КАК ВЛИЯЮТ МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕГРУЗКИ НА ПЕРЕГРУЗКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ
Электромагнит постоянного тока. Механическая перегрузка не может привести к увеличению тока, так как напряжение питания и сопротивление катушки неизменны. При механической перегрузке электромагнит либо "не потянет" — это еще полбеды, так как будет замечено, либо, что значительно хуже, "не дотянет". Типичный случай рассмотрен в упражнении 18.
Упражнение 18. Кодовые реле с катушками постоянного тока предназначены в основном для железнодорожной автоблокировки. Однако они широко используются также в энергетической автоматике, управлении станками и в других ответственных установках, но, к сожалению, не всегда правильно.
Объяснить, в чем состоят ошибки в следующих случаях: 1. Реле имеет 10 контактов. Регулировщик решил, что контакты будут надежнее, если контактное нажатие поднять до 40 г вместо нормируемых 25 г. Что же произошло? Как вышел из затруднительного положения регулировщик? Какие две ошибки он допустил? 2. На реле можно разместить 15 контактов, что и было сделано. Контакты отрегулированы верно по 25 г. Обычная катушка "не потянула" и была заменена более мошной. Но через полгода она сгорела. Могла ли она не сгореть и почему регулировщик сразу не обнаружил своей ошибки? Как ее исправить? 3. Можно ли из ответов на предыдущие вопросы сделать вывод, что непосредственной причиной электрической перегрузки явилась перегрузка механическая?
Ответы. 1. При нормальной регулировке нагрузка на якорь составляет 25- 10 = 250 г, а при регулировке на 40 г она увеличивается на 60%, так как 400 : 250 = 1,6. Когда же электроустановку стали испытывать при пониженном напряжении, что обязательно, реле не смогло полностью переключить контакты - не хватило силы. Регулировщик заменил катушку (в кодовых реле это сделать просто) более мощной, т.е. с большей плотностью тока. При этом были допущены следующие ошибки: а) если не принять меры, рассмотренные в ответе на следующий вопрос, то катушка через несколько месяцев сгорит; б) если же меры приняты и катушка останется целой, то через некоторое время станут нарушаться контакты. Дело в том, что для повышения давления приходится увеличивать ход пружин. Поэтому они устают и снижают упругость. По этой же причине, кстати, реле с короткими контактными пружинами могут применяться только при редких переключениях (например, в релейной защите), а для автоматики не годятся.
2. При контактном нажатии 25 г нагрузка на якорь составила 25 • 15 = = 375 г. Пришлось использовать катушку с повышенной плотностью тока (см. упражнение 16). Повышенное тепловыделение привело к разрушению изоляции, но не сразу. Поэтому ошибка и не была замечена. Дело в том, что при расчетной температуре (например, 90 °с) катушка служит 10 лет. Но при повышении ее температуры примерно на 10 °с срок службы сокращается вдвое; при повышении температуры еще на 10° - вчетверо и т.д. Вот и получилось: перегрели катушку на 40 °с, срок ее службы сократился в 16 раз и она через полгода сгорела. Иначе и не могло быть.
Однако нагрузка 15 контактами предусмотрена конструкцией реле и. следовательно, применение катушки с повышенной плотностью тока - явление нормальное. Почему же катушка не сгорает? Потому что ее включают через добавочный резистор. А мот резистор, пока реле не включено, закорочен размыкающим контактом этого же реле. Следовательно, резистор не мешает включению. Но после срабатывания реле контакт размыкается, резистор вводится в цепь и снижает ток до безопасного для катушки значения.
3. Нельзя. Механическая перегрузка сама по себе не привела к увеличению тока. Она лишь побудила регулировщика заменить катушку.
Электромагнит переменного тока при механической перегрузке может сгореть (или значительно сократится срок его службы). Дело в том, что сила тока определяется не только активным сопротивлением — оно неизменно, но и индуктивным. А индуктивное сопротивление, пока якорь не притянут (не втянут сердечник), мало, так как велик воздушный зазор. Именно по этой причине пусковой ток электромагнита переменного тока в несколько раз больше рабочего тока. Значит, если из-за механической перегрузки электромагнит не дотянет, то ток не снизится и, следовательно, перегрузка не прекратится. Типичные примеры рассмотрены в упражнениях 19 и 20.
Упражнение 19. Клушка одного из распространенных промежуточных реле переменного тока имеет следующие данные. Напряжение U = — 220 В, сопротивления: активное г = 1300 Ом, индуктивное х= 53000м.
Ответить на вопросы: 1. Во сколько раз ток срабатывания /ср больше рабочего тока /р? 2. Благодаря чему относительно большой ток срабатывания не сокращает срок службы катушки? 3. К каким двум последствиям приводит ржавчина в месте прилегания якоря к сердечнику? 4. Может ли механическая перегрузка явиться причиной сгорания катушки?
Ответы. 1. Пока якорь не притянут, индуктивное сопротивление очень мало и можно считать, что /Ср = U/r = 220/1300 = 0.16 А. При притянутом якоре ток определяется совместным действием сопротивлений г и jr.
Поэтому /р = и/у/г + х2 = 0,04 А, откуда следует, что /ср//р = = 0,16/0,04=4.
Ток срабатывания действует сотые доли секунды. За столь малое время он не успевает нагреть катушку.
Ржавчина (грязь, застывшая консервационная смазка, если се не удалили) увеличивает зазор между якорем и сердечником и, следовательно, уменьшает индуктивное сопротивление. В результате, во-первых, рабочий ток увеличивается, что сокращает срок службы катушки, и, во-вторых, ослабевает магнитный поток, удерживающий якорь притянутым. Значит, при глубоких снижениях напряжения реле может отпустить, расстроив работу автоматики, что крайне опасно.
Может.
Упражнение 20. Вскоре после ремонта контактора переменного тока его катушка сгорела из-за повышенной вибрации якоря.
Ответить на вопросы: I. Почему якорь может вибрировать? 2. Какие конструктивные меры принимают для уменьшения вибрации? 3. Что 34 "забыли" сделать ремонтники? 4. Вместо медного кольца в одном случае поставили латунное, в другом вместо сплошного медного кольца сделали его составным, а места стыков пропаяли. Хорошо ли это?
Ответы. 1. Гели не принять специальных мер, то якоря аппаратов переменного тока вибрируют: отходят от сердечников при переходе магнитного потока через нуль и снова притягиваются, когда поток близок к максимуму. Это происходит 100 раз в секунду.
На магнит оводы (якоря) надевают медные кольца. В медных кольцах наводятся вихревые токи; создаваемый ими магнитный поток удерживает якорь притянутым, в то время как основной поток, создаваемый катушкой, близок к нулю. Кроме того, якоря крепят так, чтобы их торцы, имея возможность несколько скользить по торцам сердечников, занимали более устойчивое положение.
"Забыли" поставить медное кольцо.
Латунь имеет проводимость в 2,5 - 3 раза меньшую, чем медь. Значит, ток в кольце будет значительно меньше: латунное кольцо окажется практически бесполезным. По этой же причине кольца нельзя делать составными: места спайки будут иметь повышенное сопротивление. Двигатели. Механическая нагрузка всегда вызывает нагрузку электрическую, но при нормальном режиме работы она лежит в допустимых пределах. Механическая перегрузка приводит к чрезмерному увеличению тока.
