Электромагнитный выключатель типа ВЭМ-10

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Некоммерческое акционерное общество

АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

Кафедра «электрические станции, сети и системы»

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №1

По дисциплине: «Электротехническое материаловедение»

На тему: «Электромагнитный выключатель типа ВЭМ - 10»

Специальность: Электроэнергетика 5В071800

Выполнил: Салихов Р.В.

Группа Э-12-10

Шифр:124129

Проверила: ст. пр. Тергеусизова М.А.

Вариант: 30

Алматы 2014Содержание

Введение

1.Электромагнитные выключатели

1.1 Общие сведения

1.2 Особенности электромагнитных выключателей

Заключение

Список литературы

Введение

По существу электромагнитный выключатель является развитием контактора постоянного тока. Он не требует специальных сред для гашения дуги и может без ремонтов и ревизий совершать достаточно большое число включений и отключений. Область применения выключателя соответствует напряжению 10 ... 15 кВ. Если электромагнитные выключатели сравнивать с масляными или воздушными, то они обладают рядом преимуществ. Они взрыво- и пожаробезопасны. За счёт этих и многих других важных характеристик электромагнитные выключатели и получили широкое распространение.

1. Электромагнитные выключатели

1.1 Общие сведения

По существу электромагнитный выключатель является развитием контактора постоянного тока. Он не требует специальных сред для гашения дуги и может без ремонтов и ревизий совершать достаточно большое число включений и отключений. Область применения выключателя соответствует напряжению 10 ... 15 кВ. Если электромагнитные выключатели сравнивать с масляными или воздушными, то они обладают рядом преимуществ. Для масляных выключателей необходим уход за маслом. Они взрыво- и пожароопасны. Когда применяются маломасляные выключатели, то количество масла в них значительно-меньше, чем в баковых. По сравнению с электромагнитными они также обладают целым рядом недостатков. В маломасляных выключателях количество операций ограничено. При их частых отключениях небольшое количество масла быстро загрязняется частицами, образующимися в результате горения дуги. Для работы воздушных выключателей нужен источник сжатого воздуха. Электромагнитным выключателям для работы не нужно ни масло, ни сжатый воздух, ни создание специальной среды, как для элегазовых выключателей, или пониженного давления, как для вакуумных выключателей.

Для каждого вида выключателей процессы возникновения, горения и гашения дуги имеют свои особенности. В масляном и воздушном выключателях напряжение между контактами при гашении дуги относительно невелико. Поэтому сопротивление дуги не сказывается на величине и форме тока. Угол сдвига фаз между током и напряжением близок к 90°. Если количество тепла, которое выделяет дуга, меньше, чем отводится от дуги за счет её охлаждения, то температура дуги уменьшается и она гаснет. Электрическая дуга служит газообразным проводником тока. На любой проводник с током действует магнитное поле. В результате создаётся сила, которая пропорциональна индуктивности поля и току проводника (дуге). Магнитное поле перемещает элементы дуги в пространстве, растягивает дугу, увеличивает её длину. С перемещением дуги в поперечном направлении относительно контактов осуществляется интенсивное её охлаждение. Это повышает градиент напряжения на столбе дуги. Замечено, что когда движение дуги осуществляется в среде газа, то возникает её расслоение на отдельные параллельные дуги. Чем длиннее дуга, тем больше число расслоенных дуг. Дуга - очень подвижный проводник. Всегда на проводник с током действуют силы, которые стремятся увеличить запасную электромагнитную энергию проводника. Так как энергия пропорциональна индуктивности, то под действием своего же поля дуга стремится образовать витки. В нашем представлении петли, чем длиннее дуга, тем сильнее выражено это явление. Оно зависит от длины дуги, её диаметра, плотности воздуха и скорости движения дуги. В силу инерционности, небольших расстояний и аэродинамических сопротивлений можно принять, что дуга движется относительно контактов с постоянной скоростью. Воздействуя на дугу магнитным полем, её загоняют в длинную узкую щель дугогасительной камеры. При этом диаметр дуги больше ширины щели. Щель выполнена из материала с высокой теплопроводностью. Из-за отдачи тепла дуги стенкам, сопротивление её возрастает. Напряжение на дуге становится соизмеримо с напряжением сети. Его можно определить по формуле

где U_g - напряжение на дуге;

- расстояние между пластинами дугогасительного устройства;

l_g - длина дуги. электромагнитный выключатель ток магнитный

Чтобы осуществилось гашение дуги при прохождении тока через нуль, должно выполняться неравенство

где U_b - мгновенное значение восстанавливающего напряжения.

