Поиск по сайту
Начало >> Книги >> Архивы >> Аппараты распределительных устройств низкого напряжения

Длительное прохождение тока через контакты - Аппараты распределительных устройств низкого напряжения

Оглавление
Аппараты распределительных устройств низкого напряжения
Требования, предъявляемые к аппаратуре
Допустимое превышение температуры токоведущих частей аппаратов
Требования к изоляции
Экономия дефицитных материалов
Прочие требования
Предельная коммутационная способность
Определение предельной коммутационной способности
Величины токов короткого замыкания в установках
Выбор аппаратуры по предельной коммутационной способности
Основные закономерности, определяющие размеры и конструкцию
Влияние разных факторов на гашение дуги постоянного тока
Гашение дуги переменного тока
Гашение дуги в дугогасительных камерах
Износ контактов при замыкании цепи
Износ контактов при размыкании цепи
Приваривание контактов
Длительное прохождение тока через контакты
Назначение и классификация автоматических выключателей
Устройство автоматов
Устройство быстродействующих автоматов
Автоматы ВАБ-2
Автоматы ВАБ-28 и ВАБ-20-М
Автоматы 6ХВАБ10 и 6ХВАБ15
Быстродействующие короткозамыкатели
Автоматы серии АВ
Автоматы серии АМ
Установочные автоматы
Перспективы развития серий универсальных и установочных автоматов
Бытовые автоматы
Автоматы защиты сетей постоянного тока на до 24 В
Автоматы АГП
Веса и габаритные размеры автоматов
Обзор развития конструкций контактных систем
Рекомендации по конструкции контактных систем
Дугогасительные камеры
Приводы универсальных и установочных автоматов
Механизм универсальных и установочных автоматов
Механизм свободного расцепления
Конструкции расцепителей максимального тока
Сравнение расцепителей максимального тока
Расчет электромагнитных расцепителей
Расчет тепловых термобиметаллических расцепителей
Расцепители независимые и минимального напряжения
Плавкие предохраннтели-расцепители
Назначение и классификация плавких предохранителей
Плавкие вставки
Предохранители без патрона и с полузакрытым патроном
Наполнитель предохранителей с закрытым патроном
Длина плавкой вставки в предохранителях с наполнителем
Перенапряжения в предохранителях с наполнителем
Энергия, выделенная дугой в предохранителях с наполнителем
Предохранители высокой разрывной способности с наполнителем
Предохранители высокой разрывной способности с закрытым патроном без наполнителя
Предохранители низкой разрывной способности с закрытым патроном без наполнителя
Инерционные предохранители
Быстродействующие предохранители
Быстродействующие предохранители взрывного типа
Блоки предохранитель—выключатель
Тепловой расчет плавких вставок
Рубильники
Пакетные выключатели
Распределительные устройства
Распределительные устройства, осуществляющие разветвления
Выбор аппаратуры
Проверка защищенности элементов установки при коротком замыкании
Испытание аппаратуры распределительных устройств
Определение величии срабатывания аппаратов
Испытание на нагревание
Испытание изоляции
Испытание оболочек
Испытание на коммутационную способность
Испытание на механический износ и при разных температурах
Испытание контактов на подпрыгивание
Приложения

3-9. ДЛИТЕЛЬНОЕ ПРОХОЖДЕНИЕ ТОКА ЧЕРЕЗ КОНТАКТЫ

При замкнутых контактах могут быть два основных ненормальных явления: первое — из-за повышенного переходного сопротивления возможен чрезмерный перегрев их, второе — из-за большой электрической прочности пленки на поверхности контактов после их замыкания не пойдет ток.

а) Чистые контакты

Переходное сопротивление контактов с совершенно чистой поверхностью является исключительно сопротивлением тела контакта, которое определяется сужением линий тока к площадкам на поверхности касания. Переходное сопротивление очень мало зависит от размеров контакта. Оно уменьшается при увеличении нажатия, так как увеличиваются число и размеры площадок, проводящих ток. У медных контактов с технически чистой поверхностью порядок величины переходного сопротивления может быть определен по формуле

(3-17)

где f — нажатие контактов, кГ;

п= 1 для плоскостных контактов при 0,1</< 100;

п — 2 для точечных контактов при 0,01 <40.

