и между катушками

ЭДУ в витке. В элементарн. витке воз-ют. два вида ЭДУ: радиальные (стремится увеличить диаметр витка) и касательные (направлены по касательной и стремятся разорвать проводник в любой его части). Если имеются два витка, то они притягиваются если токи в витках совпадают и отталкиваются, если токи в витках не сопрад-ют. Индуктивность, Гн, кругового витка (рис. ЭА-6) при r/R≤0,25 определяется с точностью до 1 % по формуле

(1)При определении ЭДУ пользуются энергетическим методом. Уси­лие, действующее в витке, направлено по радиусу, посколь­ку с ростом радиуса возрастает индуктивность, т.е. электромагнитная энергия проводника. Это усилие

(2), (2) с учетом (1)

Усилие P_R приложено к окружности длиной 2pR. При расчете электродин стойкости необх знать усилие P_q, действ-е в сечении витка и стремящееся его разорвать.

(4)

Если виток состоит из w витков, обтекаемых одним то­ком, то индуктивность увеличивается в w² раз и разрыва­ющее усилие

где r — радиус сечения окружности, охватывающей w вит­ков.

Если круговой виток находится в магн поле, соз­дав-ом другими проводниками, то кроме рассчит-го возникает доп. усилие в рез-те взаимод-я тока витка с этим внешним полем.

ЭДУ в катушке. ЭДУ в катушке направлены так, чтобы ее потокосцепление возрастало. Они стремятся сжать катушку по высоте и толщине и увеличить ее сред­ний диаметр. Для нахожд-я усилий в точках, определяют ин­дукцию в этих точках и проводят расчет по

ЭДУ между витками и между катушками. Усилие взаимодействия двух круговых витков (рис.ЭА-7). Если расст м-у витками соизмеримо с диа­метрами и последние мало отличаются друг от друга то вертик-я и гориз-я составляющая усилия, действующего на виток с током i₂

, , где c=R₂-R₁.

Max значения гориз-е усилие достигает при R₂/R₁=1, когда ра­диусы витков одинаковы. По мере уменьшения расстояния у вертикальная составляющая увеличивается.

Усилие взаимодействия между двумя катушками

Для расчета усилий, действующих между цилиндриче­скими катушками, пользуются ф-лой , где взаимная индуктивность М между двумя катушками с токами i₁ и i₂ и числами витков w₁ и w₂ : М = Y/i₁ = w₂Ф/i₁,

Здесь Ф-поток, пронизывающий вторую катушку; i₁- ток в первой катушке.

Если Λ — магнитная провод-сть, определяющая поток Ф, то Ф=F₁Λ,где F₁=i_lw_l - МДС первой катушки. Тогда М = w₂F_l Λ /i₁ = w₁ w₂ Λ .

5. ЭДУ припеременном токе однофазной цепи. Динам. Стойкость аппаратов

При расчёте контакторов, автоматов защиты и др. аппаратов защиты необх-мо учит-ть большие ЭДУ, действ. в их токоведущих частях в режиме КЗ.

Однофазная цепь. i = I_m sinwt , где I_m — амплитудное значение тока; w — угловая частота

При одинаковом направлении тока проводники притя­гиваются с усилием

, P_m – maxзначение усилия, равное 10^-7 kI² _m

Усилие имеет постоянную составляю­щую Р_m/2 и переменную составляющую двойной частоты (P_m/2)cos 2wt. Среднее значение усилия за период

; где c=10^-7k, I — действующее значение тока

Среднее значение ЭДУ проп-но квадрату действ-го знач-я тока. Изменение усилия во времени при ~ токе в однофазной це­пи (рис. ЭА-11) происходит без изменения своего знака.Частота изменения ЭДУ в два раза больше частоты изменения тока.

Иногда ВКЛ ЭА происх при наличии КЗ в цепи нагрузки. Обычно в сетях высокого U активное R и L цепи свя­заны соотнош-ем wL>>R. Если ВКЛ в момент времени, когда принужд сост-ая тока inp = 0, то своб сост-ей в цепи не возникает и апер-я сост-ая отсутствует (рис. ЭА-12,а). Если ВКЛ в др момент времени, то возникает своб. апер-я сост-я, кот в момент t=0 равна и обратна по знаку принужд сост-ей (рис. ЭА-12,6). Причина возникн-я апер-ой сост-ей – наличие в цепи L. Энергия в L – Li²/2 не может меняться скачком Если при t=0 ток i_{о пр} ≠0, то возникает своб ток i_СВ = -i_ПР. Своб сост-я спадает во времени по закону i_св =i_св0e^-t/Tа, гдеT_a=L/R-пост-ая времени апер-ой состав­ляющей тока цепи. Наиб. апер-я сост-я появляется при условии t=0; i_{о пр}= -I_{m пр} (рис. ЭА-12,в). Тогда: i = I_{m пр}(е^-t/Ta-cos wt).

Через время t = p/w ток в цепи максим-ен, кот наз-ся ударным,i_уд=I_mпр(1+e^-(R/L)p/w))k_уд I_{m пр};

k_уд =1+e^-p/(wT)

При U>1000ВT_a = 0,05с, k_уд=1,8 , при U<1000В Т_амного меньше, k_уд=1,3

При наличии апер-ой сост-ей IЭДУ опред-ся Р = 10-⁷ kI² _mпр ( е^-t/T-cos wt)² (рис ЭА-13).

Р_m = 10^-7kk² _уд I²_mпр = 3,24 • 10^-7 I² _{m ПР}.

Электродинамическая стойкость аппаратов. Эл.-дин. стойкостью аппаратов наз. способность ЭА переносить максим. ЭДУ, кот. может возникнуть. Механ прочность элементов конструкции ЭА зависит от знач-я ЭДУ, его направ-я, дли­т-ти возд-я и крутизны нарастания. Расчеты прочности конструкций ве­дутся по макс. знач-ю ЭДУ, хотя действует оно кратковременно.В 1фазных установках расчет ЭДУ ведется по удар­ному току КЗ. Если КЗ произошло вблизи генератора, то за расчетное значение берется амплитуда ударного тока генератора в переходном режиме. Для трехфазного аппарата зарасчетный ток берется i_уд = k_удI_m3, где ток I_m3 — амплитуда периодической сост-ей то­ка 3фазного КЗ. (k_уд - коэфф. ударного тока. =1,8 в установках выс. напр-ия, =1,3 в устан-ах низк. напр-ия) Расчет ЭлДин стойкости проводится для проводников средней фазы, на кот действ. наиб значения ЭДУ. Механ-е напряжения в проводни­ковых материалах не должны превышать 140 МПа. Изоляция ЭА откр. исп-я (IP00) подверг-ся возд-ю как ЭДУ, так и доп. нагрузок - ветра, гололеда, влаги, натя­жения подводящих проводн. и т.д. Изол-я ЭА гермет-го исп-я (IP67) – действию ЭДУ. Поэтому в I случае результир нагрузка на изоляторы берется в 3 раза < разрушающей, во II случае-в1,5-1,7 раза.

