ТОКОВЕДУЩАЯ ЦЕПЬ И ДУГОГАСИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА АВТОМАТОВ
а) Токоведущая цепь. Наиболее важной частью
токоведущей цепи автоматов являются контакты. При номинальных токах до
200 А применяется одна пара контактов, которые для увеличения
дугостойкости могут быть облицованы металлокерамикой. При токах более
200 А применяются двухступенчатые контакты типа перекатывающегося
контакта (рис. 3.15) или пары главных и дугогасительных контактов.
Основные контакты облицовываются серебром либо металлокерамикой
(серебро, никель, графит). Дугогаентельный неподвижный контакт
покрывается металлокерамикой СВ-50 (серебро, вольфрам), подвижный —
СН-29ГЗ. Применяется металлокерамика и других марок. Работа таких
контактов рассмотрена в § 3.4. В автоматах на большие номинальные токи
применяется несколько параллельных пар глазных контактов.
В быстродействующих автоматах с целью уменьшения собственного времени
применяются исключительно торцевые контакты, имеющие малый провал.
Контакты изготавливаются из меди, а поверхности касания подвергаются
серебрению. В настоящее время проводятся работы по созданию
искусственного жидкостного охлаждения контактов [3.2]. Такое решение
позволяет сохранить малую массу и быстродействие автомата и увеличить
длительный ток с 2,5 до 10 кА.
Устойчивость контактирования при включении на короткое замыкание
зависит от скорости нарастания контактного нажатия. При амплитуде
включаемого тока более 30—40 кА применяются автоматы моментного
действия, у которых скорость движения контактов и контактное нажатие не
зависят от скорости перемещения включающего механизма.
В универсальных автоматах, работающих селективно, создается
определенная выдержка времени при протекании тока короткого замыкания, и
размыкание контактов в течение этого времени недопустимо.
Во избежание приваривания контактов применяется электродинамическая
компенсация. Один из вариантов такого компенсатора показан на рис.
17.1. При протекании тока в дугогасительной контуре на проводник АВ,
несущий неподвижный дугогасительный контакт, действует
электродинамическое усилие Рэд, увеличивающее нажатие контактов.
В установочных и быстродействующих автоматах, у которых при коротком
замыкании отключение происходит без выдержки времени,
электродинамическая компенсация не применяется, так как она ведет к
увеличению собственного времени отключения.
б) Дугогасительная система. В автоматах применяются полузакрытое и
открытое исполнения дугогасительных устройств. В полузакрытом исполнении
автомат закрыт изоляционным кожухом, имеющим отверстия для выхода
горячих газов. Объем кожуха достаточно велик для исключения внутри
больших избыточных давлений. Зона выброса горячих и ионизированных
газов составляет несколько сантиметров от выхлопных щелей. Такое
исполнение применяется в установочных и универсальных автоматах,
монтируемых рядом с другими аппаратами, в распределительных
устройствах, автоматах с ручным управлением. Предельный отключаемый ток
не превышает 50 кА.
В быстродействующих автоматах и автоматах на большие предельные токи
(100 кА и выше) или большие напряжения (выше 1000 В) применяются
дугогасительные устройства открытого исполнения с большой зоной
выброса.
В установочных и универсальных автоматах массового применения широко
используется деионная дугогасительная решетка из стальных пластин (§
4.11). Поскольку эти автоматы предназначены как для переменного, так и
для постоянного тока, число пластин выбирается из условия отключения
цепи постоянного тока. На каждую пару пластин должно приходиться
напряжение не более 25 В. В цепях переменного тока с напряжением 660 В
такие дугогасительные устройства обеспечивают гашение дуги с током до
50 кА. На постоянном токе эти устройства работают при напряжении до 440
В и отключаемых токах до 55 кА. При этом дуга горит с минимальным
выбросом ионизированных и нагретых газов из дугогасительного
устройства.
При больших токах применяются лабиринтно-щелевые камеры и камеры с
прямой продольной щелью. Втягивание дуги в щель осуществляется
магнитным дутьем с катушкой тока. Продольно-щелевая камера может иметь
несколько параллельных щелей неизменного сечения. Это уменьшает
аэродинамическое сопротивление камеры и облегчает вхождение в нее дуги с
большим током. Вначале дуга разбивается по щелям на ряд параллельных
дуг. Но затем из всех параллельных дуг остается лишь одна. Гашение этой
дуги завершает процесс отключения. Стенки камеры и перегородки
изготавливаются из асбоцемента или керамики.
В лабиринтно-щелевой камере (см. рис. 4.24) постепенное вхождение
дуги в зигзагообразную щель не создает высокого аэродинамического
сопротивления при больших токах. Узкая щель повышает градиент напряжения
в дуге, что сокращает необходимую ее длину при гашении.
Зигзагообразная форма щели уменьшает габаритные размеры автомата. В
такой камере дуга интенсивно охлаждается стенками. Поэтому материал
камеры должен обладать высокими теплопроводностью и температурой
плавления.
Для того чтобы камера не разрушалась под воздействием температуры,
дуга должна двигаться непрерывно с большой скоростью. Это требует
создания мощного магнитного поля на всем пути движения дуги в щели. При
недостаточно высокой скорости движения дуги происходит разрушение
дугогасительного устройства (§ 18.7). В качестве материала для камеры
применяется керамика — кордиерит. Газообразующие материалы типа фибры и
органического стекла не применяются из-за повышения аэродинамического
сопротивления вхождению дуги в камеру.
В настоящее время с целью упрощения конструкции (отказ от мощных и
сложных систем магнитного дутья) вновь возвращаются к использованию
деионной стальной решетки. Стальные, изолированные керамикой пластины,
имеющие паз для дугогасительных контактов, создают усилие, перемещающее
дугу. Гашение дуги происходит так же, как в камере с поперечными
изоляционными перегородками, но при отсутствии специальной системы
магнитного дутья.
|