2259556.ru

Журнал Мастера
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Полупроводниковый выключатель переменного тока

  • добавить к заказу
  • подробное описание

Автоматические выключатели –коммутационные электрические аппараты, предназначенные для обеспечения тока в цепи при нормальных условиях и режимах и для защиты (автоматического отключения) электроустановок в аварийных ситуациях: при токах короткого замыкания, перегрузках, резком понижении напряжения питания, изменении направления тока и т.п. Автоматические выключатели могут использоваться для нечастых (6-30 раз в сутки) коммутаций номинальных токов нагрузки. Некоторые модели выключателей могут применяться для редкого запуска и останова асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором.

Как правило, автоматические выключатели управляются вручную, но также выпускаются выключатели с электромагнитным или электродвигательным приводом, что дает возможность дистанционного управления.

По месту установки автоматические выключатели подразделяются на :

  • установочные выключатели– с защитным пластмассовым корпусом, благодаря которому устанавливаются в общедоступных местах;
  • универсальные выключатели– без защитного корпуса и предназначенные для установки в распределительных устройствах.

По скорости срабатывания различают: быстродействующие (с собственным временем срабатывания не более 5 мс) и небыстродействующие (с временем срабатывания от 10 до 100 мс) выключатели.

Быстродействие выключателя определяется принципом его работы (индукционно-динамический или поляризованный электромагнитный и др.), а также условиями гашения электрической дуги.

Особенности конструкции и принцип действия автомата определяются его назначением и сферой применения.

Конструктивно каждый автомат включает в себя:

  • систему подвижных и неподвижных контактов;
  • дугогасительную систему;
  • расцепители;
  • механизм управления;
  • механизм свободного расцепления.

Неподвижные контакты закреплены на корпусе, а подвижные – шарнирно посажены на полуоси рычага управления. Замыкание или размыкание контактов, как правило, обеспечивает одинарный разрыв цепи.

В каждом полюсе выключателя устанавливается дугогасительная камера с деионной решеткой из стальных пластин. Также дополнительно могут устанавливаться и фибровые пластины-искрогасители.

Механизм свободного расцепления –3- или 4-звенный шарнирный механизм, который обеспечивает расцепление контактов как при ручном, так и при автоматическом управлении. Сами расцепители по принципу действия подразделяются на:

  • электромагнитные, выполненные в виде электромагнита с якорем, и срабатывающие при токах короткого замыкания, превышающих уставку по току. Некоторые электромагнитные расцепители тока дополнительно снабжаются устройством гидравлического замедления срабатывания;
  • тепловые, выполненные в виде биметаллических пластин. Под действием токов перегрузки пластина деформируется и за счет механического усилия деформации отключает автомат. Выдержка по времени уменьшается с увеличением тока;
  • полупроводниковые, состоящие из датчика (трансформатор тока или дроссельный магнитный усилитель), полупроводниковых реле и выходного электромагнита, передающего механическое воздействие на механизм свободного расщепления выключателя. Полупроводниковый расцепитель тока позволяет проводить регулировку: номинального тока расцепителя, уставки тока отсечки, уставки времени срабатывания в зоне токов перегрузки и короткого замыкания (для селективных автоматов).

Многие автоматы имеют комбинированные расцепители, в которых тепловые элементы обеспечивают защиту от токов перегрузок, а электромагнитные–защиту от токов коротких замыканий без выдержки времени (отсечки).

Помимо основных узлов, автоматические выключатели могут комплектоваться дополнительными внутренними или внешними элементами, такими как: нулевой, независимый и минимальный расцепители, вспомогательные контакты, сигнализатор автоматического отключения и т.п.

По способу установки различают стационарные и выдвижные автоматы, а по типу присоединения: с передним, задним или комбинированным присоединением главной цепи.

Автоматические выключатели соответствуют высоким требованиям коммутационной и механической износостойкости и, как правило, предназначены для работы в продолжительном режиме.

Автоматические выключатели выпускаются со степенью защиты IP00, IP20, IP30, IP54, по группе воздействия механических факторов в соответствии с ГОСТ 17516.1-90: Ml, М2, МЗ, М4, Мб, М9, М19, М25.

