Государственное
образовательное учреждение высшего профессионального
образования
Московской области
«Международный университет природы,
общества и человека «Дубна»
Реферат
по дисциплине
Электроэнергетика
Коммутационные аппараты
до 1000 вольт
Выполнил: студент
группы 3081
Отряскин Р.А. ______________
Проверил:
к.т.н., доцент
Морозов В.П. _______________
Дубна, 2015
Содержание
Введение
Коммутационные аппараты – особые механизмы, которые
применяются в электрических цепях с целью
включения, переключения или отключения
тока при помощи разъединяемых контактов.
Главная функция коммутационных
аппаратов до 1000 вольт – это переключение
электрических цепей в нормальном и аварийном
состоянии. Они специализируются на одно-,
двух- и трехфазных сетях, при этом номинальное
напряжение должно составлять 110, 220, 380
и 660 В, а частота переменного тока – 50
Гц. Аппараты могут иметь от одного до
четырёх полюсов. В подавляющем большинстве
аппараты имеют лишь два положения – «включено»
и «отключено» без каких-либо промежуточных.
Основные понятия о коммутационных аппаратах
изложены в ГОСТ 17703. Условные графические
обозначения (УГО) на коммутационные устройства
и контактные соединения регламентируются
ГОСТ 2.755.
Классификация коммутационных
аппаратов до 1000 вольт
Контактные – в таких аппаратах переключение осуществляется за счет перемещения деталей контакта по отношению к друг другу
Бесконтактные – переключение осуществляется без перемещения (и без разрушения)
его деталей. Чаще всего, представляют собой
газоразрядные или полупроводниковые приборы
с датчиками звука либо приближения, основанные на явлении индуктивности (в области чувствительной поверхности образуется изменяющееся магнитное поле, наводящее во внесенном в чувствительную зону материале вихревые токи, которые приводят к изменению амплитуды колебаний генератора, вызывая срабатывание датчика)
Рис.1.
Бесконтактные выключатели с датчиком
приближения.
1. Выключатели
Выключатель
(он же ключ, он же переключатель) – коммутационный
аппарат, служащий для включения и отключения
цепей под нагрузкой и при коротких замыканиях.
Частный
пример выключателя - бытовой выключатель —
это двухпозиционный коммутационный аппарат
с нормально-разомкнутыми контактами,
не предназначенный для отключения токов
короткого замыкания, без специальных
устройств дугогашения, местного управления,
с ручным приводом. Остальные характеристики
этого выключателя, такие как рабочий
ток, степень влаго-/пылезащищённости,
климатическое исполнение, способ установки,
материал контактов — определяются производителем.
В основном применяются для включения
и выключения освещения.
2. Рубильники
Рубильник - выключатель ручного привода,
с его помощью можно коммутировать электрический
ток не более той силы, которая указана
на аппарате. Рубильник применяют при
выводе оборудования в ремонт для создания
видимого разрыва, отделяющего выведенное
из работы оборудование от токопроводящих
частей, находящихся под напряжением.
Рубильники бывают:
разъединителями (аппараты
без дугогасительной камеры, имеют изоляционное
расстояние между контактами, служат для
прерывания снабжения цепи с несущественными
токами - для ремонта электрической системы)
переключателями (аппараты,
переводящие течение электрической энергии
из одной системы в другую)
Может применяться объединение понятий,
например, выключатель-разъединитель
– рубильник с дугогасительной камерой
(он же выключатель нагрузки) на одно направление
или на два направления.
Разъединитель можно
отключать под нагрузкой только несущественными
токами. Под несущественными
токами понимаются:
ёмкостные токи выводных шин
токи холостого тока трансформаторов
Рубильники и переключатели выпускают
в одно-, двух- и трехполюсном исполнении
с центральным или рычажным приводом для
переднего или заднего присоединения
проводов. Рубильники с центральной рукояткой
служат в качестве разъединителя, т. е.
отключают предварительно обесточенные
электрические цепи, а с боковой рукояткой
и рычажными приводами — отключают цепи
под нагрузкой.
Рис.2.
Рубильники.
