Некоммерческое акционерное общество

АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

Кафедра  электроснабжения промышленных предприятий

 

 

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ

 Конспект лекций

для студентов всех форм обучения специальности 5В081200 -   Энергообеспечение сельского хозяйства

 

 

 

Алматы 2012 

СОСТАВИТЕЛЬ: В.Б. Фадеев. Электрические аппараты. Конспект лекций для студентов всех форм  обучения специальности  5В081200 -  Энергообеспечение сельского хозяйства - Алматы: АУЭС, 2012. – 50 с.

 

Данная разработка  предназначена  для студентов 5В071900- Радиотехника, электроника и телекоммуникаций.

В методических указаниях  содержатся  краткие  теоретические  сведения  и общие  рекомендации  по решению  задач по мобильным  телекоммуникациям  и цифровым системам передачи информации. приводится список рекомендуемой  литературы.

Ил.17,  библиогр.- 5 назв.

 

РЕЦЕНЗЕНТ: д-р техн.  наук, проф.  Г.Г.Трофимов

 

Печатается  по плану  издания  некоммерческого акционерного общества «Алматинский  университет энергетики и связи» на 2012 г.

 

© НАО «Алматинский  университет энергетики и связи», 2012 г.

 

Содержание 

1 Лекция №1.Введение в курс дисциплины

4

2 Лекция № 2.Электродинамические усилия    в  аппаратах

7

3 Лекция № 3.Тепловые расчеты  электрических аппаратов

11

4 Лекция №4. Работа  аппаратов в переходных режимах

14

5 Лекция № 5.Термическая устойчивость электрических аппаратов

18

6 Лекция №6.Электрические    контакты

22

7 Лекция № 7.Режимы работы контактов

26

8 Лекция №8.Материалы электрических    контактов

30

9 Лекция №9. Основы теории горения и гашения электрической дуги

33

10Лекция №10.Условия гашения электрической  дуги

37

11 Лекция №11.Способы гашения электрической дуги

41

12 Лекция №12.Электромагнитные механизмы

45

Список литературы

49

 

 

1 Лекция № 1. Введение в курс дисциплины[1]

 

Содержание лекции: классификация электрических аппаратов. Основные требования, предъявляемые к электрическим аппаратам. Основные материалы, применяемые в аппаратостроении.  Литература.

Цель лекции: ознакомить студентов с назначением и местом, занимаемым электрическими аппаратами в электроэнергетике сельского хозяйства, терминологией и литературой по курсу.

Применяемые в электроэнергетике сельского хозяйства электротехнические устройства можно  условно  разбить на  три  большие группы:

- электрические машины;

- электрические сети;

- электрические аппараты.

Электрические аппараты являются неотъемлемой составной частью в системе создания, распределения и использования электроэнергии.

Цели преподавания курса электрические аппараты:

 - дать будущим специалистам в области электроэнергетики сельского хозяйства базовые знания об электрических аппаратах, понимание физических основ и положений  общей теории электрических аппаратов;

 -  на базе общей теории  изучение конструкций основных аппаратов общепромышленного  и сельскохозяйственного назначения.

Электрическим аппаратом принято называть электротехническое устройство, предназначенное для управления, регулирования и защиты электрических цепей и машин, а также для контроля и регулирования различных неэлектрических процессов.

1.1 Классификация электрических аппаратов

Для удобства изучения, аппараты классифицированы по различным признакам.

а) по назначению аппараты подразделены на следующие группы:

   1) коммутационные, предназначенные для включения и отключения электрических цепей;

   2) защитные, предназначенные для защиты и отключения электрических цепей от перегрузок,  токов короткого замыкания и других ненормальных режимов;

   3) пускорегулировочные, предназначенные для пуска и регулирования скорости электрических машин;

 4) контролирующие (реле), предназначенные для осуществления контроля заданных параметров электрической цепи;

 5) регулирующие, предназначенные для автоматической непрерывной стабилизации или регулирования заданного параметра электрической цепи или системы;

б) по принципу работы аппараты  делятся на контактные и бесконтактные аппараты.

 Первые имеют подвижные  контактные части, и воздействие на управляемую цепь осуществляется замыканием и размыканием этих контактов. Наличие контактной системы является слабым звеном таких аппаратов. Бесконтактные аппараты не имеют размыкаемых или скользящих контактов. Эти аппараты осуществляют управление путем изменения своих электрических параметров;

в) контактные аппараты могут быть автоматическими и неавтоматическими.

Первые приходят в действие от заданного режима работы цепи или машины. Неавтоматические аппараты – по воле оператора.

  В пределах одной группы или типа аппараты различают:

а) по напряжению – низкого напряжения (до 1000В) и высокого напряжения  (свыше 1000В);

б) по роду тока  - постоянного тока, переменного тока промышленной частоты и переменного тока  повышенной частоты;

в) по роду защиты от окружающей среды - открытого исполнения, брызгозащищенного, взрывобезопасного и др.;

г) по способу действия – электромагнитные, магнитоэлектрические, тепловые, индукционные и т.д.;

д) по ряду других факторов (быстродействия, способу гашения дуги и т.п.).

1.2 Основные требования, предъявляемые к электрическим аппаратам

Требования, предъявляемые к электрическим аппаратам, достаточно  разнообразны и зависят от назначения, условий применения и эксплуатации аппарата.

Кроме специфических требований, относящихся к конкретному  типу аппарата, все электрические аппараты должны удовлетворять общим требованиям:

а) каждый аппарат  в результате протекания по нему электрического тока при работе нагревается. Температура аппарата при этом не должна превосходить некоторой определенной допустимой  величины, устанавливаемой для данного аппарата и его деталей;

б) в каждой электрической цепи может быть ненормальный (перегрузка) или аварийный (короткое замыкание) режим работы. Ток, протекающий по аппарату в этих режимах, может значительно превышать номинальный  ток аппарата. Аппарат подвергается  при этом большим термическим и электродинамическим воздействиям. Однако он должен  выдержать эти воздействия без каких-либо деформаций, препятствующих дальнейшей его работе;

в) каждый электрический аппарат работает в цепи с определенным напряжением, где также могут иметь место и перенапряжения. Однако электрическая изоляция аппарата должна обеспечить надежную работу аппарата и при заданных значениях перенапряжений;

г) контакты аппаратов должны быть способны включать и отключать все токи рабочих режимов, а многие аппараты и токи аварийных режимов;

д) к каждому электрическому аппарату предъявляются те или иные требования с точки зрения надежности и точности работы, а также определенного быстродействия;

е) любой электрический аппарат должен, по возможности, иметь наименьшие габариты, вес, стоимость, быть простым по устройству, удобным в обслуживании и технологичным в производстве.

1.3 Основные материалы, применяемые в аппаратостроении

 Материалы, применяемые в аппаратостроении, могут быть разбиты на следующие группы:

а) проводниковые материалы – главным образом медь, алюминий, сталь, латунь и др.;

б) ферромагнитные материалы – различного рода стали и сплавы для магнитопроводов;

в) изоляционные материалы  – для электрической изоляции токоведущих частей друг от друга и от заземленных частей;

г) дугостойкие изоляционные материалы – асбест, керамика, пластмассы для дугогасительных камер;

д) сплавы высокого сопротивления – для изготовления различных сопротивлений;

е) контактные материалы -  серебро, медь, металлокерамика для обеспечения высокой износоустойчивости контактов;

ж) биметаллы – применяются в автоматических аппаратах, использующих  линейное удлинение тел при нагревании электрическим током;

и) конструкционные материалы – металлы, пластмассы, изоляционные материалы для придания аппаратам и его деталям тех или иных форм и для изготовления деталей, преимущественное значение которых является передача и восприятие механических усилий.

Технический прогресс в аппаратостроении в значительной мере определяется качеством  перечисленных материалов.

                                                            

2 Лекция №2. Электродинамические усилия    в аппаратах[2]

 

Содержание лекции: расчет электродинамических усилий на  основании закона Био-Савара и   по изменению запаса электромагнитной энергии контура. Электродинамические усилия в витках и катушках аппаратов. Электродинамические усилия между проводником с током и ферромагнитной массой. Электродинамические усилия в проводниках переменного сечения.

Цели лекции: познакомить студентов  с электродинамическими усилиями, действующими в электрических аппаратах и существующими методами их расчета.

2.1 Основные понятия

 При коротком замыкании  в сети через токоведущие части аппарата могут протекать токи, многократно превышающие номинальный ток аппарата. При взаимодействии этих токов с магнитным полем других токоведущих частей аппарата создаются электродинамические усилия (ЭДУ). Эти  усилия стремятся деформировать как проводники токоведущих частей, так и изоляторы, на которых они крепятся. Это обстоятельство требует проведение расчета аппарата на электродинамическую стойкость, т.е. на способность аппарата  выдержать без повреждения прохождение   тока КЗ. Расчет ЭДУ ведется обычно либо  на основе закона Био-Савара, либо по изменению запаса магнитной энергии системы. Рассмотрим применение указанных методов  для расчета ЭДУ.

Как известно, на проводник с током, расположенным в магнитном поле, действует механическая сила, которая может быть найдена из выражения

 

 ,                          (2.1)

где   -   ток, протекающий по проводнику;

  - длина проводника;

 - индукция магнитного поля;

 -  угол между направлением индукции и направлением тока.

 

Направление действия силы может быть найдено:

а)  по  правилу левой руки;

б) методом бокового распора и тяжения магнитных линий;

в) в контуре с током направление силы определяют из следующего общего положения: силы, действующие в контуре с током, стремятся изменить конфигурацию контура таким образом, чтобы охватываемый контуром магнитный поток увеличился.