По технике безопасности автоматические выключатели соответствуют ГОСТ 12.2.007.0-75 и ГОСТ 12.2.007.6-75, требованиям „Правил устройств электроустановок» и обеспечивают условия эксплуата­ции, установленные „Правилами технической эксплуатации установок потребителем» и „Правилами техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителем», утвержденными Госэнергонадзором 21.12.94 г. В части защиты от токов утечки выключатели соответствуют требованиям ГОСТ 12.1.038-82. Эксплуатация в нерабочем состоянии (хранение и транспортирование при перерывах в работе) соответствует ГОСТ 15543-70 и ГОСТ 15150-69.

Читать еще:  Выключатель автомат дифференц двухполюсный авдт32 с25

Чтобы купить автоматические выключатели, позвоните по одному из указанных на сайте телефонов или заполните форму обратной связи. Также Вы всегда можете получить грамотную консультацию у менеджеров компании, позвонив нам по контактному телефону: (812) 449-85-74

Сосков А.Г. Полупроводниковые аппараты. Коммутация, управление, защита

Сосков А.Г. Полупроводниковые аппараты. Коммутация, управление, защита

Современные полупроводниковые аппараты, которые приходят на смену электрическим аппаратам. Для студентов вузов. Электрические и энергетические специальности, энергосбережение.

Предисловие

Полупроводниковые аппараты представляют новое направление в элек-троаппаратостроении. Его возникновение напрямую связано с начавшимся в последние десятилетия революционным развитием силовой электроники и микросхемотехники, позволившим, используя новые принципы построения электрических аппаратов на базе элементов указанной электронной техники, радикально улучшать коммутационную износостойкость и быстродействие вновь создаваемых аппаратов, а также расширять их функциональные возможности. Динамичному продвижению полупроводниковых аппаратов способствовал общий прогресс в технике, предъявляющий к электрическим аппаратам высокие требования, которые становится все сложнее решать на базе традиционных принципов их построения.

Необходимо особо подчеркнуть, что Украина была ведущей в СССР в области создания полупроводниковых аппаратов. Здесь в институте «ВНИИЭлектроаппарат” (г. Харьков) и на предприятии НПО “ХЭМЗ”, были впервые разработаны при непосредственном участии авторов этой книги унифицированные полупроводниковые реле защиты, бесконтактные и гибридные контакторы и выключатели переменного и постоянного тока, а также созданы на их основе высоконадежные автоматизированные комплектные устройства различного назначения. Именно поэтому в Национальном техническом университете “Харьковский политехнический институт”, начиная с 1977 г. для более качественной подготовки инженеров по специальности «Электрические аппараты” был введен новый курс “Полупроводниковые аппараты”, который читал с 1977 г. по 1981 г. один из авторов этой книги (Сосков А.Г.). В настоящее время этот курс после неоднократных изменений называется “Бесконтактные электрические аппараты” и является базовым для подготовки специалистов и магистров по специальности “Электрические машины и аппараты” направления “Электромеханика”. К сожалению, отсутствие учебника по данному курсу затрудняет их подготовку с учетом современных достижений науки и техники.

Создавая учебник в соответствии с программой, мы основное внимание уделили описанию и раскрытию общего, значимого для большинства аппаратов рассматриваемого класса. При этом мы старались, чтобы материал книги максимально базировался на конкретных результатах работы ведущих предприятий нашей страны и зарубежных стран в области создания полупроводниковых аппаратов. В итоге, по нашему мнению, объем изложенной в ней информации соответствует реальным возможностям студентов, изучающих данный курс, а ее содержание позволяет получить достаточно глубокие и разносторонние знания. Мы несколько изменили название учебника по сравнению с наименованием учебного курса, для которого он предназначен, так как считаем, что такое название полнее отражает сущность нового направления в аппаратостроении.

Учитывая ту роль, которую полупроводниковые аппараты начинают играть в современных системах электропотребления и распределения электрической энергии благодаря своим прекрасным эксплуатационным характеристикам, предлагаемый учебник может быть также полезен при общетехнической подготовке специалистов в учебных заведениях II-IV уровней аккредитации по направлениям «Электротехника” и “Электромеханика”. Мы надеемся, что содержание учебника и форма его изложения позволят успешно решать эту задачу.

Настоящий курс тесно связан с электротехническими дисциплинами, изучаемыми в вузе, и является продолжением общего курса “Электрические аппараты”. Он базируется на курсах высшей математики, физики, теоретических основ электротехники, электрических измерений, электроники и микросхемотехники.

