Файл: Миловзоров, В. П. Электромагнитные устройства автоматики учебник.pdf

На основании изложенного можно составить следующий метод расчета или проверки контактов в замкнутом состоянии.

По заданному току I выбирают размеры, материал и вид контактов, исполь­

зуя статистические данные. По t/j и току I находят допустимое сопротивление контактного перехода

цепи больше некоторой предельной величины.

Дуга особенно сильно разрушает контакты. Найти условие по­

с ростом тока усиливается ионизация воздушного промежутка, уве­ личивается число токопереносящих частиц и тем самым снижаются сопротивление и падение напряжения на дуге. Вид характеристики зависит от материала контактов: чем более тугоплавок материал, тем выше лежит характеристика дуги (рис. 14.9, б). Чем больше расстоя­ ние между контактами, тем также выше лежит вольт-амперная харак­ теристика дуги (рис. 14.9, а).

Рассмотрим цепь (рис. 14.9, в), состоящую из нагрузки R, L и контактов, между которыми горит дуга. Для переходного режима по закону Кирхгофа

345

Если правая часть выражения (14.27) отрицательна, значит отрицательна и производная di/di, т. е. ток в цепи убывает. Если правая часть положительна, ток в цепи увеличивается. Для нахождения знака производной достаточно на вольт-амперную характеристику дуги для некоторого неизменного расстояния между контактами наложить вольт-амперную характеристику сопротивления R, проведя ее в виде прямой между точками напряжения сети U и тока 1, протекаю­ щего при замкнутом состоянии контактов. Тогда ординаты заштрихованных об-

di

ластей представляют собой слагаемое L—. На участке 1-2 они положительны, dt

а при токах, меньших 1Х и больших /2, — отрицательны.

Рис. 14.9. Вольт-амперные характеристики дуги:

в которой ток дуги увеличивается (положительная производная), возвращаясь к значению /2.

Очевидно, что для полного погасания дуги необходимо, чтобы при наиболь­ шем расстоянии между контактами вольт-амперная характеристика дуги лежала выше прямой U-1 (рис. 14.10, а). В этом случае, возникнув, дуга быстро погаснет.

Все способы дугогашения сводятся к тому, чтобы вольт-амперная характеристика дуги была выше вольт-амперной характеристики схе­ мы. Такими способами являются:

1)применение более тугоплавких металлов и сплавов;

2)увеличение расстояния между контактами в разомкнутом состоя­

нии;

3)расположение контактов в масле, где образование дуги затруд­

нено;

346

4)магнитное дутье.

Впоследнем способе используется принцип силы, действующей на проводник с током (каким является дуга), расположенный в магнит­ ном поле. При полярности магнита и направлении движения тока, ука­ занных на рис. 14.10, б, дуга будет вытесняться силой Р вверх, где рас­

стояние между контактами наибольшее. Отметим, что магнитное поле может создаваться самим током размыкаемой цепи. Для этого необ­ ходимо, чтобы размыкаемый ток обтекал специальные обмотки из не­ скольких витков, расположенные около контактов.

Если параметры цепи V и / таковы, что прямая U-I лежит ниже вольт-амперной характеристики дуги, соответствующей расстоянию между контактами, близкому к нулю, то при размыкании дуги вообще

Рис. 14.10. Дугогашение:

а —- необходимое расположение вольт-амперных характеристик дуги и цепи; б — магнитное дутье; в —предельная характеристика выключения

не возникает. Такие сочетания U и / могут быть различными, лишь бы прямая касалась, но не пересекала характеристику дуги. Для ряда касательных можно построить по точкам 1,2 и т. п. (рис. 14.10, в) п р е-

контактах и тока, протекающего через замкнутые контакты, может зна­ чительно превышать произведение V I для предельной характеристики.