2.2 Расчет ЭДУ  на  основании закона Био-Савара

Пусть перед нами  поставлена  задача: найти силы, действующие на проводник с током, находящейся в магнитном поле, созданным произвольно расположенными в пространстве проводниками с токами.

 Для того чтобы воспользоваться формулой (2.1)  и найти  силы, действующие на проводник с током, необходимо  предварительно найти значение индукции, создаваемой источниками  магнитного поля в месте расположения нашего проводника. Значение индукции и определяется на основе известного  из курса физики закона  Био-Савара.

Согласно  этому закону, при отсутствии ферромагнитных сред элементарная  индукция, создаваемая элементом  линейного провода dL, по которому течет  ток I , в точке, удаленной от элемента  тока  на расстоянии r, будет равна

,                (2.2)

 где a- угол между вектором r  и направлением тока.

 Результирующая индукция в рассматриваемой  точке от всего провода

 

 .                          (2.3)

 

Аналогичным образом определяют индукцию в интересующей нас точке пространства от всех имеющихся проводников с токами.

После определения индукции   по формуле (2.1) вычисляется ЭДУ.

Описанный выше  метод расчета ЭДУ является универсальным. Однако в ряде случаев, для нахождения электродинамических сил проще применить второй метод, который носит название энергетического.

2.3 Расчет электродинамических сил  по изменению запаса электромагнитной энергии контура

Электромагнитное поле вокруг проводников и контуров с током обладает запасом энергии. Электромагнитная энергия контура, обтекаемого током  I,  равна

  .                                         (2.4)

В свою очередь электромагнитная энергия двух контуров, обтекаемых токами  i1 и  i2,  равна

 ,       (2.5)

 

где

    L- индуктивность контура;

   М - взаимоиндуктивность контуров.

Всякая деформация контура или изменение взаимного расположения контуров приводит к изменению запаса электромагнитной энергии.

Как известно,  работа сил в любой системе равна  изменению запаса энергии этой системы

 

 ,                                    (2.6)

где dW- изменение запаса энергии системы при  ее деформации  в направлении оси  Х  под действием силы F.

 На указанном законе - законе сохранения энергии  и основан второй метод определения ЭДУ  в контурах, получивший название энергетического метода расчета ЭДУ.

При использовании этого метода  электродинамическая сила в контуре или между контурами, действующая в направлении оси Х,  равна скорости  изменения запаса  энергии системы при деформации ее в том же направлении, т.е. ее производной  в этом направлении.

.                  (2.7)

Данный метод удобно применять в тех случаях, когда известны  формулы, связывающие индуктивность и взаимоиндуктивность  контуров   с их  геометрическими параметрами, т.е. в витках  и  катушках электрических аппаратов и трансформаторов.

2.4 Электродинамические усилия в  витке, катушке и между катушками

Как показали исследования, сила, действующая в витке с током, пропорциональна  квадрату тока и диаметру витка.  Эта сила действует на разрыв витка. Если катушка  состоит из w витков, обтекаемых одним током, то индуктивность и разрывающее усилие возрастут в w2  раз. Силы  в катушке направлены так, чтобы ее потокосцепление возрастало. Они стремятся сжать катушку по высоте и толщине и увеличить ее средний диаметр.

2.5 ЭДУ  между проводником с током и ферромагнитной массой

При приближении проводника с током  к ферромагнитной стенке магнитное поле искажается, магнитные силовые линии стремятся замкнуться по массе и возникают силы, стремящиеся притянуть проводник к этой массе, т.е. возникают силы притяжения, не зависящие от направления тока в проводнике.

Данное свойство используется для втягивания электрической дуги в дугогасительную стальную  решетку, применяемую во многих низковольтных аппаратах, в которой и происходит эффективное гашение дуги.

  

 2.6 Электродинамические усилия в проводниках переменного сечения

Если сечение проводника изменяется, что всегда бывает  в месте контактов проводников, то в месте изменения сечения вследствие искривления линий тока возникают продольные ЭДУ (см. рисунок 2.1), стремящиеся разорвать место перехода вдоль оси проводника и направленные в сторону большего сечения. Эти силы уменьшают силу нажатия контактных пружин аппаратов, что  приводит к увеличению переходного сопротивления контактов и при больших токах КЗ к их свариванию.

 

 

Рисунок 2.1- ЭДУ в проводниках переменного сечения

  

3 Лекция №3. Тепловые расчеты электрических аппаратов[3]

 

Содержание лекции: основы тепловых расчетов. Потери в проводниках. Отдача тепла нагретым телом. Теплопроводность, конвекция, излучение. Теплоотдача в установившемся режиме.

Цель лекции: познакомить студентов с основами тепловых расчетов  электрических аппаратов.

3.1 Основы тепловых расчетов

3.1.1 Потери  в проводниках, обтекаемых током.

Мощность Р, теряемая в проводнике при прохождении по нему  электрического тока, равна

,

где   - эффективное значение тока;

 – сопротивление проводника.

При постоянном токе R соответствует омическому сопротивлению

.

При переменном токе потери получаются большими, чем при постоянном токе. Это возрастание потерь происходит за счет поверхностного эффекта и эффекта близости и учитывается коэффициентом дополнительных потерь КД>1. Сопротивление при  переменном токе за счет названных эффектов больше омического и носит название активного сопротивления.    

 

Активное сопротивление – это некоторое фиктивное сопротивление проводника, которое, будучи помножено на квадрат эффективного значения тока, дает потери, действительно имеющиеся при переменном токе.

3.1.2 Поверхностный эффект.

Переменное магнитное поле, охватывающее проводник с током,  индуцирует в этом проводнике ЭДС, направленную навстречу приложенному напряжению. Поскольку центральные слои проводника пересекаются большим магнитным потоком, чем наружные, то и ЭДС  будет наибольшей по оси провода.

 Эта ЭДС  приводит к уменьшению плотности тока в центральных слоях проводника   по сравнению с плотностью тока в наружных слоях. Влияние этого явления  можно воспринимать как уменьшение эффективного сечения проводника и соответственно увеличение  сопротивления. Влияние поверхностного эффекта растет с ростом частоты тока, проводимости и магнитной проницаемости  материала проводника.

3.1.3 Эффект близости.

В этом случае изменение распределения тока по сечению проводника и изменение  сопротивления возникает за счет влияния  магнитного поля  соседних проводников с током.

3.2 Отдача тепла нагретым телом. Теплопроводность.  Конвекция. Излучение

Передача тепла всегда идет от более нагретых тел к менее нагретым телам и происходит до тех пор, пока температуры тел не сравняются. Чем выше температура нагретого тела, тем интенсивнее происходит процесс передачи тепла.

Различают три вида передачи тепла: теплопроводностью, конвекцией и излучением.

3.2.1 Теплопроводность.

Теплопроводностью называется процесс передачи тепла от одной частицы тела к другой или от одного тела к другому, когда эти частицы или тела соприкасаются друг с другом. Теплопроводность в металлах осуществляется благодаря тепловому движению электронов, а в остальных случаях – молекул. Теплопроводность характерна для твердых тел. Необходимым условием теплопроводности является разность температур.

При расчете передачи тепла через тело за счет теплопроводности часто применяют выражение

,

где t-  разность температур на внутренней и наружной стенке  материала;

        Ф - тепловой поток, проходящий через стенки  соприкасающихся тел;   

         RT -  тепловое сопротивление тела.

                                     ,                                                  (3.1)

где  l - коэффициент  теплопроводности, численно равен количеству тепла, переданного через  поверхность площадью 1м2  за  1 сек при перепаде  температуры в 10°С

Уравнение (3-1) аналогично закону Ома для электрических цепей и называется тепловым законом Ома. Тепловое  сопротивление прямо пропорционально длине пути теплового потока d и обратно пропорционально сечению этого пути и коэффициенту теплопроводности.

Как следует из (3-1), количество тепла, отводимого   от одного тела к другому за счет теплопроводности, прямо пропорционально разности температур  между ними t и обратно пропорционально термическому сопротивлению Rт  того тела, через которое передается тепло. Если тепловой поток проходит через ряд стенок с  различной толщиной и коэффициентом теплопроводности, то результирующее тепловое сопротивление всех стенок будет равно сумме этих сопротивлений.

3.2.2 Конвекция.

Конвекцией называется процесс передачи тепла путем перемещения частиц жидкости или газа. При естественной конвекции движение охлаждающего газа или жидкости происходят за счет разности плотностей нагретых и холодных объемов. При искусственной конвекции охлаждающая среда приводится в движение с помощью вентиляторов или насосов.

Количество тепла, отдаваемого телом за счет конвекции

,

где a - коэффициент теплоотдачи при конвекции, определяемый теплом, которое снимается за 1 сек с поверхности в 1кв. м. при разности температур в 10°С;

         t -  разность температур между нагретым телом   и охлаждающей газовой или жидкостной средой;

S -   поверхность тела.

3.2.3 Тепловое излучение.

Часть энергии нагретое тело отдает в окружающее пространство путем излучения электромагнитных волн (ультрафиолетовых, инфракрасных).

Этот способ теплоотдачи называется тепловым излучением, лучеиспусканием или радиацией.

Тепло, отдаваемое нагретым телом  за счет радиации, определяется с помощью уравнения Стефана-Больцмана

 Количество отдаваемого тепла зависит от разности  четвертых степеней абсолютных температур его нагретой поверхности и окружающей среды.

 Суммарное количество тепла, отдаваемое всеми видами теплообмена, сложным образом зависит от температуры тела и его геометрических размеров. Поэтому в каждом конкретном случае предварительно оценивают интенсивность всех видов теплообмена и учитывают те из них, которые преобладает. Например,  для проводников, погруженных в масло, учитывают  только конвекцию; для длинных шин теплопроводностью пренебрегают и учитывают только конвекцию и радиацию.