Следует учитывать, что отключение чисто активной цепи осуществляется всегда легче, чем индуктивной.

1.2 Особенности электромагнитных выключателей

Основным принципом работы электромагнитного выключателя является использование системы магнитного дутья. Система предназначена для создания силы, воздействующей на дугу, чтобы она сошла с контактов и вошла в дугогасительную камеру. Электродинамическая сила служит одним из решающих факторов для гашения дуги. Чем больше ток отключения выключателем, тем больше электродинамическая сила, растягивающая, дугу. Внешнее магнитное поле способствует сокращению раствора контактов при гашении дуги. Наиболее рациональной магнитной индукцией является В=0,0069 Тл. Увеличение индукции относительно 0,0069 Тл незначительно влияет на процесс гашения дуги. При работе выключателей в области малых токов с их ростом, чтобы осуществлять гашение дуги, необходимо увеличивать раствор контактов. Для достижения необходимого раствора, требуется относительно большое время. В области больших отключаемых токов гашение дуги определяется электродинамическими силами. Чем больше ток, тем быстрее растягивается дуга, тем меньше время достижения дугой критической длины. При токах отключения, по величине меньших 100 А, электродинамические силы, действующие на дугу, малы. Поэтому в электромагнитных выключателях в данном случае, чтобы загнать дугу в щель дугогасительного устройства, применяется воздушное или газовое принудительное дутьё. Когда токи отключения превышают 100 А, электродинамические силы, воздействующие на дугу, достаточны без использования магнитного дутья, но во всех выключателях и при токах, больших 100 А, магнитное дутьё обязательно применяется. Это нужно для того, чтобы магнитное поле перемещало опорные точки дуги по поверхности контактов, В результате дуга быстро переходит с силовых контактов на дугогасительные и тем самым уменьшается разрушение контактов из-за их оплавления. На процесс отключения цепи величина напряжения действует при малых токах примерно до 30 А. Когда токи больше 100 А, основную роль выполняют электродинамические силы. Величина напряжения мало сказывается на растворе контактов, а следовательно, на гашении дуги. Характер нагрузки также сказывается, при малых токах. Тогда гашение дуги происходит в основном за счет ее растяжения. При сильном магнитном поле в области больших отключаемых токов возможны перенапряжения. Они наступают в основном при повторных пробоях из-за резкого снижения тока. За счет сильного магнитного дутья возможен обрыв тока. Это также приводит к возникновению перенапряжений.

В системах переменного тока электродинамическая сила, действующая на дугу, всегда пропорциональна квадрату тока. Направление силы по отношению к дуге постоянно. Среднее её значение эквивалентно такому постоянному току, который равен действующему значению переменного тока. Однако эти рассуждения справедливы только при условии, что потери в системе магнитного дутья отсутствуют. В действительности они существуют. Их наличие повышает температуру контактов выключателя и дугогасительного устройства. Обычно камера дугогасительного устройства состоит из пакета керамических пластин с пазами. Расстояние между пластинами составляет не более 2...3 мм. Керамические пластины представляют собой кордиерит. Кордиерит теплоёмок, обладает высокой механической и электрической прочностью. Камеры из кордиерита ду-гостойки и имеют большую теплопроводность. Под действием дуги они не выделяют ни паров, ни газов. Наличие паров и газов тормозит движение дуги. Надёжность работы выключателей определяется тепловыми режимами дугогаси-тельной камеры. Недостатком керамической камеры служит уменьшение её сопротивления при нагреве. В результате в электромагнитных выключателях могут протекать большие статические токи. Эти выключатели чувствительны к повышению напряжения сети.