Приведенный ранее анализ относится к цепям постоянного тока. В цепях переменного тока дуга гаснет при прохождении напря­ жения сети через нуль, а в следующий полупериод снова зажигается, если только условия для ее возникновения еще сохранились. Таким образом, гашение дуги при переменном токе протекает значительно легче, чем при постоянном. Поэтому одни и те же контакты допускают разрывную мощность в цепях переменного тока, в несколько раз большую, чем в цепях постоянного тока.

Если мощность цепи меньше мощности, соответствующей предель­ ной характеристике выключения, то процесс размыкания контактов может сопровождаться их искрением. Однако возникновение искры

347

возможно, если напряжение на контактах в процессе их перемещения

тактами (см) на давление воздуха (мм pm. cm.) (рис. 14.11, а). Мини­ мальная величина U3 порядка 300 в, поэтому может показаться, что в низковольтных цепях искрения не должно быть. Но при размыкании цепей, содержащих индуктивность, э. д. с. самоиндукции, наводимая при исчезновении тока,

может значительно превышать напряжение зажигания даже при напря­ жениях сети в несколько вольт. Поэтому все методы искрогашения сводятся к созданию замедленного исчезновения тока, т. е. к пони­ жению производной dHdt.

Рис. 14.11. Искрогашение:

а — характеристика зажигания; 6, в, г — методы искрогашения

Для этой цели часто применяют шунтирование емкостью с сопро­ тивлением либо контактов (рис. 14.11, в), либо индуктивной нагрузки (рис. 14.11, б). В обоих случаях появляется переходный ток і, который протекает еще некоторое время после размыкания контактов и тем са­ мым предотвращает наведение высоких э. д. с. самоиндукции, которые имели бы место при мгновенном разрыве тока контактами. Аналогичное действие производит диод, шунтирующий индуктивную нагрузку и про­ пускающий переходный ток і (рис. 14.11, г), который создается э. д. с. самоиндукции в момент разрыва цепи контактами. При замкнутых контактах диод заперт напряжением сети.

Для маломощных контактов применяют, как правило, серебро, вольфрам, золото, для более мощных — медь. Хорошие результа­ ты дает металлокерамика — материал, состоящий из двух компонен­ тов, из которых один обладает тугоплавкостью и механической проч­ ностью (например, окись кадмия), а второй — хорошей электропро­ водностью (серебро). Такие контакты хорошо сохраняют форму, так

как серебро, плавясь при размыкании, удерживается в порах окиси кадмия.

348

§ 14.5. В Р Е М Е Н Н Ы Е П А Р А М Е Т Р Ы Р Е Л Е И М Е Т О Д Ы И Х И З М Е Н Е Н И Я

Важно отметить, что время движения якоря при отсутствии спе­ циальных тормозящих устройств, как правило, значительно меньше времени трогания. Поэтому время срабатывания реле зависит в ос­ новном от времени трогания. ,

Реле можно разделить по временным параметрам на нормальные (/cpaG имеет порядок 30—50 мсек), быстродействующие (/сраб по­ рядка нескольких миллисекунд) и замедленные, так называемые реле времени, у которых временные параметры специальными методами увеличены в пределах от десятых долей секунды до минут.

Время срабатывания и отпускания реле можно изменять как схемными, так и конструктивными методами.

Схемные методы основаны на изменении длительности переход­ ных процессов в обмотке реле. Включение добавочного сопротивления R :Uj6 с одновременным повышением напряжения сети на А U так, чтобы установившееся значение тока оставалось неизменным (кривая 2 на рис. 14.12,6), приводит к ускорению срабатывания.В этой схеме нарастание тока происходит по экспоненте с постоянной времени, мень­

(кривая 3 и ^хр3).

Время отпускания будет минимальным в случае безыскрового разрыва цепи обмотки. Однако ввиду того, что обмотка реле пред­ ставляет собой индуктивную нагрузку, для сохранения контактов, замыкающих цепь обмотки, могут быть применены схемы искрогашения. При этом следует отметить, что шунтирование обмотки реле со-

349