Сопротивление линейного контакта имеет значение, находящееся в промежутке между сопротивлением точечного и плоскостного контактов. Переходное сопротивление контактов, а в особенности плоскостных, сильно зависит от ряда не поддающихся учету факторов, связанных с распределением, числом и размером площадок касания. Чем более гладкая поверхность, тем больше переходное сопротивление плоскостных контактов. Оно может быть в сотни раз больше определенного по (3-17). Переходное сопротивление разных материалов с технически чистой поверхностью весьма приблизительно пропорционально произведению удельного электрического сопротивления данного материала на его твердость.

.При нагреве током переходное сопротивление контакта увеличивается с увеличением температуры до достижения температуры рекристаллизации. Температурный коэффициент переходного сопротивления приблизительно равен 2/з температурного коэффициента удельного сопротивления материала. При температуре рекристаллизации материал начинает течь, площадь касания увеличивается и переходное сопротивление претерпевает первое скачкообразное уменьшение. Второе скачкообразное уменьшение переходного сопротивления получается при достижении контактной точкой температуры плавления. Так как эквипотенциальные поверхности электрического поля внутри контакта и изотермы принадлежат к одному и тому же семейству поверхностей, то при установившемся тепловом режиме наибольшее превышение температуры контактной точки 6Г над средней температурой контакта (измеряемой термопарой вдали от точки касания) определяется уравнением:

(3-18)

где U — падение напряжения в контакте, в;

Я—коэффициент теплопроводности, Вт/см °С; р —удельное электрическое сопротивление, Ом-см.

В табл. 3-9 приведены температуры рекристаллизации и плавления разных материалов и соответствующие этим температурам падения напряжения {Л. 3-1, 3-19].

Таблица 3-9

Данные материалов, применяемых для контактов

Материал

Рекристаллизация

Плавление

Температура, °С

Падение напряжения, е

Температура, °С

Падение напряжения, в

Алюминий ...

150

0,1

658

0,3

Железо

500

0,21

1 530

0,6

Никель

520

0,22

1455

0,65

Медь

190

0,12

1083

0,43

Цинк

170

0,1

419

0,17

Серебро

150—200

0,09

960

0,35

Кадмий

__

321

0,15

Олово

100

0,07

232

0,13

Вольфрам ...

1 000

0,4

3 400

1,0

Платина ...

540

0,25

1 773

0,7

Графит ....

4 700

5

б) Контакты с пленками

Совершенно чистые контакты могут быть только в вакууме. Сразу же после воздействия воздуха контакты покрываются пленкой. Это может быть пленка окиси, хлорида, сульфида, одномолекулярный слой кислорода или воды. Пленки увеличивают переходное сопротивление. Они становятся видимыми при толщине более 10-6 см. У материалов, обычно применяемых для контактов, видимые пленки имеют удельное сопротивление порядка 106 — 107 о м-см, которое уменьшается с увеличением температуры.

При повышении температуры интенсивность образования пленок сначала растет. После достижения определенной температуры пленки диссоциируются. Электрическая дуга при малом токе, который не сильно нагревает контакты, вызывает очень интенсивное образование пленок. Электрическая дуга при большом токе диссоциирует пленки и очищает контакт. Пленки разрушаются вследствие электрического (теплового) пробоя, наступающего при напряженности поля порядка 106 в/см. Этот пробой в случаях, когда не образуется видимых изменений пленки, называется когерированием. После когерирования получается контакт со все- 126

Ми свойствами чисто металлической с падением напряжения, немного меньшим напряжения плавления согласно табл. 3-9.

Пленки разрушаются вследствие механического воздействия при включении. Для улучшения самоочистки контакты из материалов, интенсивно образующих пленки (см. ниже), выполняются перекатывающимися при включении и отключении (например, пальчиковые). Перекат всегда сочетается с некоторым притиранием; он улучшает работу контактов (§ 3-8), в частности, в длительном режиме, так как при размыкании цепи дуга образуется не на тех участках, на которых ток проходит во включенном положении. Вместе с тем притирание нежелательно иметь большим (§ ;3-8). Поэтому обычно кинематику, перекатывающегося контакта выполняют так, чтобы было минимальное притирание.

Решающим фактором, предотвращающим чрезмерный перегрев контактов, является нажатие на контактах. Оно обеспечивает разрушение пленок и затрудняет проникновение воздуха в контактную точку. Обычно нажатие при данном материале и одинаковом назначении аппарата выбирается пропорциональным номинальному току (см. ниже).