В результате изучения материала учебника студенты должны понять основные принципы построения бесконтактных и гибридных полупроводниковых аппаратов, знать их возможности и области рационального применения, научиться рассчитывать основные электромагнитные и тепловые процессы, протекающие в этих аппаратах, уметь формулировать задание на их разработку и квалифицированно проектировать простейшие из них, а также граммотно эксплуатировать эти изделия.

Авторы выражают благодарность и глубокую признательность рецензентам книги — заведующему кафедрой “Электрические аппараты” Национального технического университета “Харьковский политехнический институт”, докт. техн. наук, проф. Б.В. Клименко и проф. кафедры “Энергоустановки и двигатели космических летательных аппаратов” Национального аэрокосмического университета им. Н.Е. Жуковского “Харьковский авиационный институт” докт. техн. наук, проф. А.И. Яковлеву, содержательные и заинтересованные отзывы которых поддержали авторов в их работе и помогли четче выявить направленность книги.

Читать еще:  Принцип гашения электрической дуги выключателями

Предисловие, введение, заключение, разделы 6-8 написаны докт. техн. наук, проф. А.Г. Сосковым, разделы 1-5 — докт. техн. наук, проф. А.Г. Сосковым и канд. техн. наук, доц. И.А. Сосковой.

Введение

Электрические аппараты составляют основу комплектных устройств, предназначенных для приема, регулирования и распределения потоков электрической энергии и информации. Учитывая ту ключевую роль, которую играют электрические аппараты в этих процессах, к качеству их работы предъявляются высокие требования. В условиях все нарастающего технического прогресса классические электромеханические или контактные аппараты (КА) не всегда в состоянии удовлетворить этим постоянно растущим жестким требованиям.

Интенсивное развитие силовой электроники в последние десятилетия, результатом которого явилось создание относительно недорогих силовых электронных ключей, способных коммутировать с высокой частотой потоки мощности до нескольких мегаватт, а также внедрение в схемотехнику интегральных схем и микропроцессорных устройств создали благоприятные условия для кардинального повышения качества электрических аппаратов путем использования при их построении элементов электронной техники. В последнее время этот процесс приобрел ускоренный характер в связи с тем, что традиционные способы повышения качества КА, особенно их коммутационной и механической износостойкости, все больше исчерпывают себя, а результаты прогресса в силовой электроники становятся все более впечатляющими. Последнее относится в первую очередь к силовым полупроводниковым приборам (однооперационным и двухоперационным тиристорам, оптронным тиристорам, мощным биполярным транзисторам с изолированным затвором и IGCT-тиристорам), которые сегодня в состоянии коммутировать токи в электрических цепях от сотен ампер до нескольких тысяч при рабочих напряжениях в сотни и тысячи вольт и мощности управления, измеряемой всего лишь единицами ватт.

Применение силовых полупроводниковых приборов (СПП) в аппарато-строении с использованием для их управления элементов микросхемотехники позволило на основе новых принципов построения аппаратов улучшить многие параметры вновь созданных устройств, в том числе повысить многократно коммутационную износостойкость и быстродействие, а также существенно расширить их функциональные возможности. Эти устройства в отличие от электромеханических аппаратов начали с 70-х годов прошлого столетия называться полупроводниковыми аппаратами (ПА).

Можно считать, что в Украине начало развития ПА положили полупроводниковые расцепители для автоматических выключателей серии А3700, которые были разработаны институтом «ВНИИЭлектроаппарат» (г. Харьков) в середине 60-х годов. Полупроводниковые расцепители позволили не только существенно улучшить качество защитных характеристик выключателей, но и, что особенно важно, поднять их предельную коммутационную способность до уровня, которого было невозможно достичь при использовании традиционных биметаллических расцепителей. Несколько позже в институте ВННИР (г. Чебоксары) была разработана целая гамма различных типов полупроводниковых реле защиты. Таким образом, в СССР появились первые образцы слаботочных ПА. Примерно в таком направлении с опережением в два — три года проходило развитие ПА и в США, где также были сначала созданы слабо-точные полупроводниковые реле, в том числе полупроводниковые расцепители.