6. потери в токоведущих частях аппаратов

В токоведущих, изолирующих и конструктивных дета­лях ЭА возникают потери эл. энергии в виде тепла вследствие их нагрева. В общем случае тепловая энер­гия частично расх-ся на повышение t° ЭА и частично рассеивается в окружающей среде. При повышении t° происходит ускоренное старение изоляции проводников и уменьшение их механ прочности. Срок службы изоляции при возрастании длительной температуры на 8⁰С выше ном сокращается в 2 раза. Нагрев токоведущих частей и изоляции ЭА определяет его надежность. Во всех возм-ых режимах работы t° их дол­жна быть < значений, при кот обеспеч-ся заданная длит-ть работы ЭА.

Потери в токоведущих частях. В аппаратах пост. тока нагрев происходит только за счет потерь в активном R токоведущей цепи. Энергия выдел-ся в проводнике от 0 до t, W=∫i²Rdt (Дж).

При пост. токе R=ρl/S. R проводника различно при пост. и ~ токе из-за поверхностного эффекта и эффекта близости. При переменном токе R= R_постk_доб где k_доб - коэффициент доба­вочных потерь, вызванных поверхностным эффектом и эффектом бли­зости.

Поверхностный эффект. ~ ток, текущий по проводнику, создает ~ магнитное поле, кот., пересекая тело проводника, наводит в нем ЭДС. Эта ЭДС создает вихревые токи, которые геом-ки суммируются с основным ~ током. В рез-тате на­иб. плотность тока наблюд-ся на поверхности проводника. Чем больше частота тока и меньше удельн. сопр-ие провод-ка, тем сильнее проявл-ся пов-ый эффект и больше коэф-нт потерь, обусловленный этим эффектом. По мере перемещения к центру плотность тока быстро спадает.

Эффект близости. Магнитное поле соседнего проводника пересекает данный проводник и наводит в нем ЭДС. Эта ЭДС создает ток в теле проводника, который геометрически складывается с основным током. В результате ток по сечению распред-ся неравномерно. Отношение R проводника, находящегося в магнитном поле других проводников, к R уединенного проводника называется коэфф. близости. Аналогично поверхн-му эффекту, эффект близости усиливает­ся с f тока, электрич. проводимостью материала. Коэфф. близости зависит от формы, взаимн. распол-я проводников и направ-я токов в них. Чем ближе распол-ны проводники друг к другу, тем сильнее магн. поле от соседне­го проводника и тем больше эффект близости.

7. потери в нетоковедущих ферромагнитных частях аппаратов

При ~ токе появляются активные потери в ферромагнитных конструкционных дет., распол-ых в ~ магн по­ле. ~ магн. поток пересекает ферромагн. детали, и в них наводятся вихревые токи. Вихревые I могут нагревать эти детали до высоких t° и создавать доп. потери энергии.

Полные потери в стали магнитопровода Р_ст на гистерезис и вихре­вые токи находят по ф-леР_ст = (χ_Г -В_m^1,6+ χ_ВВ_m² )f G , где В_m – макс. знач-е магн. индукции в магнитопроводе; χ_Ги χ_В – коэф-ты потерь от гистерезиса (1,8-2,6 в зав-ти от марки стали) и вихревых токов (0,4-1,2); G- масса магнитопровода; f- частота тока.

Для уменьш. потерь в массивных ферромагн. деталях применяются следующие методы:

1. увеличивается расстояние от проводника с током до ферромагнитной детали; при этом уменьшается пронизывающий ее магнитный поток;

2. на пути магн. потока вводят немагн. зазор – возр-ет магн. сопрот. и уменьш-ся магн поток;

3. на пути потока устан-ся КЗ-ый виток– возр-ет магн. сопрот. и уменьш-ся магн поток;

4. при ном. I>100 А конструкционные детали из­готавливаются из немагнитных материалов: алюминиевых сплавов, лату­ни, немагнитного чугуна и др.

В аппаратах ~ тока высокого напряжения помимо потерь, в проводниковых и ферромагн матер-ах необх. учит. потери в изоляции проводов и изолирующих деталях P = 2πfCU²tgδ , где С- емкость изоляции; U- действующее; tgδ- тангенс угла диэл-их потерь в изоляции, с - ёмкость изоляции

Пр-сс нагрева считается устан-ся, если с те­чением времени температура частей аппарата не изменя­ется. t° может считаться устан-ся, если за 1 ч нагрева она возрастет не более чем на 1 °С. В уста­новившемся режиме все выдел-ся тепло отдается в окружающее пр-во. При включении под воздействием I проходящего через ЭА в нем начинает выделяться тепло и по мере нагрева часть его тепла передается в окр. среду. Чем сильнее нагревается ЭА, тем большее кол-во тепла он отдает. При t° когда кол-во выделяемого тепла равна кол-ву тепла отдаваемую в окр. среду наступает установившийся режим.

8. Нагрев и охлаждение проводника при продолжительном режиме работы

Продолжительным режимом (условное обозначение S1) наз. режим, при кот. время работы ЭА при практически неизменны нагрузке и темп-ре охлаждающей среды достаточно для нагрева всех его частей до практически установившейся темп-ры. Режим характеризуется неизменными потерями в течение всего времени работы (рис ЭА 14). После ВКЛ ЭА температура его элементов не сразу достигает установившихся значений. Тепло, выделя­емое в аппарате, частично отдается в окружающее прост­ранство, частично идет на повышение его температуры. Процесс нагрева считается установившимся, если с течением вр-ни темп-ра апп-та не изм-ся. В установ. режиме всё выделенное тепло отводится в окружающее простр-во. При ВКЛ апп-та темп-ра равна 0. Под действием тока в нём начинает выдел-ся тепло. Чем сильнее нагр. апп. тем большее кол-во тепла он отдаёт. При темпер-ре когда кол-во выделяемого в апп-те тепла равно кол-ву тепла, отдаваемого в окр. среду, наступает установившийся режим (плавное нарастание по экс-те до опр. значения - нагрев, плавное спадание - охлаждение).