Из-за затруднительности стирания грязи и окислов контакты с касанием по плоскости не применяются. Контакты с касанием по линии применяют при нажатиях свыше 0,6 — 1 кГ. При меньших нажатиях предпочтительнее точечный контакт. Для лучшего стирания окислов и грязи при малых нажатиях выбирают малый радиус кривизны. Однако чем меньше радиус кривизны, тем меньше износоустойчивость. Рациональный выбор кривизны производится опытным путем.

Способность контакта длительно проводить ток характеризуется главным образом стабильностью переходного сопротивления, а не его величиной при чистых контактах.

Самое важное, будет ли в эксплуатации прогрессивный рост сопротивления, приводящий к недопустимому перегреву или нарушению контакта, или процесс роста пленки будет скомпенсирован процессом ее разрушения при приемлемом уровне переходного сопротивления. Эти обстоятельства зависят главным образом от свойств материала контактов.

в) Свойства материалов, применяемых для контактов, с точки зрения работы контактов в замкнутом положении; размыкаемые контакты. Контакты из благородных металлов — платины, иридия, осьмия, палладия, золота и их сплавов — работают наиболее устойчиво при длительном протекании тока. Однако вследствие дороговизны они применяются только для аппаратов слабого тока, работающих при малом напряжении и очень малых нажатиях на контактах (несколько граммов или доли грамма). В таких условиях контакт у неблагородных металлов и серебра быстро нарушается.

Наименее химически активным металлом, широко применяемым для контактов аппаратов сильного тока, является серебро. Его сульфиды электропроводны. Окислы серебра, хоть и обладают высоким удельным электрическим сопротивлением (как и окислы меди), но не образуются при нормальной температуре, а окислы, образовавшиеся при повышенной температуре, диссоциируются при сравнительно невысокой температуре, порядка 200° С. Высокая температура не опасна для серебряных контактов, и допустимая для них температура может быть принята большей, чем указано в § 1-5, если только эта температура допустима для соседних частей аппарата (изоляции, соседних контактов из неблагородных металлов). Вследствие низкой температуры диссоциации окислов переходное сопротивление контактов из серебра относительно стабильно. В процессе работы оно увеличивается не более чем в 3 — 10 раз и его среднее значение устанавливается на приемлемом уровне. Обычно не требуется, чтобы в процессе включения серебряные контакты перекатывались или притирались. Исключение составляет применение серебряных контактов при напряжении порядка 30 в, малых отключаемых токах (порядка десятых долей ампера или нескольких ампер) и нажатиях в несколько десятков граммов. При этом маломощная электрическая дуга вызывает окисление значительных участков поверхности и возможны нарушения контакта. В этом случае желательно иметь и у серебряных контактов притирание порядка нескольких десятых долей миллиметра.

Серебро применяется для главных контактов автоматических выключателей виду того, что эти аппараты

очень ответственные и, кроме того, они работают в продолжительном режиме, редко отключаются и на самоочистку контактов нельзя рассчитывать. Кроме того, серебряные контакты применяют для блок-контактов, работающих в цепях управления. Для нормальной работы серебряных контактов нажатие на каждый электрический контакт должно быть не менее 20 Г, как бы мал ни был ток. В аппаратах общепромышленного применения нажатие делают не менее 50 Г. Отношение нажатия на один контакт из серебра к номинальному току принимается приблизительно следующим: универсальные автоматы (серий АВ и AM) .. 50 Г/а установочные автоматы (серия А3100) .... 10 — 40 Г/а[10] контакторы общего применения и быстродействующие автоматы 7 — 15 Па

малогабаритные контакторы ......... не менее 3,5 Г/а

Относительно большее нажатие у автоматов связано с необходимостью обеспечить без приваривания и обгорания коммутацию больших токов. Кроме того, это нажатие у автоматов больше, чем у контакторов, так как у последних контакты включаются электромагнитами.

