Файл: Вопросы к экзамену по предмету Эиэа нагревание проводников постоянным и переменным током, поверхностный эффект, эффект близости.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 27.04.2024
Просмотров: 41
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
Для погасания дуги необходимо, чтобы при любом значении тока вольт-амперная характеристика дуги должна на всем своем протяжении лежать вьше характеристики U - iR не иметь с этой характеристикой ни одной точки соприкосновения. Следует иметь в виду, что под вольт-амперными характеристиками дуги здесь надо понимать динамические характеристики.
Для каждого материала существуют определённые, характерные для него падения напряжения на контактах, при которых температура контактного пятна достигает значений, определяющих фазовое состояние материала. Так как температуре рекристаллизации соответствует напряжение размягчения материала U р , а температуреплавления.-U пл
Для надёжной работы контактов необходимо, чтобы при номинальном токе падение напряжения на переходном сопротивлении R конт. было меньше U р:: для расчета контактов на малые токи используется формула : I ном R конт ≤ (0,5…0,8) U р
Использование контактов при условииU к
Поэтому в аппаратах, работающих на больших номинальных токах и в режиме КЗ, не исключено расплавление контактного пятна в замкнутом состоянии, что может привести к свариванию контактов.
В конструкциях всех электромеханических устройств, предназначенных для замыкания-размыкания цепей, существует одна или несколько контактных пар. С их помощью происходит коммутация соответствующих электрических компонентов. Существенным недостатком электромеханических контактов являются произвольные неконтролируемые многократные повторы коммутации, вследствие упругости элементов контактной системы. Это явление получило название – дребезг контактов, а борьбу с ним ведут практически с того момента когда появились первые элементы автоматизированных систем.
При взаимодействии упругих тел возникает деформация. Сила упругости возвращает первоначальную форму деформированного предмета, в результате чего он получает некий импульс движения. Иллюстрацией может служить металлический шарик, падающий на стальную плиту. Сила упругости возвращает его в положение, близкое к изначальному, откуда шарик снова падает на плиту и процесс повторяется. Происходит колебательное движение с затухающей амплитудой.
Аналогичные колебания происходят при соприкосновении твердых контактов, с той лишь разницей, что вместо силы тяжести на них действует упругость пружины или пластины. Амплитуда колебаний подвижных контактов, естественно, очень незначительная, но её вполне достаточно для провоцирования серии процессов кратковременного размыкания цепи. Результатом колебаний являются импульсы, в промежутке после нажатия и следующие сразу за отпусканием кнопки.
16. Конструкции и особенности контактов
1) Неразмыкаемые контакты.
Применяются для жесткого соединения между собой отдельных токоведущих частей. Конструктивно обеспечивают надежное прижатие и минимальное переходное сопротивление.
2) Коммутирующие контакты.
Основной элемент коммутирующих аппаратов – переключатели. В контактах на малые токи стремятся иметь одноточечное контактирование, чтобы при малых нажатиях получить высокое контактное давление в контактной точке. При более значительных токах конструкция должна обеспечить многоточечное контактирование.
Контактные узлы при средних и больших токах:
1) Рычажные
2) Мостиковые
3) Врубные
4) Роликовые
5) Торцовые
6) Розеточные
Могут быть одноступенчатыми и много ступенчатыми.
Одноступенчатыми – когда контактная пара служит как для продолжительного проведения тока во включенном положении, так и для разрыва дуги при размыкании.
Многоступенчатые контактные системы состоят из параллельно включенных главных и дугогасительных контактов. Главные – из серебра и служат для продолжительного проведения тока. Дугогасительные контакты выполняют из дугостойких материалов, так как они принимают на себя всю тяжесть размыкания и замыкания. Замыкаются сначала дугогасительные, затем главные. При размыкании размыкаются главные, затем дугогасительные.
Рычажные контакты применяются в поворотно-подвижных системах.
Мостиковые контакты применяются с прямоходовой подвижной системой, но требуется двойное контактное усилие по сравнению с рычажными контактами.
Медные контакты не применяются. Используются контакты из серебра и металлокерамики.
Врубные контакты используются в рубильниках и выключателях. Рассчитаны на небольшие токи. Состоят из неподвижной контактной стойки в которую входит подвижный нож. Нажатие осуществляется за счет упругих свойств материала стоек из специальной бронзы. При перегреве, а так же при частых включениях, пружинящие свойства контактов ослабевают и контакт нарушается. Для устранения этого недостатка в вырубных контактах на большие токи применяют стальные пружины. В конструкции вырубных контактов соприкосновение происходит по поверхности и небольшой перекос контактных поверхностей вызывает резкое увеличение переходного сопротивления.
В высоковольтных переключателях применяют ламельные контакты. Подвижный контакт выполнен из отдельных ламелей, ᴛ.ᴇ. пружин. Их может быть несколько пар. Неподвижный контакт выполнен клинообразным.
Розеточные контакты состоят из контактного стержня – подвижного контакта и ряда сегментов с пружинами (ламелями) образующих неподвижный контакт. Розеточные контакты применяют преимущественно в качестве главных.
Вырубные и розеточные конструкции не могут отключать значительные токи, возникающая при этом дуга нарушает контактные поверхности, на них появляются оплавления. Для отключения значительных токов применяют ряд параллельно включенных дугогасительных контактов.
В роликовых контактах между двумя неподвижными контактами закатывается подвижный ролик, который перемыкает неподвижные контакты. Ролик может иметь цилиндрическую или сферическую поверхность, следовательно будет либо линейный, либо точечный контакт.
При параллельном включении роликов получается многоточечный контакт на большие токи. Роликовый контакт применяют в качестве главного.
Торцевые контакты выполняются в виде сплошных металлических стержней или полых труб. Контакты имеют большое переходное сопротивление и требуют большого усилия. Используются как дугогасительные.