3.3 Теплоотдача в установившемся режиме

Теплоотдача с поверхности тела происходит одновременно конвекцией и излучением. При этом трудно разделить, какая часть  тепла передается в окружающую среду конвекцией, а какая часть – излучением. Поэтому вводят понятие коэффициента теплоотдачи Кт, который определяет количество тепла,  отдаваемое в окружающую среду за 1 сек. всеми видами теплоотдачи с 1кв.м. поверхности  при разности температур нагретого тела и окружающего пространства в 1град. Цельсия. Коэффициент теплоотдачи (или теплообмена)  находится эмпирическим путем.

 Тогда количество тепла, отдаваемое нагретым телом в окружающее пространство, будет равно 

В установившемся режиме, когда все потери P, выделяемые в проводнике, отдаются в окружающее пространство можно записать

Откуда и находится  превышение температуры нагретого тела над температурой окружающей среды 

.

 А затем и температура нагретого  тела 

.

 

 

4 Лекция № 4. Работа  аппаратов в переходных режимах[4]

 

Содержание лекции: нагрев и охлаждение аппаратов  при длительном режиме работы. Нагрев и охлаждение аппаратов  при кратковременном  режиме работы. Нагрев и охлаждение аппаратов при повторно-кратковременном  режиме работы.

Цель лекции: познакомить студентов с особенностями нагрева и охлаждения электрических аппаратов в зависимости от продолжительности режима  работы аппарата.

4.1 Нагрев и охлаждение аппаратов   при длительном режиме работы

4.1.1 Уравнение нагрева аппарата.

После включения аппарата температура его элементов не сразу достигает установившихся значений. Тепло, выделяемое в аппарате, частично отдается в окружающее пространство, частично идет на повышение его температуры.

 Уравнение теплового баланса имеет вид

                                                                                                  (4.1)                            

 

где P –мощность тепловых потерь в теле;

         С - теплоемкость тела  ,

где с - удельная   теплоемкость;

         М- масса тела.

В уравнении (4.1) левая часть  уравнения это энергия, потребляемая аппаратом из сети за время dt. Первый член правой части уравнения –  количества тепла, отдаваемого телом  в окружающее пространство за время dt. Второй член – количество тепла, воспринимаемое телом при изменении его температуры на dt.

Решение дифференциального уравнения (4.1) относительно dt   будет равно

,                                            (4.2)

где - установившееся превышение температуры тела над температурой окружающей среды, находится по формуле

 

,

где Т - постоянная   времени нагрева тела, определяется по формуле

.

Постоянная времени нагрева физически представляет собою время, за которое тело  нагреется до установившейся температуры при отсутствии теплоотдачи в окружающую среду.

4.1.2 Уравнение охлаждения аппарата.

Для  вывода уравнения охлаждения  в уравнении (4.1) положим

 

 

 В этом случае  уравнение примет вид

.

 откуда

,

где t0 – превышение температуры тела в момент начала процесса охлаждения.

Кривая охлаждения является зеркальным  изображением кривой нагревания.

На рисунке 4.1 приведены кривые  нагрева и охлаждения аппарата. Время t взято в долях Т. Установившаяся температура тела обычно достигается через время равное    (3¸5) T.

 

 

Рисунок 4.1- Кривые процесса нагревания и охлаждения аппарата при длительном режиме работы

 

4.2  Нагрев и охлаждение аппаратов  при кратковременном  режиме работы

При длительном  режиме работы допустимая нагрузка выбирается таким образом, чтобы установившееся превышение температуры  было равно допустимому превышению . Превышение температуры в этом случае изменяется по кривой 1 (см. рисунок 4.2).

 

 

 

Рисунок 4.2 -Кривые процесса нагревания и охлаждения аппарата при кратковременном режиме работы

 

При той же нагрузке в кратковременном режиме работы за время     превышение температуры достигло бы значения t1 , т.е. аппарат не был бы полностью использован по нагреву.

Поэтому при кратковременном режиме можно увеличить нагрузку так, чтобы  превышение температуры изменялось  по кривой 2  и к концу режима (за время ) достигло  допустимой температуры. Для характеристики кратковременного режима вводится понятие коэффициента перегрузки

,

 который показывает, во сколько раз можно увеличить допустимую нагрузку  по току при кратковременном режиме по сравнению с длительным режимом

                                              .                                         (4.3)

 

Анализ  (4.3) показывает, что  коэффициент перегрузки растет с увеличением постоянной времени. В связи с этим в аппаратах, электробытовых приборах, работающих в кратковременных режимах, рекомендуется увеличивать постоянную времени, что позволяет повысить нагрузку по току. Увеличение постоянной времени достигается в основном за счет увеличения массы материала, участвующего в процессе нагрева.

 

4.3 Нагрев и охлаждение аппаратов при повторно-кратковременном  режиме работы

Повторно-кратковременным называется режим работы, при котором периоды нагрузки  чередуются с паузами . Полный период    называется циклом .

Характеризуется режим продолжительностью включений ПВ%  и частотой включения  - числом циклов в час.

ПВ% представляет выраженное в процентах  отношение продолжительности нагрузки к продолжительности всего цикла.

Кривые процесса нагрева и охлаждения  аппарата изображены на рисунке 4.3.

 

 

Рисунок 4.3 – Кривые процесса нагрева и охлаждения аппарата при повторно-кратковременном режиме работы

 

 В этом режиме  периоды нагрева и охлаждения чередуются и, начиная с некоторого момента, наступает состояние, когда превышение температуры колеблется между некоторым максимумом t1 и минимумом t2. Если  аппарат  нагружать   током, соответствующим  ПВ% аппарата, то превышение температуры будет равно допустимому превышению температуры (кривая 1).  Если при этом токе аппарат оставить   включенным на длительное время, то превышение температуры будет больше допустимого  и аппарат выйдет из строя.

 

5. Лекция  № 5. Термическая устойчивость электрических аппаратов

 

Содержание лекции: нагрев аппаратов при коротком замыкании. Термическая устойчивость аппаратов. Предельно допускаемые температуры нагрева проводников и аппаратов. Косвенный метод определения установившегося превышения температуры и постоянной времени нагрева аппарата.

Цель лекции: изучить  связи между   номинальными токами   элементов аппарата (или проводника)  и их   предельно допускаемыми температурами.

5.1 Нагрев аппарата при коротком замыкании

Короткое замыкание характеризуется большим током и малой длительностью, определяемой временем срабатывания максимальной токовой защитой. Как показали исследования, если длительность нагрева не превышает  0,1 T, то можно пренебречь отдачей тепла в окружающее пространство и полагать, что вся энергия, выделяемая при КЗ, идет на нагрев аппарата.

 Уравнение теплового баланса  (4-1) в этом случае будет иметь  вид

 

откуда                                      

 

тогда                                     ,

 

где  t0 – превышение температуры аппарата в момент начала КЗ.

Нагрев аппарата  при КЗ происходит практически по прямой линии (см.  рисунок 5.1)

5.2 Термическая устойчивость аппаратов

Под  термической устойчивостью аппаратов понимают его способность выдержать без повреждений и перегрева выше норм  тепловое  действие токов КЗ  определенной длительности. Для аппаратов  фирмы - производители в своих каталогах  приводят ток термической устойчивости и  время, в течение которого аппарат может пропускать этот ток, не перегреваясь и не повреждаясь.

Аппараты и электрические сети, защищенные предохранителями, имеющими малую выдержку времени срабатывания (менее 5мс), на термическую и электродинамическую устойчивость обычно  не проверяют.

 

 

 

Рисунок 5.1- Нагрев аппарата при коротком замыкании и охлаждение его после отключения

5.3  Предельно допускаемая температура нагрева проводников и аппаратов

Для обеспечения надежной работы аппарата температура его  проводников и деталей не должна превосходить некоторого определенного значения. Температура, при которой гарантируется надежная   работа аппарата и воздействие которой проводники и аппараты   могут  выдержать без понижения своих электрических и механических свойств, называется  предельной допускаемой температурой.

Нормируются две допустимые температуры:

- при номинальном длительном режиме;

- при коротком замыкании.

Короткое замыкание является кратковременным режимом, поэтому нагрев токами КЗ можно допустить более высокий, чем при длительном режиме. Однако этот нагрев не должен приводить к понижению электрических и механических свойств изоляции  и проводов.

Для алюминия   предельно допустимая температура для режима КЗ принимается равной 2000С, а для меди - 3000С.

Предельно допустимая температура для изолированных проводников определяется свойствами (классом  изоляции), с которой проводник соприкасается.

 Предельно допустимая температура для неизолированных (голых) проводников определяются механической прочностью  проводников, которая резко снижается  с ростом температуры (см. рисунок 5.2).

 

 

 

1,2 - медь; 3 - алюминий; 4 -бронза; 5 - сталь.

Рисунок  5.2 - Зависимость   предела   прочности

металлов при растяжении   от  температуры

нагрева

 

Предельно допустимая температура для проводников, имеющих контактные соединения, резко снижается по сравнению с целыми проводниками и  определяется температурой начала интенсивного окисления контактных поверхностей. Как показала практика, если температура контактных соединений не превышает 70 градусов, надежная и долговременная  их работа обеспечивается. И, наоборот, если температура провода, имеющего контактные соединения, превышает 70 градусов, то в результате окислительных процессов сопротивление контактов возрастает, одновременно  возрастают и тепловые потери в них. Контакты перегреваются и  разрушаются.  Надежность электроснабжения ухудшается.

Предельно допустимая температура для нетоковедущих деталей: несущих, крепежных, защитных и т.д.-  определяется из условий безопасности обслуживания (исключение ожогов при соприкосновении с ними).