9. Нагрев и охлаждение проводника при кратковременном режиме работы

Кратковрем-ым режимом работы (S2) назыв. режим, при кот. периоды неизменной нагрузки чеедуются с периодами ОТКЛ, причём за время работы темп-ра частей ЭА не успевает достигнуть установ-ся значения, а за время пауз (ОТКЛ) ЭА охлаждается до практически холодного состояния, т.е. до практически устан-ся темп-ры, отличающейся от темп-ры окр. среды не более чем на 1 градус. (рис. ЭА 14). Для хар-ки кратковрем-го режима вводит­ся понятие коэф-та перегрузки кот. показывает, во сколько раз может возрасти допустимая нагрузка по току при кратковрем-ом режиме по сравне­нию с длит. режимом.

10. Нагрев и охлаждение проводника при повторно-кратковременном режиме работы

Перемежающийся и ПК ре­жимы работы. При перемежающемся режиме проходящий ч-з ЭА ток циклически меняется, не спадая до ну­левого значения (рис ЭА-15). В течение времени работы t_p1 через аппарат проходит неизменный ток I_p1. Установившее­ся повышение температуры при этом токе равно т_У1. В те­чение времени t_p2 через аппарат проходит неизменный ток I_р2. Этому току соответствует установившееся превышение температуры т_У2

Поскольку I_p1> Iр2, то в течение времени tP2 аппарат охлаждается.</sub>

Через некоторое время макс. т_mах и минимальные t_min превышения температуры соседних циклов ста­нут одинаковыми. Наступит так называемый квазистацио­нарный режим. Для этого режима в конце интервала t_p1превышение температуры достигает т_max. В течение времени t_p2 ЭА охлаждается. Значение т_mах не должно превышатьмаксимально до­пустимоепревышение температуры т_доп.

Частным случаем перемеж-ся режима является ПКР, при котором I_р2 = 0. От­резок времени t_p2называется временем паузы t_п. Поскольку I_Р2 = 0, то т_У2 = 0. ПКР хар-ся про­должит-ю включения ПВ или ПВ%:

При неизменном значении ПВ% коэффициент перегруз­ки по току р и ток I_p зависят от отношения t_p/Т. Таким об­разом, при возрастании отношения t_р/T тепловая нагрузка аппарата увеличивается, а коэф перегрузки по току уменьшается.

В электрических аппаратах токи КЗ могут в 10- 20 раз превышать токи длительного режима. Для уменьшения температуры проводников длительность прохождения то­ков КЗ ограничивается защитными средствами до 4- 5 с. С учетом этой длительности допустимая температура про­водников при КЗ значительно выше, чем в длительном ре­жиме. Температура проводников при КЗ может достигать больших значений (300 °С). Поэтому необходимо учитывать изменение как сопротивления проводника R, так и удель­ной его теплоемкости с от температуры. R= k_доб ρ₀ l (1+αθ)/q

где k_доб- коэффициент добавочных потерь в проводнике; ρ₀- его удельное сопротивление при 0°С; q и l- сечение и длина проводника, α- коэф теплоотдачи.

Зависимость удельной теплоемкости от температуры может быть выражена . с= с₀(1+ βθ)

где с₀ - удельная теплоемкость проводника при О °С; β- температурный коэффициент теплоемкости.

11. Электрические к-ты

Эл. к-том наз-ся соед-е двух проводников, позволяющее проводить ток между ними. Соприкасающиеся проводники называются к-тами или к-тными деталями. Эл. ток проходит м-у к-ми только в отд-ых точках, в кот- их поверх-ти касаются. Из-за нажатия Р одного к-та на др. вершины выступов деформи­руются и образуются площадки действит касания к-ов. Контактные пов-ти всегда имеют шероховатости, след-но ток проходит м/у ними только в отдельных точках, где эти пов-ти соприк-ся. По форме контактирования различают три вида: точечный, линейный и поверх-ый

В зоне перехода от одной детали к другой имеет место большое эл. сопрот-ие, кот наз-ся перех. сопр-ем контакта и оно обусловлено явлением стягивания, иногда перех. сопр-ие наз. сопр-ем стягивания.R_пер=е/рⁿ (е-коэф., завис. от материала и формы контакта, р- сила сжатия контакта, n - показатель степени ,хар-ий число точек соприкосновения).

Три фазы работы контактов: замыкание, замкнутое состояние, размыкание.

Одноточечный к-т при­м-ся только при малых I<20 А. При больших I>100 А прим-ся многоточечный к-т. В многоточеч­ном к-те переход­ное сопротивление при неиз­менном нажатии меньше, чем у одноточечного к-та. Нажатие в каждой кон­т-ой площадке уменьшается. Кол-во конт-ых переходов увел-ся с ростом нажатия по весьма слож­ному закону. Переходное R многоточечного к-та выражается ф-лой, получ эксперим-но: , где т=0,7..1; k- постоянная, зависящая от конструкции к-та.

Для защиты к-тов от воздействия окр. среды они могут быть размещены в герметичном баллоне с инертным газом. Эти к-ты получили название герконов.

Контакт-ые соединения бывают: разрывные, неразрывные, разъёмные, неразъёмные.

К материалам к-тов современных ЭА предъяв-ся след. требования:высокие электрическая проводимость и теплопровод­ность;высокая коррозионная стойкость в воздушной и дру­гих средах; стойкость против образования пленок с высоким электрическим сопротивлением; малая твердость для уменьшения необходимой силы нажатия;

высокая твердость для уменьшения механического износа при частых включениях и отключениях; малая эрозия; высокая дугостойкость (температура плавления); высокие значения тока и напряжения, необходимые для дугообразования;простота обработки, низкая стоимость.

12. Способы гашения эл. дуги

Задача ДУ (дугогасящих устр-в) состоит в том, чтобы обеспечить гашение дуги за малое время с допустимым уровнем перенапряжений, при ма­лом износе частей аппарата, при мин. объеме раскал-ых газов, с мин. звуковым и световым эффектами.