Медь интенсивно окисляется даже при нормальной температуре. Окислы меди диссоциируются при температуре, значительно более высокой, чем температура плавления. Вследствие этого медные контакты быстро увеличивают свое переходное сопротивление. При нажатии 100 Г и нормальной температуре переходное сопротивление совершенно чистых медных контактов после воздействия воздуха в течение 1—2 мин возрастает в среднем в 1,25 раза, через 1—2 дня — в 2 раза, через неделю в 7 раз, через 6 мес. — в 200 раз. В таких условиях переходное сопротивление серебряных контактов через 6 мес. увеличивается в 4 раза. Вышеуказанные цифры относятся к случаю, когда контактные поверхности подвергаются воздействию воздуха при разомкнутом положении контакта, а для измерения очень медленно сближаются без нарушения пленки. При замкнутом положении контактов рост переходного сопротивления значительно меньше, так как проникновение воздуха в место контакта затруднено. Однако и в этом

случае медные контакты, работающие без отключения при начальном превышении температуры чистых контактов более 45° С и окружающей температуре 20— 25° С, дают прогрессивный рост переходного сопротивления, и в течение нескольких сотен часов контакт полностью нарушается. В этих условиях удовлетворительная работа медных контактов получается при начальном превышении температуры не более 35° С1. При больших начальных превышениях температуры для поддержания удовлетворительного переходного сопротивления надо включать и отключать контакты. Медные контакты обычно делаются с перекатом и притиранием в процессе включения.

На медных контактах нажатие на один электрический контакт делают не менее 300 Г. Отношение нажатия на один контакт к номинальному току принимается следующим:

контакторы 15 — 25 Г\а

плоские, барабанные, кулачковые коммутаторы с ручным управлением 25 — 35 Г\а

Автоматические выключатели с медными контактами в СССР почти не применяются, в Германии они применяются с нажатием 70 Г/а.

В порядке снижения стабильности переходного сопротивления материалы нужно расположить в следующий ряд: серебро, серебро — графит, серебро — окись кадмия, серебро — никель, кадмий и олово, вольфрам, никель, молибден, серебро — вольфрам, серебро — молибден, медь — вольфрам, медь и латунь, алюминий. Металлокерамические композиции: серебро — графит и серебро — окись кадмия имеют немного большее переходное сопротивление, чем чистое серебро, но практически такую же высокую стабильность, как и у серебра. Контакты «3 серебро — никеля применяют с нажатием не менее 50 Г (обычно большим). Стабильность переходного сопротивления вольфрама относительно высока, однако и переходное сопротивление у него велико из-за большой твердости материала. Серебро в присутствии вольфрама (или молибдена) теряет свои свойства благородного металла — образуется стекловидный окисел AgWO [Л. 3-22]. Композиции серебро — вольфрам и серебро — молибден мало пригодны для контактов, работающих в продолжительном режиме. В режиме работы контакторов при большой частоте отключения иногда применяется серебро — вольфрам. Это делают не только из-за большей эрозионной стойкости, но и вследствие того, что контакты из этой композиции при работе меньше, чем медные, нагреваются из-за окисления и не приходится при большой частоте отключения снижать допустимый ток из-за перегрева их.

г) Неразмыкаемые контакты

В постоянных свинченных или склепанных контактных соединениях стабильность переходного сопротивления обеспечена, если нажатие стабильно и имеет достаточную величину и если контактные поверхности до соединения были чистые.

Контактное соединение может нарушиться главным образом из-за ослабления нажатия вследствие смятия материала со временем. Смятию способствует изменение температуры соединения. Для предотвращения смятия не должно быть местных высоких давлений, что может быть из-за наличия заусениц. С этой точки зрения значительную опасность представляет горячее лужение, так как наплывы олова могут выдавиться, что приведет к ослаблению нажатия. Они должны быть тщательно удалены, пока олово жидкое. Вообще предпочтительнее иметь гальваническое лужение (медных проводников). В особенности это относится к гибким соединениям. Недопустима передача контактного давления через изоляцию, так как изоляция может усохнуть, что поведет к нарушению контакта. Контакт между алюминиевыми проводниками менее надежен, чем между медными, из-за меньшей твердости алюминия и из-за быстрого образования на нем пленки окиси.