Дугогасительное устройство электромагнитного выключателя конструкции ВЭИ показано на рисунке 1. При отключении первоначально размыкаются силовые контакты 1. Затем размыкаются дугогасительные контакты 2 и 3. В процессе размыкания силовых контактов дуга растягивается и переходит на передний рог 4, а затем на рог 7, соединенный с подвижным контактом 2. Подключается катушка электромагнита 5. Между полюсами создаётся магнитное поле. Оно направлено перпендикулярно дуге. Взаимодействие тока с магнитным полем создаёт дополнительные силы для схода дуги с контактов и втягивает её в вырезы пластин дугогасительной камеры. Необходимо отметить, что число пластин определяется номинальным напряжением и током отключения. Чем выше номинальное напряжение сети, тем больше число пластин камеры.

Выключатель серии ВЭ рассчитан на номинальные напряжения 6...10 кВ при номинальном токе 3,6 кА. Ток отключения выключателя составляет 31,5 кА. Конструктивно выключатель изображён на рис.2. Все три полюса выключателя смонтированы на тележке. Тележка выкатная. Перемещение тележки согласно рис.1 влево позволяет выключателю через пальцевые контакты 2 соединяться с шинами распределительного устройства. Подвижный контакт 3 способен вращаться относительно точки О. Осуществляется это за счет действия изоляционной штанги 4. Штанга 4 соединена с приводным механизмом выключателя. Каждый полюс снабжается главными (силовыми) контактами 5. Они выполнены в виде пальцев. Кроме главных контактов имеются дугогасительные контакты 6. Дугогасительные контакты расположены над главными контактами. Дугогасительное устройство 7 выключателя смонтировано выше контактной системы. Чтобы сдуть дугу с главных контактов в случае небольших токов отключения, выключатель располагает устройством воздушного дутья 8. Оно приводится в действие тягой 9. Тяга 9 соединена с приводным механизмом. В качестве воздушного дутья используется сжатый воздух. Подаётся он к дуге по трубе 10. Под действием сжатого воздуха дуга перемещается вверх и происходит включение катушки электромагнитного дутья. Соединение цепей привода выключателя и сигнализации к схеме управления комплектного распределительного устройства выполняется через штепсельный разъём 11.

Рисунок 1. Гасительная камера электромагнитного выключателя

где 1 - силовые контакты; 2,3 - дугогасительные контакты;4 - передний рог;5 - катушка электромагнита;6 - дугогасительные контакты; 7 - дугогасительное устройство

Рисунок 2. Общий вид электоромагнитного выключателя

Рисунок 3. Дугогасительное устройство электромагнитного выключателя

Заключение

Электромагнитные выключатели допускают частые выключения. Поэтому они широко используются в электропечных установках. Так, выключатель серии ВЭМ способен выполнить без ревизии более 10 000 операций. Опыт эксплуатации показывает, что капитальный ремонт их следует производить после 75 000 операций. Отечественные заводы выпускают выключатели серии ВЭМ с током отключения 40 кА для, номинального напряжения 6,9 кВ и до 20 кА при напряжении 11,5 кВ. Кроме оснащения электропечных устройств они применяются, в системах собственных нужд электростанций и установках с частыми выключениями.

Список литературы

1. Александров А. Н. Электрические аппараты высокого напряжения;

Энергоатомиздат, 1989. 343 с.

2. Чунихин А. А., Жаворонков М. А. Аппараты высокого напряжения. Учебное пособие для вузов. М.: Энергоатомиздат, 1985. 432 с.

3. А.Н. Шпиганович, Н.М. Огарков, А.А. Шпиганович Высоковольтное электрооборудование распределительных устройств Часть 2: Учебное пособие /Липецкий государственный технический университет. Липецк, 1998. 80

Размещено на Allbest.ru