Для гашения дуги необ-мо: 1.увеличить её длину (раст-ие м/у конт-ми), 2.увел интенсивность охлаждения дуги, 3.уве. давление, 4. разряжение дуги. В ЭА низкого U-ия прим-ют ДУ с узкой щелью, т.е. дугу заставляют гореть м/у стенками, имеющими кривол-ую форму (мат-ал: керамика)

Перемещение дуги под воздействием магн. по­ля. (Эл-магн. дутьё) Если поместить дугу в манг. поле катушки, намотанной на Ме-ий сердечник, то магн. поле втягивает дугу, кот. увел-ся в размере и гаснет. ДУ с последов. катушкой исп-ся при малых токах, а с //-ой - при больших. Эл. дуга является проводни­ком с током, который может взаимодействовать с магн. полем. Сила взаимодействия между током дуги и магн. полем перемещает дугу, создается так называемое магн. дутье. Воздействовать на дугу можно и магн. полем по­ст. магнита. При этом отсутствуют затраты энергии на создание магн. поля; резко сокращается расход меди на контактор; отсутствует подогрев к-тов от кат-ки. ДУ с пост. магнитом обладает высокой надеж-ю и может исп-ся при любых значениях I. Гаш-е дуги с пом. дугогас. решетки.В дугогасит. реш-ке для гаш-я дуги используется околоэлектродное падение Uэ (в ЭА по­ст. тока) и околокатодная эл. прочность (в ЭА перем. тока). В решетке на рис. ЭА-32,а дуга выво­дится на пластины и делится между ними с помощью маг­н. поля напряженностью, создаваемого специаль­ной системой. В решетке рис.б дуга втягивается в ре­шетку за счет ЭДУ, возникающих в контуре 1,3,2, и за счет усилий, действ-их на дугу, благодаря наличию ферромагн-х пластин 5. Сила, действ-я на дугу, перемещает ее в реш-ку и пре­пятствует выходу дуги из нее. Эта сила пропорциональна току и производной потока по пере­мещению. Это – большое дост-во ферромаг. пластин. Нед-ок : прогорание пластин в повт.-кратковрем. режиме при I ≥ 600 А. При частых комм-ях ном. тока пластины нагреваются до очень высокой температуры и возможно даже их прогорание. Гаш. дуги высоким давлением. С ростом дав­ления возрастает плотность газа, при этом увеличиваются теплопроводность и отвод тепла от дуги. На этом принципе основано гашение дуги в предохр-х и др. ЭА низкого U. Внутрен­ний объем предохр-ля герметизирован. При перегора­ний дуга загорается и выделяет энергию, которая расходуется на повышение давления в предохр.. В некоторых ЭА стенки дугогасящей камеры делаются из газогенерирующих материалов - фибры. Благодаря вы­сокой t° дуги стенки выд-ют газ, и дав­ление поднимается до 10—15 МПа за доли полупериода. Гашение эл. дуги в потоке сжатого газа. В ЭА. высокого U комм-ся токи в 10 кА при U до 1 МВ. Используется воздей­ствие на эл. дугу потока сжатого воздуха, элегаза (SF₆). Автопнев­матические элегазовые ДУ. В выключателе поддерживает­ся давление 0,35 МПа, при котором температура сжижения элегаза составляет —40 °С. При отключении выключателя его механизм воздействует на поршневое устройство, созда­ющее в зоне горения дуги давление 0,7—0,8 МПа. При этом обеспечивается надежное гашение дуги: сжатый газ с выс. плотн. и теплопров. обтекает дугу, охлаждает её иразбивает на ряд коротких. В настоящее вре­мя воздушные ДУ вытесняются элегазовыми. Гаш. дуги в трансф. масле. дуга горит в объеме заполн-ом тр. маслом. Под действ. энергии дуги происх. взрывоподобное разлож-е масла на H₂ и пары масла. H₂ обладает высокой теплопров-ю. t° газа достигает 2000-3000 К, давление поднимается до 2-4 МПа. Чем больше отключаемый I, тем быстрее происх. гашение. При малом I про­цесс гашения затягивается, и для его ускорения необходи­мы специальные меры. Гашение дуги в вакуумной среде. В вакуумном ДУ к-ты расходятся в среде с давлением 10^-4Па, при котором плотность воздуха мала. При таких условиях эл. пробой между электродам затруднен из-за отсутствия носителей зарядов. Пробивное U про­межутка длиной 1 мм в вакууме достигает 100 кВ.Дост-вом этого ДУ является высокая скорость восстановления эл. прочности промежутка. Их срок службы без ревизии до­стигает 25 лет. Созданы ДУ на ток отключения до 100 кА при напряжении 10 кВ и на отключаемый ток 40 кА при на­пряжении 160 кВ. Гаш. дуги с пом. п/пр-ых приборов.Беск-тная комм-я. При боль­шом числе комм-ий в час возрастает износ к-тов при обычной дуговой коммутации. Для повышения износостойкости к-тов исп-ся п/пр. приборы - тиристоры, транзисторы и диоды. На рис ЭА-34 глав­ные к-ты ГК шунтир-ны цепями дугогас. к-тов 1 и 2. В цепь к-тов 1, 2 включены дио­ды VD1, VD2 и синхронизирующие эл.магниты 3, 4, имеющие обмотки тока. После размыкания ГК ток цепи перебрас-ся в цепь диода VD1 или VD2 в зависимости от полярности тока. При указанном на рисунке направле­нии ток протекает через эл.магнит 3 и его якорь удерживает к-ты 1 замкнутыми. При подходе тока к нулю сила эл.магнита уменьшается и к-ты 1 размыкаются. Таким образом, дуга возникает вблизи нуля тока и горит кратковременно, что уменьшает ее энергию, облегчает гашение и снижает износ к-тов. Дост-­во схемы – гальванич. развязка на­грузки и сети.

13. Электромагнитное реле тока и напряжения

Подреле понимают такой эл. апп-ат, в котором при плавном изм-нии управляющего (входного) параметра до определённой наперед заданной величины происходит скачкообразное изменение управляемого (выходного) параметра. Хотя бы один из этих параметров должен быть электрическим. В зав-ти от входного параметра реле можно выделить реле тока, напряжения, мощности, частоты и других величин. Эл-магн. реле благодаря простоте конструкции и надёжности широко распространены в схемах ЭП-да и в схемах защиты энергосистем. Эл-магн. реле приводятся в действие с пом. эл-магнитов постоянного или ~ тока. Принцип действия основан на притяжении якоря к неподвижному сердечнику электомагнита. По констр. испол-ию различают реле клапанного, поворотного и втяжного типа (рис ЭА 41). Чувствит. часть реле - электромагнит, промежут. часть - якорь, исполнит. часть - контактнаягруппа. При подаче на обмотку эл-магнита управляющего U-ия пост тока по обмотке будет протекать ток, возникает магнитный поток Ф и электромагн. сила F_эм=kФ², поддействием кот. якорь притягивается к сердечнику и рычаг якоря воздействует на контактную группу, размыкая замкнутые контакты и замыкая разомкнутые. При снятии напр-ия с катушки электромагнита якорь под действием упругой силы контактных пластин возвращается в исходное положение. На рис. ЭА 42 изображены тяговая и противод-щая хар-ки реле. Противод-щие усилия создаются возвратной Р₁и контактными Р₂ пружинами. Усилие контактных пружин создаёт предварит-ое нажатие в момент соприкосновения контактов. В рез-те уменьшается вибрация контактов при срабатывании и обеспеч-ся необх-ое нажатие.Для срабатывания реле необходимо чтобы тяговая хар-ка Р_э1 во всех точках хода якоря шла выше суммарной противодействующей хар-ки Р_п=Р₁+Р₂. Для предотвр-ия залипания якоря в магн. системе всегда созд-ся конечный зазор (σ), при кот. тяговое усилие знач-но превышает противодействующее. Наиболее широкое распростр. получили эл-магн реле типа РТ-40

14. тепловое реле

Долговечность энергетического обор-ия в знач-ой степени зависит от перегрузок, кот. они подвергаются во время работы. Для защиты эн. обор-ия от токовых перегрузок широко распространены тепловые реле с биметаллическим элементом, кот. состоит из двух пластин с различным коэф-ом линейного расширения (α). В месте прилегания друг к другу пластины жестко скреплены за счёт проката в горячем состоянии, либо сваркой. Если такой эл-т закрепить неподвижно и нагреть, то произойдёт его изгиб в сторону материала с меньшим α. Максимальный прогиб э-та: х_мах=0,75(α₁-α₂) l²τ/σ (α₁- темп. коэф-т расширения термоактивного материала (с большим значением α), α₂- темп. коэф-т расширения термоактивного материала (с меньшим значением α), σ - суммарная толщина биметалл. элемента, l - его длина, τ- превышение его темп-ры по сравнению с темр-ой окр. среды.). Незакрепл. конец элемента развивает усилие: Р=(3/16)∙((α₁-α₂)Eτ bσ²/l), b- ширина элемента, Е=(Е₁+Е₂)/2 - средний модуль упругости материала элемента. Отсюда видно, что значение прогиба и усилия тем больше, чем больше разность α₁-α₂. Широкое распр-ие в тепл. реле получили такие мат-лы, как инвар (малое значение α) и хромоникелевая сталь (большое значение α). Для получения большего прогиба необходим элемент большой длины и малой толщины. В то же время при необх-ти получения большого усилия целес-но иметь широкий эл-нт с малой длиной и большой толщиной. При работе в компонентах биМе-ой пластины возникают напряжения сжатия и растяжения, кот. не должны превышать допуст. значений. Нагрев биМе-ого эл-та может производиться за счёт тепла, выделяемого I-ом нагрузки в самой платине или спец. нагревателе. Основной хар-кой тепл. реле явл-ся зав-сть времени срабатывания от тока нагрузки (времятоковая хар-ка). До начала перегрузки через биМЕ-кую плас-ну протекает ток I₀, кот. нагревает её до темп-ры θ₀. Зав-сть времени сраб-ия от тока для этого случая имеет вид: t_ср=Tln((I²-I₀²) /(I²-I₁²)), Т - пост. времени нагрева реле, I₀ - ток предвар. нагрузки, протек. через эл-т, I₁ - ток, при кот. реле сраб-етза время t>>T, I - ток, при кот. реле сраб-ет за время t_ср (В относ. единицах: х=I/I_ном, х_ср=I₁/I_ном, ε= I₀/I_ном) Тогдаt_ср=Tln((x²-ε²) /(x²-x_ср²)). В холл. состоянии ε=0. При КЗ нагрев биМе-ого эл-та идёт без отдачи тепла и время срабатывания t_ср=Tx_ср²/x². Из-за инерционности теплового процесса тепл. реле, имеющие такой биМе-ий эл-нт, непригодны для защиты цепей от КЗ. Нагревательные эл-ты в данном случае могут перегореть до срабатывания реле. Поэтому защита с пом. таких реле должна быть дополнена электомагн. реле, предохранителями или автом. выкл-ями.

15. предохранители низкого и высокого напряжения

П это ЭА, предна­з-ые для защиты эл. цепей от токовых пе­регрузок и токов КЗ. Элементы П: плавкая вставка, вкл. последова­тельно с защищаемой цепью, и дугогасит устройство. К П предъявляются следующие требо­вания:1.Времятоковаяt(I)хар-ка П долж­на проходить ниже, но возможно ближе к времятоковой ха­р-ке защ объекта. 2.Время срабат-я П при КЗ должно быть минимально возможным, особенно при защите п/пр приборов. 3. При КЗ в защищаемой цепи П должны обеспеч-ть селективность защиты. 4.Хар-ки П должны быть стабильными, а технол-ий разброс их параметров не должен нарушать надежность защиты. 5.П должны иметь высокую отключающую способность. 6.Конструкция П должна обеспечивать возможность быстрой и удобной замены плавкой в ставки при ее перегорании. Нагрев плавкой вставки при длит. нагр. Основной хар-кой П является времятоковая хар-ка, предст-щая собой зави­симость времени плавления вставки от протекающего тока. Для совершенной защиты жел-но, чтобы t(I) хар-ка П (кривая 1рисЭА-36) во всех точках шла немного нижехар-ки защищ-й цепи или объекта (кривая 2). Однако ре­альная хар-ка П (кривая 3) пересе­кает кривую 2. Если хар-ка П соответствует кривой 1, то он будет перегорать из-за старения или при пуске двигателя. Цепь будет откл-ся при отсутствии недоп-ых перегрузок. По­этому ток плавления вставки выбирается больше I ном нагрузки. При этом кривые 2 и 3 пересек-ся. В области больших перегрузок (область Б) П. защищает объект. В области А П. его не защищает.При небольших перегрузках (1,5-2) I_ном нагрев П. протекает медленно. Большая часть тепла отда­ется окр.среде. Ток, при котором плавкая встав­ка сгорает при достижении ею уста­новившейсяt°, называет­ся пограничным током I_погр. В эл. сетях до 1кВ получили распространение П-ли типов ПР(П с разборным патроном), ПН(П с наполнителем и с разборным патроном), НПН(то же с неразборным патроном), а также быстродействующие П типов ПНБ, ПБВ, ПБФ. В сетях выше 1 кВ - П типа ПК(П с кварцевым наполнителем), ПКТН(П кварцевый для тр-ов U-ия) и т.п. П харак-ся ном. U-ем, ном. токам патрона и плавкой вставки, ном. отключаемым током, и времятоковыми хар-ками плавкой вставки. Высоковольтные П. Применяются при напряжении выше 3кВ и частоте 50Гц. Процесс плавления плавкой вставки протекает так же, как и а П низкого U-я. В отношении времени плавления к высоковольтным П.м предъявляется следующее общее требование: длительность плавления вставки должна быть менее 2 ч при токе перегрузки, равном 2 Iном , и более 1 ч при токе пере­грузки, равном 1,3 Iном.Высоковольтные П. часто применяются для защиты трансформаторов напряжения от КЗ. Ток, текущий через П. в номинальном режиме, не превышает доли ампера. В таких П.х время плавления вставки равно 1 мин при токе 1,25—2,5 А. Наиб. распр-ие получили П с мелкозернистым наполнителем и стреляющего типа. П. с мелкозернистым наполнителем. Длина плавкой вставки: l=0.16+0.07Uном. Для эфф-го гашения дуги плавкая вставка - малого диаметра. ПК на U=6-10 кВ: фарфоровый цилиндр, армированный по торцам латунными колпаками. Песок засыпается ч-з отверстие в колпаке, которое после засыпки запаивается крышкой 3. В П.х на ток до 7,5 А медная плавкая вставка наматывается на керамический рифленый каркас 4.. Это позволяет увеличить длину плав­кой вставки и эффект токоограничения, повысить от­ключаемый ток. Однако при перегрузках, меньших Iном, возможно образование токопроводящего канала из материала каркаса и распла­вившейся вставки. В результате наступает тепловое разрушение П. Поэтому П. с каркасом следует применять толь­ко для защиты от КЗ. При номинальных токах, превышающих 7,5 А, плавкая вставка вы­полняется в виде параллельных спиралей . Применение параллельных вставок позволяет увеличить номинальный ток и сохранять эффект узкой щели в процессе дугогаш.. Для снижения t°плавл П. при небольших длит. пе­регрузках плавкие вставки имеют оловянные шарики. П. имеет указатель срабатывания. На указатель действует пружина, которая удерживается во втянутом состоянии спе­ц. плавкой вставкой, кот перег-ет после перег-я основных вставок. Для ограничения пере­напряжений применяются встав­ки переменного сечения. Вначале сгорает участок меньшего сече­ния, а затем большего. В ре­зультате длина дуги растет мед­ленней. Для работы на открытом воздухе при напряжении 10 и 35 кВ прим-ся стреляющие ПСН-10 и ПСН-35.Их перегар-е пр-ит со звуко- и светоэффектом, выбросом газа.

16. Масляные выключатели

В ДУ-ах масл. выкл-ей гашение дуги осущ-ся путём эффек-ого её охлаждения в потоке газопаровой смеси, вырабатываемой дугой в рез-те разложения и испарения масла. В зав-ти от назначения масла можно выделить две осн. группы масл. выкл-ей: 1. баковые (многообъёмные) масл. вык-ли, в кот. масло используется для гашения и изоляции токоведущих частей от заземлённого бака; 2.малообъёмные (маломасляные) выкл-ли, в кот. масло используется только для гашения дуги. и изоляции м/у разомкнутыми контактами одного полюса. В составе газопаровой смеси, возникающей в рез-те разложения масла под действием дуги, входит 70% водорода, обладающего по срав-ию с воздухом в 8 раз более высокой теплопроводностью, но меньшей предельной эл. прочностью. Поток газопаровой смеси в зоне горения дуги обладает выс. темпер-ой 800-2500К. При больших токах охлаждение дуги происходит главным образом за счёт принудительной конвекции в потоке газопаровой смеси при большом давлении. С увел-ем тока интенсивность конвективного охлаждения и давление в зоне гашения дуги увеличиваются. При небольших токах они снижаются, условия охлаждения дуги ухудшаются и время гашения дуги затягивается. Повышения давления в зоне гашения дуги в рез-те принуд-ой подачи масла может существенно улучшить условия гашения дуги при отключении небольших токов. Основными условиями для наиболее эффек-ого гашения дуги явл-ся: 1.интенсивное дутьё газопаровой смеси в зоне дуги; 2.максимально возможное высокое давление газопаровой смеси в области дуги в конце полупериода тока. Дугогас. системы с автом. дутьём получили широк. применение благодаря своей эфф-ти и простоте конст-ции. В зав-ти от конст-ции дугог-ых камер различают продольное дутьё (поток направлен вдоль столба дуги), поперечное (поток направлен перпен-но или под нек-ым углом к столбу дуги) и встречное (поток направлен противоположно направлению движения дуги) или их комбинации. См. рис. ЭА 43. Гашение дуги может быть разбито на три осн. этапа:1. после размыкании яконтактов дуга горит в замк-ом (небольшом) прост-ве, создавая за счёт разложении ямасла значит. давления (режим замкнутого пузыря). В рез-те выделившаяся при этом энергия создаёт давл-ие до 10Мпа; 2.наступает с момента начала истечения газопаровой смеси из области замкнутого объёма через рабочие каналы. Этап харак-ся изменением давления газопар. смеси в камере и раб. каналах, куда затягивается дуга и завершается процессами распада столба дуги и восстановления эл. прочности межконтактного промежутка; 3.происходит удаление из камеры оставшихся после гашения дуги горячих газов, продуктов разложения масла. Коммутац. ресурс таких выключателей зависит от I_0ном и реальных токов отключения.

17. вакуумные выключатели

В вакуумных вык-лях (ВВ) контакты расходятся в сре­де с давлением 10^-4 Па. При этом дугогас-ый пром-ок имеет очень высокую эл. проч­ность - 100 кВ/мм. Малая плотность воздуха создает возм-ть гаш-я дуги без ДУ за время 0,01 - 0,02 с. Это дает возм-ть создать ВВ с ма­лым износом конт-ов, работающие при min тех. обслуж-ии в течение нескольких 10 лет. Высокие знач-я напряж-ти эл. поля (при малых расст-ях м-у кон­т-ми) являются причиной возникн-я дуги в вакууме благодаря автоэлектронной эмиссии. Малая плотность среды обусловливает очень высокую скорость диффузии зарядов из-за большой разницы плот­ностей частиц в разряде и вакууме. Быстрая диффузия ча­стиц, высокая эл. прочность вакуума позволяют эфф-но гасить дугу в ВВ. При работе ВВ распыл-ые материалы кон­т-ов осажд-ся на пов-ти изоляц. цилинд­ра, что создает возм-сть перекрытия изоляции. Для защиты цилиндра от паров металла электроды защищают­ся спец. мет.и экранами. При отсутствии экранов е, разгоняясь в эл. поле по длинному пути, приобр. высокую энергию и при столкн-ии с молекулой может вызывать ее ионизацию. Благодаря экранам эл. по­ле разбито на два малых участка. При ~ токе после прохождения тока через нуль происходит быстрое рассасывание зарядов вследствие диффузии, и через 10 мкс между контактами восстанавли­вается электрическая прочность вакуума. Резкое умень-еI может вызывать переU, опасное для откл. оборуд-я. Конт-ая пов-ть вы­п-на из дугост-го металла (молибден), а сам контакт из материала с высоким давлен. паров (сурь­ма). Вакуум ухудшает охлажд-е конт-ов. За счет увел-я размеров подводящих шин, со­вершенств-ия констр-ии ДУ и конт-ых матер-ов удается довести длит. I до необх. зна­чений. Осн. дост-ва ВВ: 1. высокая износостойкость при коммут-ции ном. токов и ном. токов откл-ия (число отк. ном. токов - 10-20 тыс. без замены ВДК, число отк. ном. тока откл-ия - 20-200, что в 10-20 раз прев. соотв. пар-ры маломасл-ых выкл.); 2. резкое снижение эксплуат. затрат по сравнению с маломасл. выкл., упрощённое обслуживание механизма; 3. полная взрыво-, пожаробез-сть и возможность работыв агрессивных средах; 4.широкий диапазон темпер-р окр. среды, в кот. возможна работа ВДК; 5.повышенная устойчивость к ударным и вибрац. нагрузкам вследствие малой массы и компактной констр-ции; 6.произвольное рабочее положение и малые габариты; 7.бесшумность, чистота, удобство обслживания; 8.отсутствие загрязнения окр. среды; 9.высокая надёжность и безопасность, сокращение времени на монтаж. К недостаткам относят: повышенный уровень коммут-ых переU-ий, что в ряде случаев вызывает необходимость принятия спец. мер по защите обор-ия.

18. автоматические воздушные выключатели. классификация и осн. параметры

Автомат. выкл. U-ем до 1500В предназ-ны для автом. защиты эл. сетей и обор-ия от авар. режимов (огранич-ия токов КЗ, токов перегрузки, снижение и исчезновения U-ия, изменение направления тока, гашения магн. поля мощных генераторов в авар. условиях и др.), а также для операт. коммут-ции ном. токов. Для обеспечения селективной (избирательной) защиты в автоматах предусматривается возможность регулирования уставок по току и U-ию. Быстродейств. автоматы снижают время срабатывания и ограничивают отключаемый ток сопротивлением возникающей эл. дуги в автомате. Автомат. выкл. подразделяются на: 1.установочные и универсальные (установочные АВ имеют защитный изоляционный (пластмассовый) корпус и могут устанавливаться в общедост. местах, универсальные - не имеют такого корпуса и предназ-ны для установки в РУ); 2.быстродейст-щие и небыст-щие (Б обеспечивается самим принципом действия, а также условиями для быстрого гашения) дуги); 3.автоматы обратного тока (срабатывают только при изменении направ-ия тока в защищаемой цепи). Требования, предъявляемые к автоматам: 1.токоведущая часть автомата должна пропускать ном. ток в течение сколь угодно длит-ого времени (режим продолжит-ого включения явл. нормальным), токоведущая система АВ может подвергаться воздействию больших токов КЗ как при замкн-ых контактах, так и при вкл-нии на существ-щее КЗ; 2.АВ должен обеспечивать многократное отключение предельных токов КЗ, достигающих сотен кА (после отключ-ия АВ должен быть пригоден для длительного пропускания ном. тока); 3.АВ должны иметь малое время отключения (для минимизации негативных последствий аварий); 4.элементы защиты АВ должны обеспечивать необх-ые токи и времена срабатывания и селективность. В зав-ти от вида воздействующей величины АВ делят на максимальные автоматы по току, минимальные автоматы по току, миним. автоматы по U-ию, автоматы обратного тока, максимальные автоматы, работающие по производной тока, поляризованные максимальные автоматы (откл. цепь при нарастании тока в одном - прямом направлении), неполяризованные, реагир-щие на возрастание тока в любом направлении. Основн. узлы АВ: токоведущая цепь, дугогас. система, привод автомата, механизм автомата, механизм свободного расцепления и элементы защиты - расцепители. Основн. параметры АВ: собственное и полное время отключения, ном. длительный ток, ном. U-ие, предельный ток отключения. Под собств. временем откл. понимают время от момента, когда ток достигает значения тока срабатывания, до начала расхождения контактов. После расхождения возникающ. дуга должна быть погашена за наим. время с переU-ем не представл-щим опасности для остального оборуд-ия. На рис. ЭА 44: а - небыстрод. АВ, б - быстродействующ. АВ, где время t₁ сокращается до 0,002-0,008 с, и к моменту расхождения контактов ток не достигает установившегося значения.

