Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Дугогасительная система






 

Рекомендации по выбору камеры и основные элементы расчета дугогасительной системы приведены в [2]

По конструктивному решению дугогасительные камеры можно разделить на две группы: глухие камеры и открытые.

В глухих камерах дуга гасится в замкнутом объеме, не имеющем связи с внешним пространством. Гашение осуществляется за счет резкого повышения давления как от самой дуги, так нередко за счет газогенерации стенок камеры.

Основным типом камеры, применяющийся для гашения дуги на взаимоподвижных контактах, является открытая щелевая камера. В процессе гашения дуга под действием дутья проходит по всей полости камеры, увеличивая свою длину и охлаждаясь стенками камеры, гаснет, и продукты горения дуги через открытую сторону камеры, противоположную месту расположения контактов, называемую выхлопом, выбрасываются в окружающее пространство. Размеры камеры определяются критической длинной дуги, которая должна полностью разместиться в камере. В низковольтных аппаратах критическую длину дуги, см, можно определить по эмпирическим формулам:

- при напряжении до 500В

 

(31)

 

где I – ток дуги, А;

А – коэффициент; А=0, 15 для напряжения 250В, А=0, 75 для напряжения 500В.

Для цепей постоянного тока с напряжением свыше 500В и наличием индуктивной нагрузки критическая длина дуги, см,

 

(32)

 

где I – ток дуги, А;

U – напряжение, В.

Открытые камеры в зависимости от ширины щели делятся на широкощелевые и узкощелевые.

В широкощелевой камере (рисунок 2) ширина щели значительно больше диаметра столба дуги и обычно одинакова с шириной устья камеры. Охлаждение дуги стенками камеры незначительно; практически можно считать, что условия гашения дуги одинаковы с гашением дуги в открытом пространстве, и камера лишь ограничивает область горения дуги. Градиент продольного падения напряжения 10….15 в/см. Сопротивление движению дуги невелико, а поэтому и индукция магнитного поля гашения может быть равна (150….200) . Гашение дуги происходит спокойно, без больших перенапряжений, но и размеры камеры при больших выключаемых мощностях получаются значительными.

С целью увеличения интенсивности гашения широкощелевые камеры снабжаются иногда продольными или поперечными перегородками. В камере с продольными перегородками дуга обычно не расщепляется и проходит только по одной полости; такая камера становится узкощелевой. В камере с поперечными перегородками дуга значительно удлиняется, однако петли дуги у перегородок находятся недалеко от контактов, и на них действуют электродинамические усилия, стремящиеся отбросить их назад, вследствие чего такая камера имеет большое число повторных зажиганий дуги, и широкого распространения не нашла.

В настоящее время вследствие простоты конструкции широкощелевые камеры находят применение для гашения дуг малой мощности и в тех случаях, когда габариты аппарата особо не ограничиваются.

В узкощелевых камерах (рисунок 3) ширина щелей соизмерима, а иногда и несколько меньше диаметра столба дуги; дуга интенсивно охлаждается стенками камеры, и гашение проходит быстрее, но сопротивление движению дуги больше, и требуется более интенсивное магнитное дутье, чтобы загнать дугу из устья в узкую щель. С целью увеличения длины дуги, при небольших размерах камеры щель нередко делается извилистой, лабиринтной, но при этом еще более возрастает сопротивление движению дуги, как за счет возрастания аэродинамического сопротивления, так и за счет того, что в лабиринте петли дуги прижимаются к стенкам электродинамическими усилиями.

Размеры щели и угол наклона перехода от устья к щели зависит от величины тока; чем больше ток, тем шире должна быть щель и меньше угол; в противном случае дуга может не пойти в камеру и, несмотря на дутье, будет выброшена на контакты создавшемся в камере давлением. Исходя из многочисленных опытов, можно рекомендовать размеры щели и угол наклона от тока, приведенные в таблице 4.

 

Таблице 4 - Размеры щели и угол наклона от тока

Номинальный ток Ширина щели Угол наклона
До 100   15-20
100-500 3-5 10-15
500-1000 5-7  

 

Необходимо заметить, что уменьшение угла наклона при любых токах улучшает гашение. Во всех случаях необходимо выполнять внутреннюю конфигурацию камеры таким образом, чтобы она оказывала наименьшее аэродинамическое сопротивление движению дуги. Остановка дуги внутри камеры приводит в лучшем случае к сильному местному разогреву материала станки, к образованию проводящих мостиков на стенке камеры и к ее прогоранию, а очень часто обратному выбросу дуги. Для узкощелевой камеры с прямой щелью величина продольного градиента падения напряжения дуги составляет обычно 10-30 В/см при индукции магнитного поля (300-400) Тл; для лабиринтной камеры продольный градиент падений напряжения может равняться 20-50 В/см при индукции магнитного поля (600-1000) Тл.

Различные формы узкощелевых камер приведены на рисунок 3.