Буквенные обозначения рубильников:
Р - рубильник; П - переключатель; вторая
буква - П - переднее присоединение проводов;
Б - с боковой рукояткой; Ц - с центральным
рычажным механизмом. Цифры обозначают:
первая (1, 2 и 3) - число полюсов, вторая -
номинальный ток (1 - 100 А, 2 - 250 А, 4 - 400 А и
6 - 600 А).
Рубильники и переключатели с боковой
рукояткой и с рычажным приводом выпускают
как с дугогасительными камерами, так
и без них. Рубильники с центральной рукояткой
выпускают без дугогасительных камер
с искрогасительными контактами. Плотность
прилегания контактных поверхностей ножа
и губок обеспечивается за счет пружинящих
свойств материала губок (у рубильников
до 100 А) и за счет стальных пружин (у рубильников
более 200 А).
Для предохранения ножей от оплавления
дугой при отключении рубильники на большие
токи выполняют с искрогасительными или
дугогасительными контактами. Искрогасительные
контакты, которыми снабжены ножи, при
отключении отходят от губок под действием
своих пружин независимо от скорости движения
рукоятки и привода рубильника.
Дугогасительные контакты рубильников
расположены открыто или внутри дугогасительных
камер. Они служат для обеспечения быстрого
гашения электрической дуги и исключения
переброса ее на соседние токопроводящие
или заземленные конструкции распределительного
устройства. Переключатели перекидные
имеют такое же конструктивное устройство,
что и рубильники, и служат для коммутации
электрических цепей.
В некоторых конструкциях рубильники
совмещают с предохранителями или используют
предохранители в качестве ножей. Такая
конструкция, позволяющая выполнять функции
коммутации и защиты, называют блоком
предохранитель-выключатель (БПВ).
В целях безопасности рубильники заключаются
в металлический защитный кожух.
Выключатели-разъединители
ВР
Выключатели-разъединители предназначены
для включения, пропускания и отключения
переменного тока номинальным напряжением
до 660 В номинальной частоты 50 и 60 Гц и постоянного
тока номинальным напряжением до 440В в
устройствах распределения электрической
энергии.
Рубильник ВР-32 на одно направление трехполюсный
с боковой рукояткой
Рубильник ВР-32 на два направления трехполюсный
с боковой смещенной рукояткой
Рис.3.
Выключатели-разъединители.
Классификация выключателей-разъединителей:
По виду рукоятки ручного привода: без
рукоятки; боковая рукоятка; передняя
смещенная рукоятка; боковая смещенная
рукоятка.
По степени защиты рукоятки: без защиты
(IР00), с защитой от повреждения инструментами
и капель воды (IР32).
По расположению плоскости присоединения
внешних зажимов контактных выводов: 1
— параллельно плоскости монтажа; 2 —
перпендикулярно плоскости монтажа; 3
— комбинированное: ввод параллельно,
вывод перпендикулярно плоскости монтажа;
4 — комбинированное: ввод перпендикулярно,
вывод параллельно плоскости монтажа.
По числу полюсов и числу направлений:
однополюсный выключатель-разъединитель
на одно направление; двухполюсный выключатель-разъединитель
на одно направление; трехполюсный выключатель-разъединитель
на одно направление; однополюсный выключатель-разъединитель
на два направления; двухполюсный выключатель-разъединитель
на два направления; трехполюсный выключатель-разъединитель
на два направления.
Основные технические характеристики
рубильников ВР-32:
Номинальные
рабочие напряжения для главной цепи |
переменного тока: |
380, 660 В |
постоянного тока: |
220, 440 В |
условный тепловой
ток на открытом воздухе (Jт) |
100, 250, 400 и 630 А |
условный тепловой
ток в оболочке (Jт) |
80, 200, 315 и 500 А |
номинальная частота
переменного тока |
50 и 60 Гц |
Механическая
износостойкость |
на токи 100 и 250 А: |
25000 циклов "ВО" |
на токи 400 и 630 А: |
16000 циклов "ВО" |
Мощность,
потребляемая аппаратом на один полюс |
ВР32-31 |
3 Вт |
ВР32-35 |
15 Вт |
ВР32-37 |
35 Вт |
ВР32-39 |
60 Вт |
Для уменьшения габаритных размеров
распредустройства выпускаются блоки
предохранитель-выключатель (БПВ), обеспечивающие
отключение номинальных токов и защиту
цепей от токовых перегрузок и коротких
замыканий. В БВП при вращении рукоятки
траверса перемещается вместе с установленным
на ней предохранителем, и контакты аппарата
размыкаются.