Создание в СССР мощных полупроводниковых диодов и однооперационных тиристоров и начавшееся с середины 60-х годов их массовое производство дало толчок к использованию этих приборов в силовых коммутационных аппаратах управления и защиты (контакторах, пускателях, выключателях). Применение в них для бездуговой коммутации электрической цепи в качестве основного силового элемента электронного ключа (ЭК), выполненного на базе указанных СПП, дало возможность не только кардинально повысить износостойкость и быстродействие новых аппаратов, но и осуществлять более сложные процессы управления, чем операция “включено— выключено”, выполняемая КА, при одновременном улучшении качества защиты электрооборудования. Это создало благоприятные условия в различных отраслях промышленности для получения значительного экономического эффекта за счет оптимизации технологических процессов. Примером таких силовых бесконтактных ПА были разработанные во ВНИИ Электроаппарат в середине 70-х годов тиристорные выключатели переменного и постоянного тока серий ВА81 и ВА83 на номинальные токи до 1000 А, имеющие высокую износостойкость и обеспечивающие высокий уровень токоограничения при отключении короткого замыкания в нагрузке, недостижимые для КА. Однако бесконтактные ЭК в то время существенно уступали традиционным механическим ключам по габаритам и стоимости, перегрузочной способности по току и напряжению. Потери электрической мощности в их цепи во включенном состоянии также на порядок превосходили аналогичные потери в классической контактной цепи. Все сказанное, естественно, ограничивало области рационального применения бесконтактных ПА, выполненных на их основе. Стремление объединить в одном устройстве положительные качества как КА (малые потери мощности во включенном состоянии), так и бесконтактных (без-дуговая коммутация цепи) привело к созданию гибридных ПА. У этих аппаратов параллельно главным контактам подключен электронный ключ, обеспечивающий бездуговую коммутацию размыкающихся контактов. Во включенном состоянии аппарата электронный ключ шунтирован цепью главных контактов.

Читать еще:  Привод выключателя ввэ м 10

Созданные в 70-х годах во ВНИИ Электроаппарат гибридные контакторы переменного тока серий КТП64 и КТ64 и постоянного тока серии КТП81 на номинальные токи до 630 А и номинальные напряжения до 660 В успешно эксплуатировались в тяжелых режимах работы (высокая частота включений, включение и отключение заторможенных электродвигателей и т.п.), при этом потребность в этих аппаратах достигла 10% от общего объема выпуска контакторов и пускателей.

В 80-х годах начался новый этап в развитии силовой электроники, связанный с созданием мощных полностью управляемых полупроводниковых приборов (двухоперационных тиристоров, мощных биполярных транзисторов и особенно силовых IGCT-тиристоров и IGBT-транзисторов). Высокий уровень электронных технологий позволил организовать массовое производство этих приборов в виде интегральных модулей компактных конструкций. Объединение в одном корпусе силовых приборов и элементов микросхемотехники с различной степенью интеграции создало благоприятные условия для простой реализации различных законов управления электрическими потоками, включая формирование сигналов для защиты и диагностики. Такие модули получили название «интеллектуальных”. Одновременно были созданы мощные однооперационные тиристоры, способные выдерживать кратковременные токовые перегрузки в несколько десятков килоампер. Все это позволило проектировать ПА управления, защиты и регулирования переменного и постоянного тока с улучшенными технико-экономическими показателями, создавая таким образом предпосылки для более широкого их использования. Высокие технико-экономические показатели ПА, гибкость их регулировочных характеристик, возможность сочетать в одном устройстве функции различных аппаратов, удобство их сопряжения с элементами автоматики и микропроцессорной техники, в свою очередь, создали благоприятные условия для разработки на основе этих аппаратов автоматизированных низковольтных комплектных устройств (НКУ), отвечающих самым высоким требованиям современного энергонасыщенного производства. Примером таких комплектных устройств являются, например, созданные в НПО “ХЭМЗ” системы “мягкого” пуска асинхронных двигателей, а также быстродействующие устройства автоматического ввода резерва.

Большой вклад в развитие ПА, а также в создание основ их теории внесли следующие известные ученые и специалисты промышленности: Дзюбан В. С., Кукеков Г. А., Мицкевич Г. Ф., Могилевский Г. В., Намитоков К. К., Райнин В. Е., Розанов Ю. К., Сосков А. Г., Таев И. С. и др.

Таким образом, как бесконтактные, так и гибридные полупроводниковые аппараты являются новым и динамично развивающимся классом в современном аппаратостроении. Конкурентоспособность ПА на мировом рынке электрических аппаратов постоянно растет, что обусловлено достижениями в силовой электронике и все возрастающими требованиями современных систем электропотребления к качеству электрических аппаратов. В этой связи современный специалист в области электротехники и электромеханики должен знать основные принципы построения и проектирования этих аппаратов, а также уметь квалифицированно их эксплуатировать.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector