книги / Электрические аппараты автоматического управления

жины 5. При изменении направления тока цепи и при сохранении полярности питающей сети направление потока изменяется толь­ ко в последовательной катушке 3, и тогда потоки катушек 3 и 2 будут направлены встречно и не в состоянии будут уравновеши­ вать пружину 5, защелка 6 выйдет из зацепления с приводом автомата, и он отключится пружиной /.

Воздушные автоматы чаще всего выполняются комбинирован­ ными для различных защит, т. е. автомат максимального тока с реле минимального напряжения или автомат максимального тока с реле обратного тока и т. д. Такие автоматы называются универсальными.

§ 6.5. УСТРОЙСТВО И ТИПЫ ВОЗДУШНЫХ АВТОМАТОВ

Воздушный автомат состоит из изолирующей плиты или кор­ пуса, на которых монтируются детали автомата, дугогасительного устройства, рабочих контактов, блок-контактов различного назна­ чения, элементов защиты (реле защиты), привода с механизмом свободного расцепления, соленоид включения и отключения, ру­ коятки (при ручном управлении). Воздушные автоматы, собран­ ные в закрытых пластмассовых кожухах, называются установоч­ ными.

Малогабаритные автоматы. К этому виду автоматов относят­ ся малогабаритные автоматы пробочного типа. Они выпускаются на номинальные токи до 25 а и номинальное напряжение до 250 в. Эти автоматы предназначены для нечастых включений и отклю­ чений электрических цепей в нормальном режиме при перегруз­ ках и коротких замыканиях.

Управление автоматом осуществляется с помощью встроенных в него кнопок. Отключение при перегрузках достигается тепловой защитой в виде биметаллических элементов.

При коротких замыканиях отключение осуществляется элек­ тромагнитом, встроенным в автомат, который срабатывает мгно­ венно. Отключающая способность малогабаритных пробочных автоматов достигает 1000—1200 а. К малогабаритным автоматам следует отнести также автоматы типов ЭАБ-4, АП-25, АП-50 и АК-50.

Автоматы типа ЭАБ-4 выпускаются на номинальные токи до 25 а и напряжение до 250 в. Автоматы типа АП-25 выпускаются на номинальные токи до 25 а и напряжение 380 в и трехполюс­ ными при переменном токе. На постоянный ток они изготовляют­ ся двухполюсными — тип АП-25-2 — на номинальный ток 25 а и напряжение 220 в.

Автоматы типа АП-50 имеют номинальный ток 50 а и номи­ нальное напряжение 380 в.

Автоматы серии АК-50 имеют номинальный ток от 2 до 50 а и номинальное напряжение до 320 в постоянного тока и до 400 в переменного тока.

Воздушные автоматы серии АЗ 100. Они служат для включе­ ния и отключения электрических сетей и установок в нормальном режиме, а также для защиты этих цепей и установок при пере­ грузках и токах короткого замыкания. Они могут применяться в цепях переменного тока напряжением до 500 в и постоянного на напряжении 220 в. Автоматы строятся на номинальные токи от 50 до 600 а постоянного и переменного тока. Эти автоматы могут отключать ток короткого замыкания до 50 000 а. Разрез автомата представлен на рис. 6.15: 1 — неподвижные контакты, 2 — подвижные контакты, 3 — рукоятка, 4 — дугогасительная ка­ мера. В нормальном режиме автомат управляется рукояткой. Автоматы изготовляются двухполюсными, в габаритах трехпо­ люсного и трехполюсными. Основные части автоматов, перечис­ ленные выше, содержит и автомат серии АЗ 100.

Автоматы серии А15 и типов А2050, А2050Н и А2050Б. Авто­ маты серии А15 и типов А2050 и А2050Н предназначены для ра­ боты в силовых цепях и установках постоянного тока напряже­ нием 440 в и переменного до 500 в, а автоматы типа А2050Б — в цепях и установках постоянного и переменного тока напряже­ нием до 250 в. Они служат для нечастых включений и отключений цепей и установок в нормальном режиме, а также целям защиты их при перегрузках и коротких замыканиях.

Внешний вид автомата серии А15 представлен на рис. 6.16. Эти автоматы изготовляются на номинальные токи до 800 я, двух- и трехполюсными. Они отключают токи короткого замыка­ ния до 40 000 а в цепях переменного тока и до 30 000 а — в цепях постоянного тока. Управляются либо рукояткой, либо с помощью соленоидов включения и отключения.

Внешний вид автоматов А2050 и А2050Н и А2050Б представ­ лен на рис. 6.17 Они изготовляются на номинальные токи от 200 до 1500 а. Автоматы типов А2050 и А2050Н отключают токи ко­ роткого замыкания до 30 000 а на переменном и до 20 000 а на постоянном токе; автоматы типа А2050Б — до 45 000 а на посто­ янном и переменном токе. Эти автоматы изготовляются одно-, двух- и трехполюсными. Управляются рукояткой или с помощью соленоидов включения и отключения.

Быстродействующие воздушные автоматические выключатели.

Известно, что небыстродействующие воздушные автоматы обще­ промышленного назначения имеют время срабатывания 0,1— 0,3 сек. Практика потребовала разработки быстродействующих

8 11. П . Красин

воздушных автоматических выключателей, полное время отклю­ чения которых лежит в пределах до 0,02 сек. Эти автоматы изго­ товляются только на постоянном токе и применяются для защиты ртутных выпрямителей и питающих их силовых трансформаторов при обратных зажиганиях ртутных выпрямителей, для защиты мощных генераторов и двигателей постоянного тока. Особенно

широкое распространение та­ кие выключатели получили в электротяге на подстанциях с ртутными выпрямителями.

Быстродействующие авто­ маты постоянного тока по кон­ струкции бывают электромаг­ нитные, т. е. такие, которые удерживаются во включенном положении с помощью электро­ магнитов, и такие, которые во включенном положении удер­ живаются с помощью механи­ ческого устройства. Первые бо­ лее быстродействующие, про­

ще, но для питания удерживающих электромагнитов требуют источника постоянного тока. Электромагнитные быстродействую­ щие автоматы по способу отключения бывают с отключением при помощи мощных пружин и с электромагнитным отключением.

Первые во включенном положении удерживаются электро­ магнитами, а отключаются с помощью мощных пружин, обеспе­ чивающих малое время отключения; применяются они на мень­ шие номинальные токи — до 1500 а; вторые удерживаются и отключаются с помощью электромагнитов и применяются на большие токи — до 6000 а.

Быстродействующие автоматы, кроме того, делятся на авто­ маты поляризованные и неполяризованные. Поляризованные дей­ ствуют при токе одного определенного направления.

В электромагнитных быстродействующих автоматических воздушных выключателях важным элементом является электро­ магнит, принципиальная схема которого представлена на рис. 6.18. Здесь катушка 1 — отключающая, а 2 — удерживающая. Недо­ статок этой схемы в том, что обе катушки сидят на одном сердеч­ нике и катушка 1 наводит в катушке 2 токи, которые замедляют отключение. Необходима мощная пружина для устранения этого недостатка, а это усложняет конструкцию.

Можно указать еще ряд схем электромагнитов воздушных автоматов со своими достоинствами и недостатками.

На рис. 6.19 изображен внешний вид быстродействующего автоматического воздушного выключателя типа ВАБ-20. Такие автоматы изготовляются на но­ минальные токи 1500—5000 а и на номинальные напряжения

телей, выпускаемые отечествен­ ными заводами.

Комплектные аппараты

представляют собой устрой­ ства, состоящие из нескольких различных или однотипных электрических аппаратов, свя­ занных одной общей металли­ ческой или изоляционной кон­ струкцией. Эти аппараты нахо­ дят широкое применение в различных устройствах, напри­ мер в КРУ (комплектное рас­ пределительное устройство), в КТП (комплектных трансфор­ маторных подстанциях) в виде электроаппаратов управления для сложного механического и другого оборудования.

Комплектные устройства

представляют собой единые конструкции, электрические аппараты которых объединены

общей схемой, имеют определенное назначение и изготовляются серийно на аппаратных заводах. Аппараты, которыми комплек­ туются комплектные устройства, должны быть легкими, малога­ баритными, надежными п дешевыми.

ГЛАВА 7. АППАРАТЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО

ИНЕАВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

§7.1. КОНТАКТОРЫ

Контактор — это коммутационный аппарат, предназначенный для частых замыканий и размыканий электрических цепей под нагрузкой. В пусковых устройствах контакторы служат для вклю­ чения и отключения цепи двигателя, а также для шунтирования или расшунтирования в цепи якоря или ротора пусковых или на­ грузочных сопротивлений. Контакторы управляются дистанцион­ но (вручную) или автоматически. Они обеспечивают до 1500 от­ ключений и выключений в час. Наибольшее применение они имеют в качестве аппаратов для управления двигателями посто­ янного и переменного тока напряжением до 500 в. Контактные системы контакторов могут приводиться в действие с помощью электромагнитов, сжатого воздуха или жидкости. В связи с этим различают контакторы электромагнитные, электропневматические и гидравлические. Ниже будут рассматриваться только электромагнитные контакторы. Различают контакторы постоян­ ного (одно- и двухполюсные) и переменного (трех- и многополюс­ ные) тока.

Контакторы постоянного тока. Это контакторы, которые ком­ мутируют силовые цепи постоянного тока и управляются постоян­ ным током. Контакторы постоянного тока бывают параллельные

ипоследовательные.

Упараллельных контакторов втягивающая катушка вклю­ чается в сеть параллельно. Параллельный контактор (рис. 7.1) состоит из изолирующей плиты /, на которой собираются все части контактора, главных или рабочих контактов 5, 6, дуго­ гасительного устройства 5, 4, втягивающей втулки 2, магнитной системы 7, блок-контакта 8, 9.

Изолирующая плита служит остовом конструкции контактора, а также главной изоляцией токоведущих частей. В настоящее время такие плиты готовятся главным образом из асбоцемента.

Главные контакты работают в тяжелых условиях. Они отклю­ чают номинальные токи с большой частотой, поэтому должны быть твердыми, дугостойкими, создавать хороший электрический контакт, быть износоустойчивыми.

Контакты контакторов выполняются главным образом в виде двух разновидностей: цилиндр—цилиндр (рис 7.2, а) и цилиндр— плоскость (рис. 7.2,6). Такие контакты выгодно отличаются от других форм контактов по следующим соображениям.

размеру Н (рис. 7.3). Делается это для того, чтобы добиться минимального перепада температур между внутренней и внешней стенками катушки. При постоянстве напряжения потери в катуш­ ке обратно пропорциональны сопротивлению

где Рп — мощность потерь в катушке, превращающаяся в тепло,

вт;

U — напряжение сети, от которой питается катушка, в; /?к — сопротивление катушки, ом.

Поэтому катушку делают с большим числом витков и малым диаметром провода.

/ \

Т h 1

Ьо r~J

в

Рис. 7.2

При электрическом расчете параллельной втягивающей катушки стремятся к тому, чтобы создать необходимую м. д. с. при заданном напряжении сети или заданной силе тока и сохра­ нить температуру нагрева намотки катушки в допустимых преде­ лах. При этом определяют диаметр проволоки выбранной марки (d), число витков (W) и сопротивление катушки (R).

На рис. 7.3, а представлены исходные размеры катушки.

Dп„ — внешний диаметр катушки; D0— внутренний диаметр катушки; /н— высота катушки;

гг DBn Do

Н = ----- --------- высота намотки;

п DBn-\-Do

средний диаметр катушки;

Намотка катушки бывает рядовая, шахматная и дикая.

При рядовой намотке витки одного ряда расположены плотно друг к другу, а витки вышележащего ряда точно лежат над вит­ ками нижнего ряда.

При шахматной намотке витки вышележащего ряда располо­ жены в промежутках между витками нижнего ряда.

При дикой намотке витки расположены рядами, но без точной укладки.

На практике приходится иметь дело либо с рядовой, либо с дикой намотками, так как получить шахматную намотку очень трудно.

При рядовой намотке число витков, которое поместится в окне

где d — диаметр провода (жилы) без изоляции, мм; сс== 1,25 — для эмалевой изоляции;

(0,003—0,016) мм2— для эмалевой изоляции.

Коэффициентом заполнения окна обмотки называют отно­ шение

Дано напряжение сети U, от которой питается катушка, а так­ же IW, которое известно из расчета магнитной цепи:

где р — удельное сопротивление проволоки (меди).

Выбираем по d диаметр провода с изоляцией di, тогда число вит­ ков W по формуле (7.2):

для рядовой намотки

Таким образом определено число витков W и диаметр прово­ да d или di. Катушка должна обеспечить срабатывание при на-

Если дан ток /, который должен протекать по обмотке катуш­ ки, и как ранее дана (IW), которая определена нз расчета маг­ нитной цепи (IW) = IW , то

(7.10)

а диаметр провода будет найдет из уравнения (7.8)

di' - V4