  5.3 Косвенный метод определения установившегося превышения температуры и постоянной времени нагрева аппарата

Часто на практике требуется  найти значение постоянной времени  нагрева и установившееся превышение температуры аппарата,  опытное получение которых требует длительного времени (10—20 часов), что  вызывает, естественно, большие неудобства.

В этом случае установившееся превышение температуры определяют  на основании частично снятой  кривой нагрева.

Метод основан на том, что зависимость 

представляет собою прямую линию.

Построение ведут следующим образом (см.  рисунок 5.3):

а) за одинаковые, достаточно малые промежутки времени , находят соответствующие им превышения температуры  ;

б) влево от оси координат откладывают в произвольно выбранном

масштабе на уровне соответствующего значения    отрезки  

в) концы отрезков соединяют прямой линией.

 

Точка пересечения  прямой с осью ординат определит установившееся превышение температуры , а отрезок  на пересечении  с осью абсцисс  будет равен отношению.  Таким образом, можно по участку кривой нагревания определить нужные значения    и Т.

 

 

 

 

Рисунок. 5.3 - К определению постоянной времени и  установившегося превышения температуры косвенным методом

 

 

6 Лекция № 6. Электрические    контакты [5]

 

Содержание лекции: основные понятия. Терминология. Переходное сопротивление контакта. Температура контактной площадки. Зависимость переходного сопротивления от состояния контактных поверхностей.

Цель лекции: изучить  основные понятия о контактах, оценить важную роль, которую играют контакты в обеспечении надежной работы электрических аппаратов и электрических сетей.

6.1 Основные понятия. Терминология

Электрическим контактом называют  как место металлического соприкосновения проводников, так и сами проводники. Назначение контакта – продолжить путь тока из одного проводника в другой.

 По способу соединения проводников между собой контакты делятся на 3 группы:

а) неразмыкаемые контактные соединения;

б) размыкаемые контактные соединения;

в) скользящие контактные соединения.

К первым относятся проводники жестко соединяемые  между собой. К ним относятся: болтовые соединения шин, присоединение проводников к клеммам и т.п. Ко вторым относятся проводники, предназначенные  для коммутации электрических цепей. К ним относятся выключатели, рубильники и т.п. К третьим относятся щеточные контакты электрических машин, реостатов и т.п.

У электрических контактов необходимо различать кажущуюся и физическую площади соприкосновения.

Как ни тщательно будут  отшлифованы контактные поверхности, они всегда будут иметь микроскопические бугорки или шероховатости, поэтому физически две поверхности будут соприкасаться не всей кажущейся площадью, а лишь отдельными микроскопическими площадками (см. рисунок 6.1).

Количество контактных площадок зависит  от геометрических форм  соприкасающихся контактов.

 По форме соприкосновения различают 3 типа контактов:

а) точечный контакт – соприкосновение обеспечено только в одной микроскопической площадке – точке. Например: шар-шар, шар-плоскость и т.п.;

б) линейный контакт - кажущееся соприкосновение происходит по линии. Например:  цилиндр- плоскость, виток-виток и т.п. Физически же  соприкосновение происходит по ряду площадок (минимум две), расположенных по линии;

в) поверхностный контакт – кажущееся соприкосновение происходит по поверхности, а физически по ряду элементарных площадок (минимум три), расположенных на этой поверхности.

 

 

 

Рисунок 6.1 –Соприкосновение поверхностей контактов

 

Размеры элементарных площадок соприкосновения пропорциональны силе, сжимающей контакты, и зависят от сопротивления материала контактов смятию

  ,                                    (6.1)

где Р - сила, сжимающая контакты;

 s - временное сопротивление материала смятию (из справочника).

Однако с ростом силы сжатия рост размеров площадок замедляется из-за усадки площади контакта.

6.2 Переходное сопротивление контакта

В зоне перехода тока из одного проводника в другой возникает большое электрическое сопротивление, называемое переходным сопротивлением контакта.

Физически – природа переходного сопротивления – это электрическое сопротивление микроскопических бугорков, по которым происходит соприкосновение проводников между собой. Переходное сопротивление контакта можно представить как результат резкого повышения плотности тока в площадках соприкосновения по сравнению с плотностью тока в теле контакта.

Величину переходного сопротивления контактов определяют, используя опытные данные, по следующему выражению

,                                       (6.2)

где  e - некоторая величина, зависящая от материала, формы, способа обработки  и состояния контактной поверхности;

 Р - сила, сжимающая контакты;

 n – показатель степени, характеризующий тип контакта и число точек соприкосновения.

Значения e, определяемые опытным путем, в значительной мере зависят от состояния поверхности контактов, характера их обработки и, особенно, от степени окисления.

Как показали опыты, переходное сопротивление контактов  быстро уменьшается с ростом силы сжатия контактов (см. рисунок 6.2).

6.3 Зависимость переходного сопротивления от температуры

Так как  сопротивление контакта это сопротивление металла проводника, поэтому оно также увеличивается с ростом температуры.

Однако с увеличением температуры меняется структура бугорков и элементарных площадок соприкосновения за счет изменения величины удельного сопротивления смятию. Поэтому с ростом температуры переходное сопротивление вначале растет (см. рисунок 6.3), а затем происходит резкое падение механической прочности материала, например, у меди при 200 град. и переходное сопротивление  также резко падает.

 

 

Рисунок 6.2 - Зависимость переходного сопротивления контакта от силы нажатия

 

При дальнейшем росте температуры переходное сопротивление снова  линейно возрастает до температуры плавления материала, при которой контакты свариваются, а  переходное сопротивление падает почти до нуля.

 

             

Рисунок 6.3 –Зависимость переходного сопротивления от температуры

 

6.4 Зависимость переходного сопротивления от состояния контактных поверхностей

 Результаты выполненных экспериментальных исследований показали, что переходное сопротивление контактов чрезвычайно чувствительно к окислению поверхности.

Оксидные  пленки особенно опасны для контактов на малые токи, когда силы нажатия малы. Процесс образования пленки на­чинается сразу после соприкосновения зачищенной поверхности контак­тов с окружающим их воздухом. Переходное сопротивление при этом может возрасти в десятки тысяч раз. В связи с этим контакты на малые токи (малые нажатия) изготовляются из благородных металлов, не поддающихся окислению (золото, платина и др.). В сильноточных контактах пленка разрушается либо благодаря большим нажатиям, либо за счет проскальзывания одного контакта от­носительно другого.

В процессе работы переходное сопротивление контактов не оста­ется постоянным. Под воздействием кислорода, других агрессивных га­зов, повышенной температуры интенсивность образования пленки рас­тет. При этом переходное сопротивление контакта, падение напряжения на нем и его температура возрастают. При определенных значениях на­пряжения и температуры происходит электрический пробой пленки, после чего сопротивление контакта падает. Это явление называется фриттингом.

 

 

7 Лекция №7. Режимы работы контактов[6]

 

Содержание лекции: режимы работы контактов при включении и  отключении  электрической цепи. Работа контактов во включенном состоянии   в номинальном режиме и в режиме КЗ.

Цель лекции: рассмотрение  физических явлений, происходящих при работе контактов электрических аппаратов.

Рассмотрим процессы, связанные с работой контактов в следующих режимах:

а) работа контактов при включении цепи;

б) работа контактов во включенном состоянии;

в) работа контактов при отключении  цепи.

7.1 Включение цепи

При включении электрических аппаратов в их контактных системах могут иметь место следующие процессы:

а) вибрация контактов;

б) эрозия   поверхности контактов.

7.1.1 Вибрация контактов.

Процессы, возникающие при вибрации,  рассмотрим на примере контактной системы  контактора, упрощенная схема которого приведена на рисунке 7.1.

 

Рисунок 7.1- Контактная система контактора в процессе включения

 

Подвижный контакт 1 связан с контактным рычагом 2 и контактной пружиной 3. Неподвижный контакт 4 жестко закреплен на опоре.

При включении контактора его электромагнит действует на рычаг 2, перемещение которого приводит к соприкосновению контактов 1 и 4.

  В момент соприкосновения контактов происходит удар, в результате которого происходят деформация смятия контактов и отброс контакта 1  вправо. Между контактами образуется зазор и под воздействием приложенного  к ним напряжения возникает электрическая дуга. Движение контакта 1 вправо прекратится тогда, когда энергия, полученная им при ударе, перейдет в энергию сжатия пружины 3. После этого контакт 1 под действием пружины 3 начнет перемещаться влево. Произойдет новый удар и новый отброс контакта.   Данное явление называется вибрацией контактов.

Вибрация контактов приводит к многократному образованию электрической дуги, которое приводит к их сильному износу из-за оплавления и распыления материала контактов.

Для уменьшения вибрации создается предварительная деформация контактной пружины 3.

В этом случае, в момент касания контактов усилие нажатия возрастает не с нуля, а с предварительно установленной величины нажатия . Предварительный натяг контактной пружины  создается провалом подвижного контакта.

 Под провалом контакта понимается  расстояние,  на которое переместится подвижный контакт, если убрать неподвижный.

 Тогда

,

где с - жесткость контактной пружины;

 -  величина провала контакта.

С созданием провала контакта и  увеличением начального нажатия контактной пружины уменьшается как  переходное сопротивление контакта, так  и, что очень важно, вибрация. Однако при чрезмерно большом начальном усилии вибрация может резко возрасти при недостаточной мощности включающего электромагнита.

 В то же время  увеличение  тягового момента  приводит к увеличению  скорости подвижного контакта, его кинетической энергии, что ведет  к росту амплитуды отброса. Необходимо, как мы видим, оптимальное соотношение  мощности включающего электромагнита и величины провала контактов.

При включении контактов на существующее короткое замыкание вибрация контактов усиливается  из-за возникновения отбрасывающих электродинамических сил в точках касания. Для того чтобы не было оплавления контактов в момент их касания, усилие предварительного натяга контактной пружины должно компенсировать электродинамические силы отброса и создавать такое нажатие, при котором падение напряжение на переходном сопротивлении не приведет к оплавлению точки касания и свариванию контактов.