На рисунке 3а, показана обычная узкощелевая камера с прямой щелью. Разновидностью ее является камера, щель которой имеет местные уширения (рисунке 3е), которые способствуют большему охлаждению дуги. При значительных токах с целью более плавного перехода устья в узкую щель применяются камеры с сужающейся щелью (рисунок 3в), однако интенсивность деионизации в них меньше, чем обычной камеры. С целью снижения перенапряжений в момент погасания дуги применяется камера с расширяющейся щелью (рисунок 3ж).

 

 

Рисунок 2 – Широкощелевые дугогасительные камеры.

После начального периода интенсивной деионизации в узкой щели дуга выходит в расширяющуюся часть, гашение в конце камеры (рисунок 3в), в которых дуга сначала заходит в прямую узкую щель, а затем уже в лабиринт. Нередко при переходе прямой узкой щели в лабиринт делаются местные уширения – “мешки” (рисунок 3г), которые с одной стороны, несколько замедляют процесс гашения и снижают перенапряжение, а с другой стороны, не дают возможности обратного выброса дуги вследствие увеличенного аэродинамического сопротивления при обратном движении.

Для больших значений тока и больших мощностей применяются камеры с широкой лабиринтной щелью (рисунок 3д), нередко расширяющиеся в направлении движения дуги. Ребра таких камер обычно делаются вставными. Не смотря на значительные размеры щели в этом случае (до 10мм) камеру все-таки следует относить к узкощелевым, так как дуга под действием электродинамических усилий прижимается к ребрам, охлаждение дуги такое же, как в узкой щели. Лабиринтные щели, позволяют резко сократить размеры камер, но требуют мощного дутью для того, чтобы дуга зашла в лабиринт. Следствием этого является, с одной стороны, резкое гашение дуги, сопровождающиеся значительными перенапряжениями, а с другой стороны, значительный износ контактов, вызываемый либо сильным магнитным полем гашения, когда дуга загоняется в лабиринт, либо задержкой дуги на контактах, если поле не столь интенсивно: дуга в лабиринт заходит плохо.

 

Рисунок 3 – Узкощелевые дугогасительные камеры.

Большой интерес представляет конструкция двукратной камеры системы Б.П.Петрова, позволяющая значительно увеличить длину дуги и сохранить спокойное гашение, присущее камере с прямой щелью. Дуга, возникшая на контактах при с воем движении делится промежуточным рогом на две, последовательно соединенные дуги, каждая из которых направляется в свою узкую прямую щель. Таким образом, одна и та же площадь камеры как бы используется дважды. Особенно хорошо проходит гашение в двукратной камере мощных дуг при высоком напряжении. Недостатком двукратной камеры является некоторая сложность конструкции.

Размеры полюсов, создающих магнитное поле гашение дуги во всех щелевых камерах, принимаются примерно равными трети площади камеры и перекрывают только зону контактов, устья и захода дуги в щель. Это позволяет замедлить процесс гашения при длине дуги, близкой к критической(дуга проходит из зоны действия магнитного дутья, и скорость ее движения уменьшается), и тем самым снизить перенапряжение в момент погасания дуги.

Материал открытых камер должен обладать дугостойкостью, способностью противостоять высоким температурам, быть не газогенерирующим. Наиболее хорошим материалом для дугогасительных камер является керамика, обладающая в полной мере всеми перечисленными качествами. Широко применяется для дугогасительных камер асбестоцемент; его основной недостаток – большая гигроскопичность, которая, с одной стороны, снижает изоляционные свойства материалов, а с другой стороны, увеличивает газообразование в процессе гашения дуги. В качестве материала дугогасительных камер применяются также различные пластмассы обычно с асбестовым наполнителем, но все они в той или иной степени обладают газогенерирующими свойствами, поэтому для дугогасящих камер большой мощности можно рекомендовать применение только асбоцемента. С целью снижения гигроскопичности асбоцемент может быть подвергнут пропитке, но пропитывающий состав должен быть полимеризирующимся(например, льняное масло) и не давать газогенерации под действием дуги.

 

 

4 ОФОРМЛЕНИЕ ПОЯСНИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКИ

 

 

Самостоятельная работа должна быть оформлена в соответствии с требованиями ЕСКД на листах бумаги формата А4. Записи должны выполняться шрифтами Times New Roman 14 (12) размером с соблюдением размеров полей. Начало строки на расстоянии 5 мм от рамки, окончание 3 мм. Первая строка от верхней линии рамки начинается на расстоянии 12, 5 мм.

Необходимые рисунки, таблицы должны быть пронумерованы вычерчены карандашом или пастой черного цвета. Схемы выполняются в соответствии с принятыми условно-графическими и буквенными кодами.

При оформлении работы желательно соблюдать предложенную последовательность расчётов.

В нумерацию разделов не включаются «Введение» и «Содержание». Заголовки разделов нумеруются арабскими цифрами, например –1. Единицы измерения величин обозначать в соответствии с общепринятой системой единиц СИ. Листы нумеруются посередине в нижнем колонтитуле.

Пояснительная записка по самостоятельной работе выполняется на одной стороне листа формата А4 (210х297). При этом необходимо соблюдать следующие размеры полей: левое – не менее 20мм., правое – не менее 20мм., верхнее и нижнее поля – не менее 20 мм.

Пояснительная записка должна содержать: титульный лист (приложение Б); цель работы; схему установки; краткое описание работы и расчетные формулы; экспериментальные и расчетные данные; графики и диаграммы.

В таблице записей результатов измерения, следует указывать, в каких единицах измерены, исследуемые величины.

Схемы соединения и таблицы следует выполнять с помощью чертежных инструментов и соблюдением требований ГОСТ на условные обозначения элементов схем.

При построении графиков и диаграмм оси координат должны иметь равномерный масштаб. График следует начинать с «0», как по оси абсцисс, так и по оси ординат.

В случае нанесения на график нескольких кривых, характеризующих зависимость разных величин от одной и той же переменой, слева от оси ординат строятся дополнительные оси со своими масштабами. Кривые в этом случае чертить разными цветами, а экспериментальные точки, принадлежащие разным кривым – обозначить разными знаками. На каждой координатной оси должно быть обозначено наименование величины и размерность в системе СИ. Векторные диаграммы следует выполнять в выбранном масштабе на комплексной плоскости.

Пояснительная записка в целом должен быть составлен таким образом, чтобы для понимания содержания и результатов проведенной работы не требовалось дополнительных устных пояснений.

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ А

 

 

Рисунок А.1 – Расчетные зависимости электромагнитов

 

Таблица А.1 – Размеры контактов

Ток I, А Размеры
Ширина в, мм Толщина , мм
50-99 10….15 3….4
100-149 15….20 4….5
150-299 20….25 6….8
300-599 25….30 8….10
600-799 36….42 10….12
800 и выше 40….45 12….14

 

Таблица А.2 – Коэффициент для определения переходного сопротивления

Номер варианта Материал контактной пары , Ом*Н0, 5
  Медь (торцевой контакт) 0, 08….0, 14
  Медь (пальцевый контакт) 0, 28
  Медь луженая 0, 07….0, 1
  Алюминий 3….6, 7
  Латунь 0, 67
  Олово  
  Сталь 7, 6
  Биокерамика 0, 06
  Серебро 0, 06
  Серебряная металлокерамика 0, 06

 

 

Таблица А.3 – Значения коэффициент m

Тип контакта m
Поверхностный 1, 0
Многоточечный 07, …1, 0
Линейный 0, 7….0, 8
Точечный 0, 5

 

Таблица А.4 - Теплопроводность материала контактов

Номер варианта Материал контактной пары ,
  Медь (торцевой контакт)  
  Медь (пальцевый контакт)  
  Медь луженая  
  Алюминий  
  Латунь  
  Олово  
  Сталь  
  Биокерамика  
  Серебро  
  Серебряная металлокерамика  

 

Таблица А5 - Удельное сопротивление нагретого контакта

Номер варианта Материал контактной пары , Ом*мм2
  Медь (торцевой контакт) 0, 0175
  Медь (пальцевый контакт) 0, 0175
  Медь луженая 0, 0175
  Алюминий 0, 028
  Латунь 0, 025... 0, 108
  Олово 0, 103... 0, 137
  Сталь 0, 12
  Биокерамика 0, 015
  Серебро 0, 015
  Серебряная металлокерамика 0, 015

 

 

Таблица А.6 – Температура рекристаллизации и плавления

Материал Температура рекристаллизации Температура плавления
Алюминий    
Железо, сталь   1500….1800
Медь    
Серебро 150….200  
Олово    
Вольфрам    

 

Таблица А.7 – Коэффициент теплоотдачи

Группа I Группа II
  11, 00 9, 84
  11, 20 10, 01
  11, 41 10, 19
  11, 62 10, 37
  11, 80 10, 54
  12, 04 10, 72
  12, 25 10, 99
  12, 46 11, 17
  12, 86 11, 35
  12, 89 11, 52

 

К группе I относятся бескаркасные катушки без бандажа, с небольшой толщиной наружной изоляции(выполненные на низкое напряжение), с плотным прилеганием к железу сердечника, а также каркасные катушки с выполнением каркаса на массивной трубке или непосредственно на сердечнике, В таких катушках существенно улучшается процесс теплопередачи на железо магнитопровода.

К группе II относятся катушки на изоляционном каркасе, на металлическом каркасе из тонкой трубки, бескаркасные бандажированные катушки с усиленной изоляцией на высокие напряжения, соленоидные и все катушки переменного тока. Температура окружающей среды = 35

Для катушек значения R, приведены в таблице, можно повысить на 5….8% за счет повышения теплопередачи внутри обмотки.

 

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

 






© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.