Скользящие контакты осуществляют передачу тока без обрыва цепи с неподвижной контактной детали на подвижную. В аппаратах низкого напряжения применяются в реостатах и контроллерах.
17. Коммутирующие контакты, в т.ч. многоступенчатые
Такие контакты являются основным элементом коммутационных аппаратов. В контактах на малые токи имеется одноточечное контактирование при значительных токах конструкция должна обеспечивать многоточечное контактирование.
В одноступенчатомконтакте контактная пара служит как для проведения тока во включённом положении, так и для разрыва дуги при размыкании. Многоступенчатые контактные системы состоят из параллельно включаемых основных и дугогасительных контактов. Основные контакты выполняются из серебра и служат для продолжительного протекания тока. Дугогасительные выполняются из дугостойких материалов и играют основную роль при вкл. и откл. аппаратов. Замыкаются контакты в след очередностях: сначала замыкаются дугогасительные, затем основные.
Контактные узлы на средние и большие токи могут подразделятся на -рычажные(происходит перекатывание и проскальзывание контактов при замыкании и размыкании; проскальзывание приводит к стиранию оксидной плёнки и к самоочищению контактов)
-мостиковые (кнопки),
- врубные (рубильник), роликовые, торцовые, щёточные, розеточные.
-Скользящие контакты- эти конструкции осуществляют передачу тока без обрыва цепи с неподвижной контактной детали на подвижную.
Они могут выполнятся с роликовыми, рычажными, мостиковыми и другими контактами. Разновидностью скользящего является шарнирныйконтакт он одновременно обеспечивает и механическую связь между деталями. В аппаратах низкого напряжения скользящие соединения широко применяются в реостатах и контроллерах.
18. Включение электрической цепи постоянного и переменного тока. Законы изменения токов
Электрическая цепь – это совокупность различных объектов и устройств, которые образуют путь для нормального протекания электрического тока. Электромагнитные процессы в цепях могут описываться при помощи понятий об электродвижущей силе, электрическом токе и электрическом напряжении.
Для того чтобы проводить расчеты и анализ, электрическую цепь можно представить в виде электрической схемы, которая состоит из условных обозначений ее элементов и способов их соединения. Все устройства и элементы, которые входят в состав электрической цепи, условно можно классифицировать на несколько групп: Источники электрического питания (энергии). Общее свойство всех источников питания – это преобразование любых видов энергии в электрическую.
Источники, в которых осуществляется трансформация неэлектрической энергии в электрическую, называются первичными. Вторичными источниками являются те, в которых и на выходе, и на входе электрическая энергия. В качестве примера можно привести выпрямительные устройства. Потребители электроэнергии. Общее свойство всех потребителей электрической энергии – это трансформация электроэнергии в другие виды энергии. Пример – нагревательный прибор.
Иногда потребители электроэнергии называют нагрузкой. Вспомогательные элементы электрической цепи. Сюда можно отнести коммуникативные устройства, соединительные провода, защитную аппаратуру, а также измерительные приборы, без которых электрическая цепь не функционирует.
Все элементы электрической цепи охватываются одним электромагнитным процессом. Электрическая цепь с постоянным током В электрической цепи постоянного тока электродвижущая сила, которая направлена внутрь источника электроэнергии от отрицательного полюса к положительному, возбуждает электрический ток такого же направления.
Его можно определить по закону Ома для всей цепи: I=ER+RBT, где: R - это сопротивление внешней цепи, которая состоит из соединительных проводов и приемника; RBT - сопротивление внутренней цепи, которая состоит из источника электрической энергии.
Если все элементы электрической цепи и их сопротивления не зависят от направления и значения тока и электродвижущей силы, то такие элементы называют линейными. Стоит отметить, что в одноконтурной постоянной электрической цепи, что имеет один источник электрической энергии, ток прямо пропорционален электродвижущей силе и обратно пропорционален сопротивлению цепи.
Из этого следует, что E−RBTL=RI, откуда: I=(E–RBTl)R или I=UR, где: U=E–RBTl - это напряжение источника электроэнергии, которое направляется от положительного полюса к отрицательному.
При неизменной электродвижущей силе, напряжение зависит только от электрического тока, который определяет падение напряжения RBTl внутри источника электроэнергии, но только в том случае, если сопротивление внутренней электрической цепи RBT=const.
Выражение I=UR - это закон Ома для участка электрической цепи, к зажимам которого приложено напряжение U, что совпадает с электрическим током I этого же участка цепи. Зависимость напряжения от электрического тока U(I) при E−const и RBT=const называется внешней (вольтамперной характеристикой линейного источника электроэнергии).
По данной характеристике можно определить соответствующее напряжение для любого тока, а по формулам, что приведены ниже, - рассчитать мощность приемника электроэнергии: P2=RI2=E2R(R+RBT)2
Мощность источника электроэнергии: P1=(R+RBT)I2=E2R+RBT
КПД установки в цепи постоянного тока: η=P2P1=RR+RBT=11+RBTR
Точка Х вольтамперной характеристики источника электроэнергии соответствует режиму холостого хода при разомкнутой электрической цепи. В таком случае электрический ток lX=0, а напряжение UX=E.
Точка К необходима для того, чтобы охарактеризовать режим короткого замыкания, который возникает при соединении зажимов источников электроэнергии. Внешнее сопротивление приравнивается нулю R=0. В этом случае формируется электрический ток короткого замыкания IK=ERBT, который в несколько раз превышает номинальный ток IHOM.
Это случается по причине того, что внутреннее сопротивление источника электроэнергии Точка С соответствует согласованному режиму, при котором сопротивление внешней электрической цепи приравнивается сопротивлению внутренней цепи RBT источника электроэнергии.