7.1.2 Эрозия   поверхности контактов.

В процессе включения по мере приближения контактов друг к другу между ними возрастает напряженность электрического поля, и при определенном расстоянии  (сотые доли миллиметра)  возникает электрический пробой воздушного  промежутка между контактами. При пробое электроны бомбардируют анод, и его материал переходит на катод, откладываясь на нем в виде тонких игл.

Износ контактов в результате переноса материала с одного контакта на другой, т.е. испарение материала в окружающее пространство без изменения состава материала называется физическим износом или эрозией.

7.2 Работа контактов во включенном состоянии

В этом режиме рассмотрим 2 случая:

а) через контакты проходит номинальный ток;

б) через контакты проходит ток КЗ.

7.2.1 Режим номинального тока.

 Как отмечалось на предыдущем занятии, для переходного сопротивления  контактов характерны две  температурные точки:

Температура размягчения материала и температура плавления.

Для надежной работы контактов необходимо, чтобы при номинальном токе падение  напряжения на переходном сопротивлении было равно

                                                  ,                                     (7.1)

где - падение напряжения в контакте, при котором температура контакта  равна температуре размягчения материала контакта  (приводится в справочной литературе).

 При расчетах контактных  систем аппаратов  при заданном номинальном токе и известному падению напряжения для  материала контакта   из формулы (7.1)  определяется переходное сопротивление, а затем по формуле (6.2)   находится необходимое контактное нажатие Р.

7.2.2 Режим короткого замыкания.

При коротком замыкании через контакты проходит ток в 10-20 раз превышающие номинальные значения. Из-за малой постоянной времени  нагрева температура контактной площадки поднимается практически мгновенно и может достигнуть температуры плавления.

 Необходимо также иметь  в виду, что при коротком замыкании  за счет сил отталкивания, возникающих в контактных площадках, контактное нажатие ослабевает, переходное сопротивление при этом  возрастает, возрастают тепловые потери и нагрев контактов, что может привести к их свариванию.

 7.3 Отключение цепи

В процессе размыкания контактов контактное нажатие уменьшается, переходное сопротивление возрастает, и за счет этого растет температура точек касания. В момент разъединения микровыступы контактов нагреваются до температуры плавления, и между контактами возникает мостик из жидкого металла. При дальнейшем движении контактов мостик обрывается и в зависимости от параметров отключаемой цепи (напряжения и тока) возникает дуговой или тлеющий разряд, сопровождающейся высокой температурой.

Высокая температура приводит к интенсивному окислению и распылению материала в окружающее пространство, переносу материала с одного электрода на другой и образованию на контактах  оксидной пленки. Все это влечет за собой износ контактов.

Износ, связанный с окислением и образованием на контактах пленок химических соединений материала контакта со средой, называется химическим износом или коррозией.

Эрозия и коррозия контактов сокращают срок службы аппаратов. Направление эрозии и форма износа контактов зависят от вида разряда и значения тока. Для возникновения дугового разряда необходимо, чтобы значения напряжения  и тока превышали  некоторые минимальные значения U0 и I0, характерные для данного материала контактов. Например, для меди U0= 12,3В, а  I0= 0,43А. Если ток в цепи будет меньше I0, между контактами будет возникать тлеющий разряд или  искра, если больше - дуговой разряд.

Срок службы контактов зависит от  материала контактов, их массы, числа коммутаций и величины коммутируемого тока цепи.

Для борьбы с эрозией контактов  применяют следующие меры:

а) сокращение длительности горения дуги с помощью дугогасительных устройств;

б)  устранение  вибраций контак­тов при включении;

в)  применение дугостойких  материа­лов для контактов.

 

8 Лекция № 8. Материалы  электрических    контактов[7]

 

Содержание лекции:  материалы для контактных соединений.

Цель лекции: изучение физических свойств основных проводниковых материалов, применяемых  в качестве  контактных соединений  в аппаратостроении.

8.1 Материалы для контактных соединений

От материала контакта  в значительной мере зависит его срок службы и надежность работы, а соответственно   надежность работы  аппаратов  и электроснабжения потребителей  в целом.

К контактным материалам предъявляются  следующие требования:

- они должны обладать высокой электропроводностью и теплопроводностью;

-  быть устойчивыми против коррозии и иметь токопроводящую окисную пленку;

-  быть дугостойкими, т.е. иметь высокую температуру плавления и испарения;

-  быть твердыми для уменьшения механического износа при  частых включениях и отключениях, механически прочными и легко поддаваться механической обработке;

- иметь высокие значения тока и напряжения, необходимые для дугообразования;

- иметь невысокую стоимость.

Перечисленные требования иногда противоречивы, и невозможно найти материал, который удовлетворял бы всем требованиям.

Для контактных соединений применяют:

 - медь;

 - серебро;

 -  алюминий;

 -  вольфрам;

 - металлокерамику.

Рассмотрим достоинства и недостатки этих  материалов.

 

 Медь

Самый распространенный контактный материал.

Медь удовлетворяет почти всем требованиям за исключением коррозиостойкости. Окиси меди имеют плохую электрическую проводимость.

К положительным свойствам меди  относятся:

а) высокая удельная электрическая проводимость и теплопроводность;

б) достаточная твердость, что позволяет применять при частых включениях и выключениях;

в) довольно высокие значения тока и напряжения, необходимые для дугообразования;

г) простота технологии и низкая стоимость.

К недостаткам меди следует отнести:

а) при работе на воздухе  медь покрывается слоем прочных оксидов, имеющих высокое электрическое сопротивление;

б) требует больших сил нажатия.

Для защиты меди от окисления поверхность контактов покрывается электролитическим способом слоем серебра толщиной 20-30 мкм. В контактах на большие токи иногда ставят серебряные пластинки. ( В аппаратах включаемых относительно редко).

Из-за  низкой дугостойкости нежелательно применение в аппаратах отключающих мощную дугу и имеющих большое число включений в час. В контактах, не имеющих взаимное скольжение, из-за пленки оксидов применение меди не рекомендуется.

Применяется как для неразмыкаемых, так и для размыкаемых контактных соединений.

В неразмыкаемых соединениях применяют антикоррозийные покрытия контактных поверхностей, а именно: серебрение, лужение, никелирование и оцинкование, а также покрытие зачищенного медного контакта нейтральной смазкой с последующей заделкой швов.

 Серебро

К положительным свойствам серебра относятся:

а)  высокая электрическая проводимость и теплопроводность;

б) пленка оксида серебра имеет малую механическую прочность и быстро разрушается при нагреве контактной точки;

в) контакт серебра устойчив благодаря малому напряжению на смятие;

г) для работы достаточны малые нажатия.

 Устойчивость контакта и малое переходное сопротивление контакта – характерные признаки серебра.

К недостаткам серебра можно отнести  малую дугостойкость и недостаточную твердость, что  препятствует применению его при наличии мощной дуги и частых включениях и отключениях.

Применяется в реле и контакторах при токах до 20А.

При больших токах  используется как материал для главных контактов, работающих без дуги.

 Чаще всего серебро применяется в виде накладок – в месте контакта, выполненного из меди, приваривается серебряная накладка, а также как  второй компонент при создании контактов из металлокерамики.

 

 Алюминий

К положительным  свойствам  алюминия относятся:

а) высокая электрическая проводимость и теплопроводность;

б) малая плотность материала, что  позволяет уменьшить массу и вес аппарата.

 К недостаткам следует отнести:

а) образование на воздухе  пленок с высоким сопротивлением и  с высокой механической прочностью;

б) низкую  дугостойкость (температура плавления значительно меньше, чем у меди и серебра);

в) малую  механическую прочность.

Из-за наличия в окружающем воздухе влаги и оксидов медный и алюминиевый контакты образуют гальванический элемент. Под действием ЭДС этого элемента происходит электрохимическое разрушение контактов (электрохимическая коррозия).

В связи с этим при соединении с медью алюминий должен покрываться электролитическим способом тонким слоем меди, либо оба металла должны  быть покрыты серебром.

Алюминий и его сплавы (дюраль, силумин) применяются главным образом как материал для шин и конструкционных деталей аппаратов. В качестве размыкаемых контактов не применяется.

 

 Вольфрам

К положительным свойствам относятся:

а) высокая дугостойкость;

б) большая стойкость против эрозии и сваривания;

в) высокая твердость позволяет применять его при частых включениях и отключениях;

 г) высокая температура плавления.

А недостатками являются:

а) высокое удельное сопротивление;

б) малая теплопроводность;

в) образование прочных оксидных и сульфидных пленок.

В связи с образованием пленок и их высокой механической прочностью вольфрамовые контакты требуют большого нажатия.

Применяются в качестве дугогасительных контактов при отключаемых токах до 100 кА и более, на малых и средних токах в качестве рабочих  контактов с большой частотой отключения.

 Металлокерамика

Основные свойства контактного соединения: высокая электрическая проводимость и дугостойкость, - не могут быть получены за счет сплавов таких материалов, как серебро и вольфрам или медь и вольфрам, так как они не образуют сплавов.

Поэтому для получения материалов, обладающих  необходимыми свойствами, применяют метод порошковой металлургии. Металлокерамику получают  путем спекания  смеси порошков различных металлов, один из которых обладает повышенной электропроводимостью, а другой - повышенной дугостойкостью.

Полученные таким способом  материалы сохраняют физические свойства входящих в них металлов. Дугостойкость металлокерамики  обеспечивается такими компонентами, как вольфрам и молибден.

 Низкое переходное сопротивление контакта достигается использованием в качестве второго компонента серебра или  меди.

Металлокерамика объединяет высокую дугостойкость с относительно хорошей электропроводностью.

Наиболее распространенными композициями металлокерамики являются: серебро-вольфрам, серебро-графит, серебро-молибден, медь-вольфрам, медь-молибден и др.

Применяется металлокерамика в качестве дугогасительных контактов на средние и большие отключаемые токи, а также как главные контакты на номинальные токи до 600 А в аппаратах с большим числом коммутаций.

 

 

9 Лекция № 9. Основы теории горения и гашения электрической дуги [8]

 Содержание лекции: процессы, возникающие при ионизации дугового промежутка. Термоэлектронная и автоэлектронная эмиссия. Ударная и термическая  ионизации. Процессы, возникающие при деионизации дугового промежутка. Рекомбинация и диффузия заряженных частиц.

Цель лекции: изучение  физических явлений, происходящих при возникновении электрической дуги между расходящимися контактами аппарата.

 

Размыкание электрической цепи при сколько-нибудь значительных токах и напряжениях, как правило, сопровождается электрическим разрядом между расходящимися контактами. Воздушный промежуток между контактами ионизируется и становится на некоторое время проводящим. В нем возникает дуга, приводящая к нежелательным последствиям для контактов и аппарата в целом. Для эффективной борьбы с отрицательным влиянием электрической дуги необходимо иметь представления о современной теории возникновения   электрической дуги, о физических процессах, сопровождающих это явление.

9.1 Процессы, возникающие при ионизации дугового промежутка

В обычных условиях воздух является хорошим изолятором: например, для пробоя воздушного промежутка в 1см необходимо приложить напряжение не менее 30 кВ. Для того чтобы воздушный промежуток стал проводящим необходимо, чтобы в нем   возникла определенная  концентрация  заряженных частиц: электронов и  ионов.

Процесс отделения от нейтральной частицы одного или нескольких электронов и образования свободных электронов и положительно заряженных ионов называется  ионизацией. Ионизация воздуха может происходить под действием света, рентгеновских лучей, высокой температуры, под влиянием электрического поля и ряда других факторов.

 Для дуговых процессов, имеющих место  в электрических аппаратах,  наибольшее значение имеют: из процессов, происходящих у электродов, – термоэлектронная и автоэлектронная эмиссии, а из процессов, происходящих  в дуговом промежутке, ударная и термическая   ионизации.

9.1.1 Термоэлектронная эмиссия.

Термоэлектронной эмиссией называется явление испускание свободных электронов с поверхности катода, имеющего высокую температуру.

При расхождении контактов резко возрастает переходное сопротивление контакта и плотность тока в последней  контактной площадке. Эта площадка разогревается до расплавления и при дальнейшем расхождении контактов рвется, с образованием паров металла в воздушном пространстве.

 На  отрицательном электроде образуется катодное пятно (раскаленная площадка), которое служит основанием дуги и очагом излучения электронов в первый момент расхождения контактов.

Плотность тока термоэлектронной эмиссии зависит от температуры и материала контакта. Она невелика и может быть достаточной только  для начала   возникновения дуги, но не для поддержания ее горения.

9.1.2 Автоэлектронная эмиссия.

Автоэлектронной  эмиссией называется явление испускания электронов под воздействием сильного электрического поля. По мере расхождения контактов  напряженность поля  между ними возрастает и проходит через значения  превышающие 109 В / м., достаточные для вырывания электронов из холодного катода. Ток автоэлектронной эмиссии также мал и может служить только началом возникновения дуги.

Таким образом, начальная стадия  возникновение дугового разряда на расходящихся контактах объясняется наличием термоэлектронной и автоэлектронной эмиссий свободных электронов в дуговой промежуток.

После возникновения дуги и образования положительных ионов и электронов каждый из них устремится  к своему электроду: положительные  заряды - к катоду,  а электроны - к аноду. За счет положительных ионов усиливается  термоэлектронная  и автоэлектронная эмиссии:

Термоэлектронная эмиссия усиливается  за счет увеличения температуры катода в результате бомбардировки катода положительными ионами, а  автоэлектронная эмиссия - за счет усиления электрического поля между слоем положительных  ионов и отрицательным катодом.

9.1.3 Ионизация толчком.

Если свободный электрон при своем движении в электрическом поле приобретет достаточную скорость и, соответственно, кинетическую  энергию, то при столкновении с нейтральной частицей он может выбить из нее электрон, т.е. ионизировать эту частицу. В результате образуется новый электрон, который может   ионизировать следующую  нейтральную частицу и т.д. Произойдет лавинообразное нарастание потока электронов в дуговом промежутке.

 Условием для ударной  ионизации является наличие электрического поля  и достаточная   длина свободного пробега,  необходимая   для приобретения электроном требуемой энергии  для ионизации молекул в воздушном промежутке. Скорость электронов зависит от разности потенциалов на длине его свободного пробега. Поэтому обычно указывается не скорость движения электронов, а то минимальное значение разности потенциалов, какое необходимо иметь на конце свободного пути, чтобы электрон к концу пути приобрел необходимую скорость. Это разность потенциалов носит название потенциала  ионизации.

 Чем выше давление и плотность газа, тем меньше длина свободного пробега у электрона и  тем меньше энергии приобретет  электрон. Ионизация воздушного промежутка будет затруднена, Дуга может и не возникнуть. Наличие паров металлов в воздушном промежутке, имеющих потенциал ионизации  ниже, чем у воздуха  значительно снижает энергию  ионизации и облегчает образование дугового разряда.

9.1.4 Термическая  ионизация.

Это процесс ионизации под воздействием высокой температуры.

Поддержание дуги после ее возникновения, т.е. обеспечение дугового разряда достаточным количеством свободных электронов, объясняется практически единственным  видом ионизации – термической ионизацией.

Температура ствола дуги достигает 4-7 тысяч градусов Кельвина. При такой высокой температуре быстро возрастает как число быстро движущихся молекул, так и их скорость. При столкновении быстро движущихся молекул и атомов большая часть их разрушается  с образованием заряженных частиц.

Основной характеристикой термической ионизации является степень ионизации, представляющая собой отношение числа ионизированных атомов в дуговом промежутке к общему числу атомов в этом промежутке. Пары металла  значительно быстрее ионизируются, чем воздух, что объясняется их более низким потенциалом ионизации.

9.2 Процессы, возникающие при деионизации дугового промежутка

Одновременно с процессами ионизации в дуге происходят обратные процессы, т.е. воссоединение заряженных частиц и образование нейтральных частиц. Этот процесс носит название  деионизации.

При возникновении дуги преобладают  ионизационные процессы, в устойчиво горящей дуге процессы оба процесса одинаково интенсивны, а при преобладании процессов деионизации дуга гаснет.

Деионизация  происходит, главным образом, за счет рекомбинации и диффузии.

9.2.1  Рекомбинация.

Рекомбинацией называется процесс, при котором различно заряженные частицы, приходя во взаимное соприкосновение, образуют нейтральные частицы. Интенсивность рекомбинации усиливается с уменьшением  температуры дуги и увеличением давления. В электрической дуге, горящей вблизи поверхности дугогасительной камеры, рекомбинация основных носителей зарядов в дуге – электронов с положительными ионами происходит следующим путем:  электроны заряжают поверхность стенки камеры до некоторого отрицательного потенциала, при котором положительные ионы притягиваются к этой поверхности и, присоединив электрон, образуют нейтральную частицу.

 При рекомбинации, часть энергии освобождается в виде излучения квантов света (фотонов).

9.2.2  Диффузия.

Это вынос  заряженных частиц из области горения дуги в окружающую среду. Тем самым уменьшается проводимость дуги.

Диффузия обусловлена как электрическими, так и тепловыми факторами. Плотность зарядов в стволе дуги возрастает от периферии к центру. В виду этого создается электрическое поле, заставляющее ионы двигаться от центра к периферии и покидать область дуги. В этом же направлении действует и разность температур ствола дуги и окружающего пространства. Заряженные частицы, вышедшие из области дуги, в итоге рекомбинируются  вне этой области.

 В свободно горящей дуге диффузия играет ничтожно малую роль. Однако ее роль усиливается в дуге, обдуваемой сжатым воздухом, и в открытой движущейся дуге.

 К числу явлений, облегчающих гашение дуги,  относится диссоциация (разложение) нейтральных молекул газов на отдельные атомы.

  Диссоциация молекул газа  сопровождается поглощением тепловой энергии. Температура дуги при этом понижается, процесс деионизации будет преобладать над процессом ионизации, и условия для гашения дуги улучшаются.

В качестве дугогасящего газа  чаще всего  применяют  водород. Он выделяется в дугогасительных камерах при разложении под действием высокой температуры дуги трансформаторного масла, фибры, оргстекла.

 

 

10. Лекция № 10. Условия гашения  электрической дуги [9]

 

Содержание лекции: вольтамперная характеристика (ВАХ)  электрической дуги. Статические и динамические ВАХ. Условия гашения дуги постоянного и переменного тока.

Цель лекции: на основе анализа ВАХ  дуги рассмотреть способы   гашения дуги на постоянном и переменном токе.

10.1 Вольтамперные характеристики дуги

Важнейшей характеристикой дуги является ее  вольтамперная характеристика  (ВАХ), представляющая собой зависимость напряжения на дуге от тока.

С увеличением силы тока в цепи, а, следовательно, числа электронов в дуговом промежутке одновременно увеличивается температура дуги,   усиливается термическая ионизация,  возрастает число ионизированных частиц в дуге и, соответственно,  падает электрическое сопротивление дуги.