В контактных соединениях рекомендуется применять винты, размеры которых не меньше указанных в табл. 3-10. Однако для создания вполне надежного контакта при присоединении алюминиевых проводников весьма желательно устанавливать винты большего размера. Особенно рекомендуется вместо одного устанавливать не менее двух винтов, так как при этом предотвращается поворот присоединяемого проводника, который быстро приводит к снижению давления в контакте и его нарушению. Во всех случаях, когда установка не менее двух винтов не вызывает недопустимого увеличения габаритов или когда место соединения плохо доступно, необходимо это делать. Присоединения алюминиевых проводников, при которых шпилька является токоведущей, ненадежны в эксплуатации, так как вследствие больших длин крепежного винта и большого числа деталей, участвующих в передаче давления, температурные изменения приводят к ослаблению нажатия. Поэтому в табл. 3-10 для этого случая указаны значительно меньшие нагрузки.

Таблица

Допустимые токовые нагрузки на винтовые соединения плоских проводников

Характер соединений

Материал проводников

Размер винтового соединения

М4

М5

М6

М8

М10

М12

М16

М20

Допустимый ток, а

Нетоковедущий винт, сжимающий токоведущие части

Медь

20

50

120

250

400

600

800

1 000

Алюминий

15

40

100

200

300

400

550

700

Токоведущая латунная шпилька (медная не рекомендуется)

Алюминий

20

40

60

100

150

200

Не рекомендуется

Хотя винтовое контактное соединение с алюминиевым проводником значительно менее надежно, чем с медным, оно широко применяется ввиду необходимости замены меди на алюминий почти во всех случаях, где деталь не подвергается действию электрической дуги. Это соединение при не очень тяжелых условиях эксплуатации работает удовлетворительно. Для этого надо хорошо зачистить контактирующие поверхности и наложить на них предохранительную смазку (нейтральный вазелин или лучше другие специальные смазки). Все испытания подтверждают высокую эффективность смазки поверхностей.

У нас принято зачистку производить под слоем смазки, ставить увеличенные по толщине и диаметру плоские шайбы и пружинящие шайбы. Испытания, проведенные в США |Л. 3-43, 3-44], не выявили пользы от этих мер. Мнения эксплуатационного персонала в СССР о пользе больших плоских шайб и пружинящих шайб противоречивы.

Если алюминиевые детали контактируют со стальными, латунными или медными, то последние рекомендуется никелировать. Цинкование не рекомендуется, так как во влаге цинк быстро превращается в гидроокись цинка (белый порошок). Для создания более надежного контакта в США применяется серебрение алюминиевых шин [ Л. 3-39, 3-40, 3-41, 3-49}. Это считается весьма эффективным. У нас иногда применяется меднение или покрытие оловянно-цинковым сплавом [ Л. 1-12].

Все вышеуказанные мероприятия не обеспечивают той же степени надежности контакта между алюминиевыми деталями, какую имеет контакт между медными или стальными деталями (с гальванопокрытиями). Это объясняется мягкостью алюминия. В тяжелых условиях эксплуатации, когда имеются резкие изменения температуры контакта (например, из-за коротких замыканий или частых резких изменений нагрузки), температурные деформации приводят к смятию алюминия, снижению нажатия на контактах и выходу его из строя. Поэтому иногда к алюминиевым деталям с помощью холодной сварки приваривают на поверхности тонкие медные листы или в стык сплошные медные пластины с тем, чтобы свинченный контакт был по меди. Иногда применяют биметалл алюминий — медь или сталь — медь, полученные металлургическим путем. Однако более простым является другой путь, на который стали в США. Там начали производство проката из сплава алюминия с небольшим количеством магния и кремния [ Л. 1-9]. Этот материал имеет вдвое большие предел текучести, временное сопротивление и твердость, чем алюминий. Удельное электрическое сопротивление его только на 10% больше, чем у алюминия. Новый материал имеет приблизительно такую же твердость, как и медь. Болтовые соединения шин, выполненных из этого материала, при испытании в тяжелых условиях показали существенно лучшие результаты, чем в случае алюминиевых шин [ Л. 3-44] — качество соединения было приблизительно такое же, как и. при медных шинах.

