ДЕЯКІ ПОНЯТТЯ І ВИЗНАЧЕННЯ

ОСНОВНІ ВИМОГИ ДО КОМАНДОАПАРАТІВ.

Основні вимоги до тих чи інших видів апаратів звичайно визначаються відповідними державними стандартами чи технічними умовами. Технічні умови діють тоді, коли ще не накопичено достатнього досвіду проектування, виготовлення й експлуатації даного виду апарата. З часом вимоги до апарата стають більш стабільними. У цьому випадку на зміну ТУ приходить ДСТ, що розробляється на базі існуючих ТУ і розраховується на більш тривалі терміни дії. Вимоги, викладені в Державних стандартах, спрямовані до того, щоб забезпечити надійну роботу апаратів як у нормальному, так і в аварійних режимах, досить великий термін служби апарата, малі матеріальні витрати при його виготовленні, монтажі й експлуатації, а також відсутність надмірних звукових, світлових і теплових ефектів при роботі апарата, наприклад, при відключенні струму короткого замикання.

Кожен апарат виготовляється на визначені номінальні технічні параметри. Насамперед сюди відноситься величина номінальної напруги. Відповідно до ГОСТ 721–62 переважають такі величини номінальних напруга апаратів: при змінному струмі – 36, 127, 220, 380, 660 В, при постійному струмі – 24, 48, 110, 220, 440, 750 В. Менші величини напруг відносяться до кіл керування (оперативні котушки апаратів) і до сигнальних кіл. Вони не повинні перевищувати: при постійному струмі – 220 В, при змінному струмі – 380 В. Великі величини напруг відносяться до силових кіл апарата. Апарати повинні надійно працювати при підвищенні напруги силового кола до 1,1 від номінального, а в колах керування – при зміні його в межах від 0,85 до 1,1 від номінального.

Відповідно до ДСТ 6827–63 рекомендується проектувати апарати керування на номінальні струми 1, 3, 6, 10, 25, 40, 63, 100, 160. 250, 400, 630, 1000, 1600, 2500, 4000 і 6300 А.

Апарати керування повинні залишатися справними в режимі протікання надструмів по їхніх струмоведучих частинах. До надструмів відносяться струми перевантаження і струми короткого замикання. У залежності від призначення одні апарати повинні надійно відключати ці струми. Інші – витримувати їхнє протікання по струмоведучих частинах без механічних чи термічних ушкоджень. До струмів перевантаження відносять, наприклад, струми, викликані пуском кліткових двигунів, і струми, що виникають при включенні ламп накалювання. Максимальні значення струму перевантаження можуть у 5 – 15 разів перевищувати номінальний струм установки.

Апарати керування можуть працювати в одному чи декількох характерних режимах: тривалому, короткочасному, повторно-короткочасному й ін. Під тривалим розуміють такий режим, при якому струм протікає через апарат як завгодно довго, але не менш того часу, що потрібно для досягнення сталої температури всіма частинами апарата при нормальних і незмінних умовах охолодження.

У короткочасному режимі температура частин апарата в період його навантаження струмом не встигає досягти сталого значення. У той же час при відсутності навантаження ця температура знижується майже до температури навколишнього середовища (з різницею не більш 3°С). Для короткочасного режиму встановлені стандартні значення тривалості періоду навантаження: 10, 30, 60 і 90 хв.

У повторно-короткочасному режимі періоди навантаження чергуються з короткочасними паузами, коли струм не протікає струмопровідними частинах апарата. В включеному стані апарата температура не встигає досягти сталого значення, а під час паузи струму вона не знижується до температури навколишнього середовища Цей режим характеризується відносною тривалістю включення:

де tн – тривалість періоду навантаження;

tп – тривалість паузи струму.

Стандартні значення відносної тривалості включення такі: TВ% = 15, 25, 40 і 60 %.

Для багатьох апаратів керування характерна максимально припустима частота включень. При проектуванні вона також відбивається в технічному завданні й у певній мірі визначає конструктивні параметри апарата. Стандартом установлені такі значення максимально припустимої частоти включень у годину: 6, 30,150,600, 1200 і 2400.

Важливими параметрами електричного апарата є його електрична і механічназносостійкість. Вони визначають кількість спрацьовувань апарата, поки він не стане непридатним для нормальної роботи. Механічна зносостійкість звичайно обумовлюється ступенем зносу обертових чи деталей, що поступально рухаються, тертьових чи ударних поверхонь. Стандартом установлені визначені значення у відношенні механічної зносостійкості, починаючи від 400 і кінчаючи 20 10⁶.

Електрична зносостійкість апарата звичайно визначається ступенем зносу контактів унаслідок вигоряння матеріалу під дією електричної дуги і їхнього стирання при спрацьовуванні. Електрична зносостійкість апарата звичайно менше його механічної зносостійкості.