 Причем,  сопротивление  дуги падает так резко, что напряжение на ней  тоже падает, несмотря на рост тока. При переходе  тока от одного значения тока к другому тепловое состояние дуги не изменяется мгновенно, так как обладает тепловой инерцией. Если ток менять медленно, то тепловая инерция  дуги не сказывается. Характеристика, полученная при медленном изменении тока, называется статической. Если ток менять быстро, то ВАХ будет зависеть от скорости изменения тока.  Такая характеристика называется динамической.

Статическая ВАХ  дуги зависит от   длины дуги, материала электродов, параметров среды и условий охлаждения.

 Падение напряжения  на дуговом промежутке   равно

                                                                        ,                               

 где  - сумма околоэлектродных падений напряжения;

-напряженность электрического поля внутри дуги;

- длина дуги.

,

где - прикатодное падение напряжение,  равно10 – 20В;

- прианодное  падение напряжения, равно 5-10В.

Напряженность электрического поля внутри дуги зависит от тока и условий горения дуги: чем интенсивнее охлаждение дуги и чем выше давление  среды, в которой горит дуга, тем больше напряженность электрического поля в дуге  и тем выше лежит ее ВАХ. А подъем ВАХ, как мы увидим далее, способствует гашению дуги.

 Рассмотрим условия  гашения дуги постоянного тока.

10.2 Условия гашения дуги

Чтобы погасить дугу постоянного тока, необходимо создать такие условия, при которых в дуговом промежутке при всех значениях тока от начального до нулевого процессы деионизации превосходили процессы ионизации.

Для цепи, изображенной на рисунке 10.1а, содержащей сопротивление R, индуктивность L и дуговой промежуток с падением напряжения , к которой приложено  напряжение источника тока U, будет для любого момента времени  справедливо уравнение

,

где  - ЭДС, возникающая на индуктивности при изменении тока в цепи.

 

 

Рисунок 10.1- К условию гашения дуги постоянного тока

 

При устойчиво горящей дуге, когда процессы ионизации и деионизации находятся в равновесном состоянии

                                       и    .

        Если    >   0, то в дуге процесс ионизации преобладает над процессом деионизации, т.е. количество вновь образовавшихся заряженных частиц будет больше количества исчезающих в результате рекомбинации.

Если   < 0 , то  в дуге преобладают процессы  деионизации, число заряженных частиц уменьшается и дуга гаснет. 

Следовательно,  для погасания дуги необходимо, чтобы ток в ней все время уменьшался, т.е.  , а,  следовательно 

                                                  .                                                            (10.1)

При этом неравенство (10.1) должно иметь место при всех значениях тока. Графическое решение задачи показано на рисунке 10.1б.

 На этом рисунке прямая 1 представляет собой  напряжение источника U, прямая 2 - реостатную характеристику  цепи    , а кривая 3 -ВАХ дуги. Заключенные между реостатной характеристикой и ВАХ отрезки соответствуют  .

В точках  «А» и «Б»  выполняется условие  , т.е. в этих точках имеет место равновесное состояние. Однако в точке «Б» это равновесие устойчивое, а в точке «А» – нет.

При токах ,   и   на индуктивности  возникает отрицательное напряжение  , свидетельствующее о нарастании процесса деионизации в дуге. Под действием этого напряжения  ток будет убывать до нуля. Если по какой-либо причине ,  то на   индуктивности возникнет положительное напряжение , свидетельствующее о нарастании процесса ионизации, и ток будет возрастать до значения .

Точка «Б» является точкой устойчивого равновесия: при любых изменениях тока  под действием напряжения на индуктивности система будет возвращаться в исходное состояние.

В электрических аппаратах принимают все меры к тому, чтобы дуга гасла в минимально короткое время. Очевидно, для этого необходимо, чтобы   . Это возможно либо за счет поднятия ВАХ, либо за счет увеличения сопротивления цепи. ВАХ может быть поднята в результате увеличения длины дуги, интенсивности охлаждения и повышения давления среды, в которой горит дуга.

 При замкнутых контактах дуга отсутствует и ток в цепи равен    (смотри  рисунок 10.2). При разведении контактов между ними возникает дуга с током . Если  длина дуги и напряжение источника неизменны, то при увеличении сопротивления ток в цепи начнет уменьшаться, принимая значения ,.  При дальнейшем возрастании сопротивления создаются условия для гашения дуги. Ток и сопротивления, при которых наступают условия для гашения дуги, называются критическими.

 

 

Рисунок 10.2 - Ток в цепи при различных сопротивлениях  R и наличия дуги

 

Если  при неизменном токе увеличить  напряжение или при неизменном напряжении увеличить ток,  то  реостатная характеристика   будет подниматься вверх. Но тогда для соблюдения условий гашения дуги необходимо поднять и  ВАХ  дуги. Следовательно, с увеличением напряжения источника,  и с ростом отключаемого тока условия отключения утяжеляются.

10.3 Особенности горения и гашения дуги переменного тока

Если для  гашения дуги постоянного тока необходимо создать условия, при которых ток упал бы до нуля, то при переменном токе ток в дуге независимо от степени ионизации дугового промежутка проходит через нуль каждый полупериод, т.е. каждый полупериод дуга гаснет и зажигается вновь. Задача гашения в данном случае состоит в том, чтобы создать условия, при которых ток не восстановился бы после прохождения через нуль.

Решающее значение для гашения дуги переменного тока при напряжении до 1000В имеют явления, происходящие у катода при переходе тока через нуль. В момент перехода тока через нуль в прикатодной области за время порядка 0.1 мксек изоляция воздушного промежутка восстанавливается  до величины U0= 150-250В, т.е. для того, чтобы  возникла дуга необходимо приложить напряжение выше  указанных величин.

 

11 Лекция № 11. Способы гашения электрической дуги[10]

 

Содержание лекции: способы гашения электрической дуги. Магнитное дутье. Гашение дуги высоким давлением. Применение дугогасительных решеток на постоянном и переменном токе.

Цель лекции: рассмотрение  физических явлений, происходящих при гашении электрической дуги между расходящимися контактами аппарата различными способами.

 

Задача дугогасительных  устройств  аппаратов состоит в том, чтобы обеспечить гашение дуги:

а) за  малое время с допустимым уровнем перенапряжений;

б) при малом износе токоведущих частей аппарата;

в) при минимальном объеме раскаленных газов;

г) с минимальным звуковым и световым эффектами.

Для гашения дуги постоянного тока необходимо, чтобы ВАХ дуги проходила выше реостатной прямой, т.е.

 

                                                            ,                                       

а так как

                                                             ,                                    

 то подъем характеристики можно получить за счет:

 а) увеличения длины дуги ;

 б) напряженности электрического поля в столбе дуги ;

 в) использования  околоэлектродного падения напряжения.

Поднятие ВАХ за счет увеличения длины дуги  малоэффективно, так как требует значительного увеличения размеров аппаратов.

Увеличить напряженность электрического поля внутри  дуги  можно:

 а) путем эффективного охлаждения дуги;

 б) за счет  подъема давления среды, в которой горит дуга.

Охлаждение дуги обычно осуществляют:

 а) перемещая дугу относительно среды, в которой она находится, используя  для этой цели магнитное поле (магнитное дутье);

 б)  загоняя с помощью магнитного дутья дугу в узкую щель дугогасительной камеры, стенки которой имеют высокую теплопроводность и дугостойкость. Дуга по мере втягивания в щель приобретает форму зигзага, благодаря чему длина дуги увеличивается. Охлаждение дуги осуществляется в результате тесного контакта дуги с холодными относительно температуры дуги керамическими стенками щели.

 

11.1 Перемещение дуги под действием магнитного поля

Электрическая дуга, являясь своеобразным проводником с током, может взаимодействовать с магнитным полем. В результате на дугу будет действовать сила, так называемое магнитное дутье, перемещающее дугу.

Чаще всего магнитное поле создается катушкой последовательно включенной с коммутируемой цепью. Сила, действующая на единицу длины дуги в магнитном поле равна

 

,

где I – ток дуги;

H - напряженность магнитного поля, создаваемого дугогасительной катушкой в зоне горения дуги.

Так как для последовательной катушки  то Таким образом, сила, действующая на дугу, пропорциональна квадрату тока.

При малых токах эта сила мала, поэтому для получения силы, достаточной для гашения малых токов приходится увеличивать число витков обмотки, а так как  обмотка обтекается номинальным током аппарата, то и сечение ее витков должно соответствовать этому току. Это приводит к большому расходу меди.

С помощью магнитного дутья дуга с силой загоняется в узкие  щели дугогасительных решеток, выполняемых из тугоплавких материалов. В результате дуга резко охлаждается на стенках решетки. Быстро нарастают деионизационные процессы, и дуга гаснет. Применяется в контакторах с тяжелым режимом работы при числе включений в час более 600.

11.2 Гашение дуги высоким давлением

Проводимость дугового промежутка зависит  от степени ионизации газа. При неизменной температуре степень ионизации падает с ростом давления. Это значит, что для проведения того же тока при высоком давлении необходимо приложить более высокое  напряжение.

С ростом давления возрастает также теплопроводность газа, что приводит к усилению отвода тепла и охлаждению дуги. В конечном итоге с ростом давления напряжение на дуге возрастает.

Гашение дуги при помощи высокого давления, создаваемого самой же дугой в плотно закрытых камерах,  используется в плавких предохранителях и ряде других аппаратах. В этих аппаратах вся энергия, выделяемая в дуге, отдается газу, находящемуся в ограниченном объеме.

В первом приближении здесь справедливо соотношение

,

где - энергия дуги;

 - объем;

 - давление.

В результате  дугу удается погасить  в небольших плотно закрытых камерах и сделать аппараты совершенно безопасными в пожарном отношении.

11.3 Гашение дуги в дугогасительной решетке

Рассмотренные выше способы гашения дуги сводились к воздействию на ее ствол.