д) Расчет нагрева контакта

Определим превышение температуры контакта, на котором имеется падение напряжения U при токе I. Для простоты будем считать, что контакт осуществляется между токоведущими шинами бесконечной длины, имеющими сечения S, периметр поперечного сечения р, удельное электрическое сопротивление р, коэффициент теплопроводности %, коэффициент теплоотдачи |х. Нас интересует то среднее превышение температуры контакта, которое фиксируется термопарой и которое указано в нормах, а не превышение температуры контактной точки. Последнее больше среднего превышения температуры на величину, однозначно определяемую падением напряжения на чистом контакте (3-18). Для определения среднего превышения температуры контакта можно считать, что тепло выделяется в тонком слое, перпендикулярном к направлению шины, и распространяется в обе стороны — в шины и в воздух. Из основ теории теплопередачи следует [ Л. 3-18, стр. 329], что среднее превышение температуры контакта 6к может быть определено по формуле

(3-19)

(3-20)

есть превышение температуры токоведущих детален, которое было бы, если переходное сопротивление равнялось бы нулю.

Из (3-19) и (3-20) следует, что

(3-21)

У чистых металлов произведение коэффициента теплопроводности на удельное электрическое сопротивление приблизительно одинаково и пропорционально абсолютной температуре. Для меди, серебра и алюминия при 100° С

поэтому

(3-22)

Падение напряжения на контактах различных аппаратов при номинальном токе составляет величину одного и того же порядка, так как чем больше номинальный ток, тем большее нажатие дается на контактах. Ориентировочно в соответствии с ранее приведенными данными о нажатии и уравнением (3-17) можно считать, что падение напряжения на чистых размыкаемых контактах при номинальном токе составляет примерно 10 мв. Обычно падение напряжения находится в пределах 2 — 30 мв. В серии установочных автоматов А3000 на токи от ,50 до 600 а падение напряжения находится в пределах 5 — 20 мв. Сечение токоведущих частей, подводящих ток к контакту, выбирается таким, чтобы их собственное превышение температуры 6Ш было несколько ниже предельно допустимого. Если, например, принять 0Ш=4О° С, то при £/=0,01 в 6К=1,28 0Ш. Из вышеприведенного следует, что температура чистого контакта определяется главным образом собственным превышением температуры токопроводящих деталей при принятом уровне нажатия. Это необходимо для обеспечения надежной работы контакта. Формула (3-21) выведена из предположения, что тепло распространяется в обе стороны от контакта. Это справедливо для контактов с однократным разрывом на полюс. При наличии двукратного разрыва на полюс (мостиковый контакт) надо считать, что тепло распространяется только в одну сторону, при этом в формуле (3-21) не должно быть цифры 2 перед корнем.

Очень большое влияние сечения деталей, подводящих ток, на температуру места контакта объясняется их высокой теплопроводностью. В результате этого имеет место очень интенсивный тепловой поток от места контакта по пути, по которому подводится электрический ток. Тепло, выделяемое в месте контакта, рассеивается на большом участке токоведущей детали. Развитие поверхности охлаждения самого контакта для снижения его температуры обычно неэффективно, так как этим практически не удается сколько-нибудь существенно увеличить поверхность охлаждения, фактически участвующую в рассеянии тепла, выделяемого в месте контакта. Это легко пояснить следующим образом. Длина участка токоведущей медной детали I при 20° С, в которой выделяется та же мощность, что и в контакте,

имеющем падение напряжения U, определяется по формуле

(3-23)

При плотности тока /=8 а/мм2 и t/=0,01 в /=il9 см, т. е. для рассеяния мощности, выделяемой в контакте, требуется иметь поверхность охлаждения, равную той, которую имеет шина длиной 19 см.

Так как местное уменьшение сечения токоведущих частей благодаря большой теплопроводности их не оказывает существенного влияния на превышение температуры, то, как отмечалось, имеется возможность для уменьшения подпрыгивания делать подвижные контакты значительно меньшего сечения, чем неподвижные. В этом случае расчет превышения температуры можно производить по вышеуказанным формулам, подставляя вместо U суммарную величину падения напряжения в переходном сопротивлении и суженном сечении.

е) Искусственное охлаждение

В аппаратах на большие токи (в несколько тысяч ампер) иногда применяют искусственное охлаждение путем вентиляции, при этом можно увеличить длительно допустимый ток.