Наличие двух разрывов на полюс обеспечивает
отключение номинальных токов до 350 А при
переменном напряжении до 550 В. Для отключения
номинального постоянного тока 350 А при
напряжении до 440 В разрывы снабжаются
дугогасительными решетками.
Съём патрона с перегоревшей
вставкой возможен только в отключенном
положении БПВ после освобождения специальной
защёлки. Электрическая износостойкость
аппарата в среднем 2500 циклов, механическая
- 500 циклов.
3. Контакторы
Контактор – аппарат, имеющий электрический
привод, предназначен для частого выключения
и включения цепи с рабочим током или немного
большим. Замыкание или размыкание контактов
контактора осуществляется чаще всего
с помощью электромагнитного привода.
Рис.4. Контактор.
Контактор предназначен для
работы с той электрической цепью, которая
ведет к мощному электрическому двигателю.
Он может быть использован для коммутации
абсолютно любой силовой цепи переменного
тока, однако сферой применения контакторов
является электротранспорт: трамваи, троллейбусы
и электровозы. Помимо этого контакторы
используются на кранах и лифтах и во всех
других устройствах, имеющих мощный электродвигатель.
Этот коммутационный аппарат не может
защитить оборудование от тока короткого
замыкания, для этого с ним дополнительно
устанавливается плавкий предохранитель
или рубильник.
Контактор состоит из: главных
контактов, дугогасительной системы, электромагнитной
системы и вспомогательных контактов.
Рис.5.
Принципиальная схема конструкции трёхфазного
контактора: 1 — Катушка, 2 — Пружина, 3
— Подвижная часть, 4 — Замыкающиеся контакты
Главные контакты осуществляю
замыкание и размыкание силовой цепи.
Они должны быть рассчитаны на длительное
проведение номинального тока и на производство
большого числа включений и отключений
при большой их частоте. Нормальным считают
положение контактов, когда втягивающая
катушка контактора не обтекается током
и освобождены все имеющиеся механические
защелки. Главные контакты могут выполняться
рычажного и мостикового типа. Рычажные
контакты предполагают поворотную подвижную
систему, мостиковые – прямоходовую.
Дугогасительные камеры контакторов
постоянного тока построены на принципе
гашения электрической дуги поперечным
магнитным полем в камерах с продольными
щелями. Магнитное поле в подавляюще большинстве
конструкций возбуждается последовательно
включенной с контактами дугогасительной
катушкой.
Дугогасительная система обеспечивает
гашение электрической дуги, которая возникает
при размыкании главных контактов. Способы
гашения дуги и конструкции дугогасительных
систем определяются родом тока главной
цепи и режимом работы контактора.
Электромагнитная система контактора
обеспечивает дистанционное управление
контактором, т. е. включение и отключение.
Конструкция системы определяется родом
тока и цепи управления контактора и его
кинематической схемой. Электромагнитная
система состоит из сердечника, якоря,
катушки и крепежных деталей.
Электромагнитная система контактора
может рассчитываться на включение якоря
и удержание его в замкнутом положении
или только на включение якоря. Удержание
же его в замкнутом положении в этом случае
осуществляется защелкой.
Отключение контактора происходит
после обесточивания катушки под действием
отключающей пружины, или собственного
веса подвижной системы, но чаще пружины.
4. Электромагнитные
пускатели
Как и контакторы применяются
для коммутации силовых цепей. В отличии
от контакторов пускатели имеют компактные
размеры, но в то же время у контактов пускателей
отсутствуют дугогасящие камеры. Основная
цель использования пускателей - запуск
асинхронных трехфазных двигателей переменного
тока и управление вращением ротора.
Магнитные пускатели имеют
магнитную систему, состоящую из якоря
и сердечника и заключенную в пластмассовый
корпус. На сердечнике помещена втягивающая
катушка. По направляющим верхней части
пускателя скользит траверса, на которой
собраны якорь магнитной системы и мостики
главных и блокировочных контактов с пружинами.