Кожному апарату, призначеному для включення і відключення електричних кіл, властиві граничні величини що включається і відключається струмів при регламентованих стандартами умовах. Деякі апарати можуть не справлятися з відключенням малих величин струму, у той час як значно великі струми вони відключають дуже успішно. Усі ці й інші фактори в сукупності визначають так називану комутаційну здатність апаратів.

Граничну комутаційну здатність апаратів прийнято характеризувати найбільшою здатністю вимикання і найбільшою здатністю вмикання. Першу звичайно виражають найбільшим амплітудним значенням струму в колі, що здатний розімкнути апарат і успішно погасити виниклу при цьому електричну дугу. Друга виражається також найбільшим амплітудним значенням струму в колі, що здатний включити апарат без яких-небудь ушкоджень, у тому числі приварювання контактів.

Для апаратів, що відключають, може існувати зона порівняно невеликих струмів, що апарат не здатний відключати. При цьому апарат може успішно відключати як великі, так і менші значення струмів у порівнянні зі струмами зазначеної зони. Зона струмів, що невідключаються, характеризує критичну здатність апарата, що відключає. У принципі в зоні критичних струмів дуга також може згаснути, але її гасіння неприпустиме затягується (більш 0,1 сек), викликаючи зайві термічні впливи на деталі контактної і дугогасної систем.

У залежності від типу дугогасної системи критичні значення струмів лежать у межах від декількох амперів до 100 А. При малих струмах дуга гаситься за рахунок механічного розтягування, тобто за рахунок збільшення відстані між контактами, розташовується в просторі між контактами апарата. При значних струмах з'являються електродинамічні сили, що швидко видувають дугу з міжконтактного проміжку. Дуга гаситься під впливом цих сил. При цих струмах не потрібно збільшувати відстань між контактами, навпаки, його збільшення приводить до зниження електродинамічних сил, що негативно позначається на гасінні дуги. Критичні умови, коли механізм гасіння дуги за допомогою механічного її розтягування змінюється іншим – електродинамічним впливом на дугу, відповідають зоні критичних струмів.

Важливими характеристиками апаратів є їхня термічна й електродинамічна стійкість.

Термічна стійкість апарата і його струмоведучих частин визначається діючим значенням струму термічної стійкості, протікання якого протягом часу термічної стійкості (1 чи 5 чи 10 сек) не викликає нагрівання струмоведучих частин вище припустимих температур. Іноді термічну стійкість апарата характеризують добутком , де , – відповідно струм і час термічної стійкості.

Електродинамічна стійкість характеризується найбільшим піком струму, що може витримати апарат у включеному стані, не ушкоджуючи ні механічно, ні електрично і не відключаючи мимовільно. Як відомо, електродинамічні зусилля, що виникають між провідниками, пропорційні квадрату струму і збільшуються зі зменшенням відстані між провідниками. В установках низької напруги відстані між струмоведучими частинами невеликі, а струми короткого замикання можуть досягати великих величин (сотень кілоамперіа). Тому електродинамічні зусилля досягають дуже великих значень (десятки тисяч Ньютона). Апарат, стійкий в електродинамічному відношенні, повинний витримувати ці зусилля. У нього не повинно бути мимовільного відключення, зварювання чи контактів механічного руйнування деталей.

Характерним параметром апарата є електрична міцність ізоляції. Ізоляція апаратів як у холодному, так і в нагрітому до сталої температури станах (при струмі 1,05Ін) повинна витримувати випробувальну напругу змінного струму частотою 50 Гц протягом 1 хв. Величини цих напруг зазначені в табл. 1.1. При проектуванні апаратів необхідно вибирати раціональні відстані між струмоведучими частинами по повітрю. У табл. 1.2 містяться деякі дані, що рекомендується брати до уваги при проектуванні апаратів. Ці дані орієнтовані і не поширюються на випадки, коли деталі піддаються впливу дуги й іонізованих газів. Вони не враховують також деяких властивостей ізоляції (вологостійкість, здатність утворювати провідні містки й ін.).

Таблиця 1.1 Випробувальні напруги

Номінальна напруга апарата, у	Випробувальна напруга (діючі значення)
До 24 (включно) > 60 > > 220 > > 500 > > 660 > > 750 >

Різним деталям і вузлам електричних апаратів властиві різні припустимі температури нагрівання. Нерідко припустима температура визначається нагревостійкістю ізоляційної деталі, з яким стикається даний струмоведучий елемент апарата. Термін служби ізоляції залежить від температури і тривалості її впливу. Так, ізоляція класу А при температурі 370° До має термін служби 10 років. Кожні додаткові 8 – 10 градусів скорочують цей термін удвічі, а при температурі 473° До він стає рівним 20 – 80 ч.

Припустимі температури нагрівання елементів найбільш відповідальних видів апаратів керування (автомати, контактори й ін.) звичайно визначаються відповідними Дст на ці апарати. Однак це не є правилом. У Дст на інші види апаратів припустимі температури нагрівання не вказуються. На ці випадки поширюються дані по припустимій температурі перегріву елементів, приведені в табл. 1.4 (за ДСТ 12434–66).

У різних Дст можуть зустрітися неоднакові припустимі температури нагрівання тих самих частин апарата. Це звичайно викликано різним часом видання тих чи інших Дст і поступовим удосконалюванням вимог до апаратів, що визначають норми нагрівання частин. У таких випадках варто орієнтуватися на дані Дст більш пізнього видання (рік видання визначають дві останні цифри в номері Дст).

Апарати керування звичайно розраховуються для роботи на висоті не більш 1000 м над рівнем моря. З ростом цієї висоти умови тепловіддачі від апарата погіршуються, тому що в розрідженому повітрі менше тепла приділяється конвекцією і полегшується пробій між струмоведучими частинами. Тому з ростом висоти розташування апарата над рівнем моря зменшуються номінальний струм і напруга апарата. Ступінь цього зменшення приблизно така:

Висота, м Тік Напруга

1500 На 1% На 5%

3000 4% 20%

6000 10% 44%

До апаратів керування і їхніх елементів можуть пред'являтися певні вимоги у відношенні часу їхнього чи спрацьовування повернення у вихідне положення. Під власним часом спрацьовування апарата розуміють час, відлічуваний від моменту подачі напруги на його котушку до моменту початку замикання (чи розмикання) контактів. При відключенні кола цей момент відповідає виникненню дуги на контактах. Під часом горіння дуги мається на увазі час від моменту появи напруги дуги на його контактах до моменту припинення протікання струму у колі. Сума власного часу спрацьовування апарата і часу горіння дуги являє собою повний час відключення.

Найменше значення струму в котушці (чи напруги на її затискачах), при якому відбувається включення апарата, називається струмом (напругою) спрацьовування. Струм (напруга) повернення являє собою найбільше значення струму (напруги), при якому відбувається повне відключення апарата, повернення його рухомої системи у вихідне положення. Відношення напруги (струму) повернення до напруги (струму) спрацьовування називається коефіцієнтом повернення. Коефіцієнт повернення завжди менше одиниці.

При проектуванні апаратів керування повинна враховуватися необхідність максимальної економії гостродефіцитних матеріалів – срібла і міді, тому що запаси руд цих металів невеликі. Срібло широке застосовується як матеріал для контактів, а мідь – як матеріал для струмоведучих частин. Для надійної роботи контакту звичайно потрібно тонкий шар срібла. Там, де це припустимо за умовами роботи, варто обмежуватися гальванічним покриттям контактної поверхні сріблом (товщина шару кілька десятків мікронів), в інших випадках – застосовувати біметалічні чи металокерамічні контакти. Економія міді при малих струмах може бути досягнута заміною мідних струмоведучих елементів оцинкованими чи покритих кадмієм сталевими деталями. Можлива заміна мідних деталей на алюмінієві. Алюмінію притаманні певні недоліки: мала механічна міцність, великий електричний опір плівок окису, що утворяться, і ін. Ці недоліки в більшій мірі можна усунути, застосовуючи сплави алюмінію, наприклад, з магнієм і кремнієм. Механічні властивості таких сплавів можуть бути на рівні міді, а електропровідність їхній знижується лише на 10% у порівнянні з чистим алюмінієм.

Для перевірки відповідності електричних апаратів, що випускаються заводами, вимогам існуючих стандартів і технічних умов проводяться контрольні і типові іспити. Контрольним іспитам піддається кожен апарат, що випускається, а при великій їхній кількості – визначена частина з партії. При цих іспитах виробляється зовнішній огляд апарата, іспит електричної ізоляції, перевірка правильності дії апарата, а також перевірка деяких характерних параметрів, наприклад, сили контактного натискання, споживаних котушками струмів, опорів елементів і т.д. Типові іспити виробляються підприємством-виготовлювачем при випуску нового типу апарата, а також періодично у встановлений термін протягом усього часу його виробництва. Коли змінюється конструкція апарата чи технологія його виготовлення, виробляється заміна матеріалу тієї чи іншої деталі апарата, він також піддається типовим іспитам. При типових іспитах виробляється ретельна і всебічна перевірка всіх характеристик апарата, що забезпечують нормальну його роботу в умовах експлуатації і відповідних стандартів, що відповідають вимогам, і технічних умов. Методи іспиту апаратів керування визначені в ДСТ 2933–62.

Таев И. С. Электрические аппараты управления. – М.: Высш. школа, 1969. (с. 9 – 32).

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
КОМБІНОВАНІ ПУСКОЗАХИСНІ РЕЛЕ	\|	Історія розвитку ТМО

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.021 сек.