В последнее время на основе работ О. Б. Брона [ Л. 8-45, 3-46] начало применяться водяное охлаждение аппаратов. Оно целесообразно для аппаратов на номинальный ток свыше 5 000 а при частоте до 50 Гц, где требуется малогабаритная аппаратура, и на меньшие номинальные токи при высокой частоте, где из-за поверхностного эффекта внутренние части токоведущих деталей не используются, и аппараты получаются очень большими. Водяное охлаждение применяется для многоамперных (10 000 а) быстродействующих автоматов [ Л. 4-15], так как оно позволяет снизить массу токоведущих частей, что сокращает продолжительность процесса отключения. Применение аппаратов с водяным охлаждением не вызывает больших осложнений в тех случаях, когда в установке уже применяется водяное охлаждение (высокочастотные печи, ртутные выпрямители). Введение водяного охлаждения специально для аппаратов существенно осложняет конструкцию и эксплуатацию установки, что весьма нежелательно, однако

все же может оказаться необходимым (например, для автоматов на номинальные токи до 25 000 а).

Вода при скорости 2 м/сек снимает 1,2 Вт с квадратного сантиметра поверхности охлаждения при перепаде в 1° С, что в 7 раз больше, чем снимает воздух >при естественном охлаждении и перепаде 100° С.

В изготовляемых в настоящее время автоматах АС с водяным охлаждением [JT. 3-45]. токоподвод осуществляется трубами, внутри которых циркулирует вода. Неподвижные контакты — литые. Их охлаждение осуществляется водой, проходящей по трубам, которые заливаются жидким металлом при отливке контактов. Подвижные контактные ролики (мосты) водяного охлаждения не имеют. Автомат с воздушным охлаждением на номинальный ток 1 500 а после применения водяного охлаждения маркируется на номинальный ток 6 000 а, при этом потери на один полюс составляют 720 Вт, которые отводятся водой, протекающей по трубке сечением 0,8 см2 со скоростью 0,43 mjceK. При этом повышение температуры воды составляет 5° С. (Падение напора на один полюс равно 0,15 ат. Не охлаждаемые водой подвижные контактные роликовые мостики имеют допустимое превышение температуры 85° С.

Чтобы обеспечить изоляцию между разомкнутыми контактами и относительно земли, необходимо пропускать воду через фильтры, поглощающие катионы (например, активированный сульфоуголь) и анионы (например, фенолформальдегидная или аминовая смола). Такая вода имеет удельное сопротивление 106 Ом • см. Применение дистиллированной воды без постоянной ее фильтрации для этих- целей менее желательно, так как даже в свежеприготовленном виде она имеет удельное сопротивление 6 • 104 Ом • см, а после нескольких месяцев эксплуатации ее удельное сопротивление уменьшается до уровня удельного сопротивления водопроводной воды (10* Ом-см).

Для того чтобы трубки не засорялись и чтобы не было конденсата на токоведущих частях (при холодной воде), необходимо иметь замкнутую систему охлаждения.

Превышение температуры контактной точки над средней температурой контакта (измеряемой термометром или термопарой), для аппаратов с воздушным

охлаждением при номинальном токе невелико. Так, из (3-18) для медных и серебряных контактов при температурах, близких к предельно допустимым, это превышение определяется формулой

(3-24)

где U — падение напряжения на контактах в милливольтах. В обычных аппаратах с воздушным охлаждением падение напряжения при номинальном токе около 15 мв и 6Т=4°С это превышение температуры невелико по сравнению со средней температурой, указанной в нормах допустимого нагрева контактов (§ 1-6) и его можно не учитывать. В аппаратах с водяным охлаждением падение напряжения при номинальном токе равно 40—60 мв и соответствующее ему превышение температуры контактной точки — 26 — 60° С, тогда как средняя температура контакта может быть невысокой. Поэтому при определении тока, допустимого для охлаждаемых водой контактов, недостаточно руководствоваться только средним превышением температуры контактов. Необходимо также измерять падение напряжения на чистых контактах и по (3-18) определять превышение температуры контактных точек. Пока не установлены специальные нормы, О. Б. Брон рекомендует выполнять контакты так, чтобы сумма среднего превышения их температуры, измеренного термопарами, и превышения температуры контактной точки не была больше величин, указанных в действующих нормах. Повышение токовой нагрузки в 5 — 6 раз по сравнению с применяемой в контактах, не охлаждаемых водой, еще не вызывает опасного перегрева контактных точек | Л. 3-45].



 
« Агрегаты питания электрофильтров   Архивы 2001 »
Карта сайта + все метки | Контакты
© Электроэнергетика При перепечатке и цитировании активная гиперссылка на сайт обязательна.