19. разъединители, отделители и короткозамыкатели

Р - ЭА, предназначенные для создания видимого разрыва в цепях при выводе оборудования в ремонт, а также для снятия напряжения с обесточенных частей (элементв) электроустановки. Р не имеют ДУ, поэтому их коммут-ая способность невелика. Р-лями, как правило, запрещается откл. цепи под током, а также вкл. цепи под нагрузку. Для предотвр-ния ошибочн. операций с Р-лями их блокируют с выключателями т.о. что вкл и откл Р-ля оказывается возможным лишь при отключённом выключателе. Осн. требования к Р-лям: 1.обеспечить видимый разрыв тока в цепи при отключении; 2.должен быть устойчив термически и электродинамически; 3. иметь требуемый уровень изоляции при любых атмосферных условиях;4.иметь простую и надёжную констр-цию с учётом самых тяжёлых условий работы (обледенение, ветровые нагрузки). Поэтому Р-ль имеет таким образом организованную изоляцию, что при появлении недопустимо большого U-ия на полюсе отключённого Р-ля пробой должен произойти м/у полюсом и землёй по его опорной изоляции, а не между разведёнными ножами. Короткозамыкатели и отделители применяют на подстанциях вместо выключателей высокого U-ия на вводах питающих линий. В схеме 2-ух трансформ. подстанции (рис. ЭА 45) выключатель QF установлен только на пит. конце линии ВЛ. На вводе подстанции выключатели при этом не ставят. В цепи каждого транф-ра установлены КЗ-ли QK1 и QK2 и отделители QS1 и QS2. КЗ-тель - это воздушный выключатель типа разъединителя, служащий для создания искусственного Ме-ого КЗ при работе дистанционного автоматического упрвления. В случае повреждения в трансф-ре Т1, не связанного с появлением значит. токов, при кот. может сработать релейная защита на пит. конце линии ВЛ, рел. защита трансф-ра вызывает срабатывание КЗ-ля QK1. Последний создаёт ток КЗ, достаточный для работы защиты на питающей стороне и откл-ия линии выключателем QF. Отделитель QS1, установленный в цепи поврежд-ого трансф-ра после отключения линии выключателем QF, быстро тключает этот трансф-ор при отсутствии тока в его цепи, после чего автоматически включает выключатель QF и неповреждённый трансф-ор Т2 остаётся в работе. Отделитель - это разъединитель с автоматическим пружинным приводом, отключающий цепь за 0,5-1 с. КЗ-ли и О-ли применяются на подстанциях U-ем 35-220 кВ, они удешевляют и упрощают установку, не уменьшая её надёжности. К основным эл. параметрам КЗ-ей и О относят: номинальное напряжение, амплитудное значение тока замыкания, ток термической стойкости.

20. измерительные трансформаторы: тока и напряжения. Конструкция и назначение

ИТТ предст-ют собой аппараты для преобр-ия токов первичных цепей в стандартные токи 5 или 1 А для измерит. приборов, устройств рел. защиты и автоматики. Измерение больших токов (в цепях пер. тока) без применения ИТТ вообще невозможно. Во вторичн. цепь ИТТ включают амперметры, последоват. обмотки ваттметров, счётчиков и других приборов. ИТТ (рис ЭА 46) состоит из 2-ух изолир. обмоток. Первичн. обм-ку 1, имеющую меньшее число витков, включают послед-но в цепь измеряемого тока. Вторичную обм-ку 3 с бОльшим числом витков замыкают на амперметр и токовые обмотки измер-ых приборов, соединенных последов-но, или на токовые реле защиты. Сопротивление их мало и обычно не превышает 1-2 Ом, поэтому трансф-р тока работает в режиме, близком к режиму КЗ. Другая особенность ИТТ в том, что его первичный ток не зависит от сопротивления его вторичной цепи, а определяется только током нагрузки первичной цепи. ИТТ, питающие цепи измерительных приборов и реле защиты, обычно имеют два отдельных магнитопровода с обмотками, каждая из которых питает одну из указанных цепей (рис. ЭА 46-г). Конструкция ИТТ весьам разнообразна. В ЗРУ 6 и 10 кВ наиб. широко применяют проходные одновитков. ТТ, кот. однов-но выполняют функцию опорных изоляторов. ВКЛ нагрузки (приборов, реле) во вторич. обмотку ИТТ приводит к увеличению результир-щей м.д.с., возникает погрешность, кот. вносит ошибку в показания всех измерит. приборов. В зав-ти от макс. ошибки ИТТ делятся на пять классов точности:: 0,2; 0,5; 1; 3; 10.

ИТНприменяют в электроустановках U-ем 380 В и выше для снижения U-ия в измеряемой цепи до U-ия, на кот. изготавливаются катушки вольтметров и //-ые катушки (катушки U-ия) других унифицированных приборов (ваттметров, счётчиков и др.), предназначенные для вкл. через ТН. ИТН (рис. ЭА 47) устроен как силовой трансф-ор. Он состоит из замкнутого магнитопровода 2, набранного из листовой эл-тхнич. стали, и двух изолиров. друг от друга и размещённых на магнитопроводе обмоток: первичной 1, имеющей большое число витков w₁ тонкого изолированного медного провода, и вторичной 3 с меньшим числом витков w₂ (т.к. ТН всегда понижающие). Первичн. обмотку ТН присоединяя.т к сети с измеряемым U-ем, к зажимам втор. обмотки подсоединяют //-но вольтметры, катушки напряжения других приборов или реле напряжения. ТН работают в режиме, близком к режиму ХХ, поскольку катушки включаемых во вторичн. обмотку приборов и реле имеют большое сопротивление. При подключении к ТН измер-ых приборов и реле в его обмотках падает U-ие, возникает погрешность измерения. ТН делят на 4-ре класса точности: 0,2; 0,5; 1 и 3. Приборы и реле защиты подключаются через ИТН различным образом: 1.два однофазных трансф-ра U-ия вкл-ся в открытый треуголник (рис. ЭА 47-б), схема позволяет измерять только линейные U-ия; 2.три одноф-х трансф-ра U-ия соединяют в звезду с глухозаземлённой нейтралью первичных обмоток; трёхфазный трёхстержневой трансф-р U-ия с обмотками, соединёнными в звезду, подключают к трём фазам сети (рис. ЭА 47-в). Для защиты сети от токов КЗ в трансф-ре с первичной стороны устанавливают высоковольтные предохранители ПКТ.

21. емкостные делители напряжения. конструкция, назначение