Дугу можно гасить, используя околоэлектродные падения напряжения. Впервые этот принципиально новый способ гашения предложил Доливо-Добровольский.

Над расходящимися контактами 1 и 2  аппарата (см. рисунок 11.1) устанавливаются неподвижные изолированные друг от друга  металлические пластины 3, образующие дугогасительную решетку. Возникающая при отключении дуга 4 загоняется в эту решетку, где разбивается на ряд последовательно включенных коротких дуг 5.

 

 

 

а- открытая дуга; б- в дугогасительной решетки

Рисунок 11.1 – Дугогасительная решетка и статические вольтамперные характеристики дуги

 

У каждой пластины решетки возникает околоэлектродное падение напряжения. Гашение дуги происходит за счет суммы околоэлектродных  падений напряжения.

 Постоянный ток

При числе пластин  коротких дуг будет  и столько же будет прианодных  и прикатодных  падений напряжения. Напряжение на всей дуге в решетке будет равно

,

где - сумма околоэлектродных падений напряжения;

- длина дуги;

- расстояние между пластинами решетки.

ВАХ дуги  в дугогасительной решетке выражается в той же по форме кривой, что и ВАХ открытой дуги, но перенесенной на сумму околоэлектродных падений в область более высоких напряжений.

Для того чтобы дуга погасла,  необходимо, чтобы число пластин решетки удовлетворяла условию

,

где - напряжение  сети;

- приэлектродное падение напряжения .

Переменный ток

При гашении дуги переменного тока в дугогасительной решетке основную роль играют процессы у катода, заключающиеся в том, что в момент прохождения тока через нуль околокатодное пространство мгновенно приобретает электрическую прочность порядка  .

Поскольку на постоянном токе , что гораздо меньше, чем на переменном токе, то и число пластин  в дугогасительной решетке на переменном токе нужно соответственно значительно  меньше.

Дугогасительная решетка на переменном токе действует в 7-8 раз эффективнее, чем на постоянном токе. Этим объясняется ее широкое применение на переменном токе и ограниченное применение на постоянном.

Дугогасительная решетка позволяет сильно сократить размеры дуги и гасить ее в ограниченном объеме при малом световом и звуковом эффекте. Это обеспечило ей широкое применение в дугогасительных устройствах контакторов и автоматических выключателей.

Пластины дугогасительной решетки выполняют из магнитного материала (стали). Возникающие между дугой и ферромагнитными пластинами силы притяжения  способствуют быстрому вхождению дуги в пространство между пластинами и разбиению дуги на ряд последовательно включенных коротких дуг.

Недостатком дугогасительной решетки является прогорание пластин в повторно-кратковременном режиме при токе 600 А и выше. Для уменьшения коррозии пластины покрывают медью или цинком.

 

 

12 Лекция № 12. Электромагнитные механизмы[11]

 

Содержание лекции: сила притяжения электромагнита. Формула Максвелла. Электромагниты переменного тока. Короткозамкнутый виток  как мера борьбы с шумами и вибрацией в аппаратах переменного тока. Замедление и ускорение  действия электромагнита.

Цель лекции: дать студентам основные сведения об электромагнитах, являющихся электромеханическим преобразователем энергии во многих аппаратах.

Электромагнитные механизмы применяют для приведения в действие многих аппаратов. Как мы отмечали ранее, от работы электромагнита в значительной мере зависит нормальная работа контактов аппаратов, наличие или  отсутствие  вибрации контактов,  возможность сваривания контактов при КЗ  и т.д. Что, в свою очередь, обеспечивается созданием необходимой для нормальной работы аппаратов  силы притяжения электромагнита.

12.2  Сила притяжения электромагнита

В инженерных расчетах силу притяжения электромагнита обычно рассчитывают  по формуле Максвелла

,

   где - магнитная индукция  в рабочем зазоре;

   - эквивалентное сечение воздушного зазора;

  - магнитная проницаемость воздуха.

Формулой  можно пользоваться, если индукция в воздушном зазоре распределена равномерно.  Иногда  бывает удобно находить  силу тяги  электромагнита через магнитный поток

.

12.3  Электромагниты переменного тока. Короткозамкнутый виток

При синусоидальном переменном токе поток  изме­няется по закону

 

 Сила притяжения электромагнита в таком случае будет равна

 

.

 

Обозначим  

           

 

Тогда               

,

т. е. сила притяжения Р пульсирует по величине с двойной часто­той сети, не меняя при этом своего знака  (см.  рисунок 12.1б).

 

 

Рисунок 12.1 – Кривые изменения силы притяжения электромагнита переменного тока без короткозамкнутого витка

 

 Сила притя­жения может быть представлена в виде двух составляющих: постоянной во времени   

и изменяющейся во времени по закону косинуса переменной

Среднее за период значение силы Р будет равно  .

Если отрывное усилие электро­магнита будет  (см.  рисунок 12.1в), то дважды за период в точке « А» якорь электромагнита начнет отпадать, а в точке «Б» снова притягиваться, т. е. будет вибрировать с двойной частотой. Вибрация приводит к износу магнитной системы и сопро­вождается гудением.

Для устранения вибрации эле­ктромагниты переменного тока снабжаются короткозамкнутыми витками (см.  рисунок 12.2)  из проводни­ковых материалов (медь, латунь), охватывающими часть полюса элек­тромагнита (порядка 70—80%).

 

 

Рисунок 12.2 – К принципу работы короткозамкнутого витка

 

Принцип работы витка заклю­чается в следующем.

 Общий поток электромагнита Ф разветвляется  на поток Ф1, который проходит по неохваченной витком части по­люса, и на поток Ф2, который про­ходит через часть, охватываемую короткозамкнутым витком.

При этом в витке индуцируется э. д. с.  и возникает ток, который создает магнитный поток  охватывающий  короткозамкнутый виток и, вместе с частью основного потока, образующий поток Ф2 проходящий через часть полюса, охваченную витком.

 В результате магнитный  поток Ф2 будет сдвинут во времени по отношению к потоку Ф1 на некоторый угол .

 Сила притяжения электромагнита Р в этом случае будет  складываться из двух пуль­сирующих, но сдвинутых по фазе  сил  Р1 и  Р2 .

Каждая из сил Р1 и Р2 может быть представлена в виде двух составляющих

    и        ,

а полная сила

.

 Благо­даря сдвигу фаз  результирующая  сила Р пульсирует много меньше, и минимальное значение этой силы  остается выше отрывного усилия  Ротр, чем и исключается вибрация якоря.

12.4 Замедление и ускорение действия электромагнита

В ряде случаев на практике необходимо замедлить или ускорить действие электромагнита.

Замедление действия электромагнита постоянного тока может быть достигнуто (см.  рисунок 12.3).

 

 

а) увеличением  постоянной времени катушки;

б) включением параллельно катушке емкости;

в) с помощью короткозамкнутого витка, имеющего малое электрическое сопротивление.

Рисунок 12.3 – Схемы замедления срабатывания электромагнита

 

Короткозамкнутый виток  замедляет нарастание потока при включении электромагнита.  

При включении  емкости нарастание напряжения на ка­тушке происходит постепенно по мере зарядки конденсатора.

Ускорение действия электромагнита может быть достигнуто за счет уменьшения постоянной времени.

В этом случае наличие короткозамкнутого витка, массивных частей магнитопровода, металлических каркасов катушки и всяких короткозамкнутых витков, образованных из  крепежных и прочих деталей, лежащих  на пути потока, является недопустимым, так как они будут увеличивать время действия электромагнита.

Шихтованный магнитопровод также приводит к ускорению действия электромагнита.

Еще большее ускорение может быть получено при включениии  электромагнита по схеме, представленной на рисунке 12.4.

 

 

Рисунок 12.4 – Схемы ускорения срабатывания электромагнита постоянного тока

 

 

Список литературы

 

1.       Чунихин А.А.  Электрические аппараты. – М.: Энергия, 1988.

2.        Родштейн Л.А. Электрические аппараты низкого напряжения. - М.: Энергия, 1964.

3.       Чунихин. А.А., Жаворонков М.А. Аппараты высокого напряжения. М.:Энергоатомиздат,1985.-432 с.

4.       Таев И.С. Электрические аппараты. Общая теория.- М.: Энергия, 1977.

5.       Кузнецов Р.С. Аппараты распределения электрической энергии на напряжение до 1000 В.-М.: Энергия, 1970.- 544 с.

Вспомогательные учебные материалы и пособия

1.     Электрические явления в газах. Учебный фильм для вузов.

2.     Высоковольтные выключатели фирмы « Сименс». Учебный видеоролик.

3.     Вакуумные выключатели фирмы Таврида Электрик. Учебный видеоролик.

4.     Фадеев В.Б. Электронное справочное пособие по выбору низковольтных защитных аппаратов и кабелей. - Алматы.: АУЭС, 2005.

5.     Фадеев В.Б. Электронное справочное пособие по выбору высоковольтных выключателей. - Алматы.: АУЭС, 2006.

 

[1] По теме лекции см.[1,c.5-31],[2,c.11-13]

[2] По теме лекции см.[1,c.31-58],[2,c.13-33]

[3] По теме лекции см.[1,c.59-64],[2,c.33-37]

[4] По теме лекции см.[1,c.75-85], [2,c.40-44]

[5] По теме лекции см. [1, c.88-94],[2, c.55-75]

[6] По теме лекции см. [1, c. 95-110], [2, c.76-89]

[7] По теме лекции см. [c.106-110],[2, c.89-90]

[8] По теме лекции см.[1, c.123-129], [2, c. 92-97]

[9] По теме лекции см.[1,c.127-157],[2,c.97-109]

[10] По теме лекции см.[1,c. 157-183], [2,c.109-147]

[11] По теме лекции см.[ 1, c.211-240 ], [ 2, c.166 -175]