Главная страница  Магнитные цепи 

[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [ 23 ] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50]


Рис. 6.13. Принципиальная схема включения (fl) и векторная диаграмма (<5) реле направления мощности

стальной сердечник 3 для снижения магнитного сопротивления на пути потоков 6i и Фг, уменьшения рассеяния между полюсами и повышения равномерности поля под ними. Распределение в роторе токов трансформации ы и /тг условно показано на рнс. 6.12 для момента времени, аналогичного моменту времени, характеризуемому рнс. 6.8, е для реле с диском. Для упрощения рассмотрения на рис. 6.12 даны только граничные линии токов /т1 и

/т2.

Вращающий момент на роторе определяется выражением (6.24) при соблюдении условий, принятых при выводе этого выражения.

На рис. 6.13, а приведена принципиальная схема присоединения к сети реле мощности типа РБМ, выполненных на основе индукционной системы с цилиндрическим ротором. Одна из электрических цепей реле мощности kW подключается к трансформатору тока ТА и обтекается вторичным током /, а вторая - к трансформатору напряжения TV и обтекается током /у, пропорциональным напряжению U. На рис. 6.13,6 дана векторная диаграмма, иллюстрирующая принцип действия таких реле при допущении, что потоки Ф и Фи совпадают по фазе с создающими их токами 1 и 1и. Тогда с учетом (6.24) вращающий момент на роторе определяется как

/M,pj = ФФу sin ф = sin (Yy - ср), (6.35)

где Yu - внутренний угол реле, т. е. угол сдвига по фазе между напряжением, подведенным к реле, и током в обмотке напряжения, а <f- угол сдвига по фазе между напряжением и током, подведенными к реле.

Таким образом, вращающий момент пропорционален мощности.

В зависимости от параметров цепн напряжения существуют реле мощности трех видов. Если реактивное сопротивление цепи напряжения много больше ее активного сопротивления, то уи=л/2. Тогда из (6.35) имеем

7И,р5, = Я/cos ср, (6.36)

т. е. получаем реле активной мощности (косинусное реле).

Если же, наоборот, цепь напряження имеет активный характер, то \и=0, и нз (6.35) имеем

Af,ps=-/i/sincp, (6.37)

т. е. получаем реле реактивной мощности (синусное реле).

Реле, в которых угол имеет промежуточное значение между О и л/2, называется реле смешанного типа.

Из выражений (6.35) - (6.37) следует, что при изменении направления тока в токовых обмотках реле или в обмотках напряжения знак момента изменяется, поэтому рассмотренные реле называются также реле направления мощности. Промышленностью выпускаются такие реле двух основных серий: РБМ-170 и РБМ-270. Они используются в схемах релейной защиты для выявления линии, на которой произошло короткое замыкание (КЗ). Реле РБМ-170 являются односторонними - имеют один затныкающий контакт и выдают выходной сигнал при протекании тока КЗ по цепи только в одном направлении. Реле РБМ-270 - двусторонние, имеют дна замыкающих контакта без общей точки (в зависимости от направления мощности замыкается тот или другой контакт); прн обесточенных обмотках реле оба контакта разомкнуты. Последние реле предназначены для поперечных направленных дифференциальных защит двух параллельных линий [23].

Индукционные реле с сектором. Такие реле серии ДСШ получили широкое распространение в железнодорожной автоматике. Они имеют две магнитные системы (местную / и путевую 2), расположенные напротив друг друга с противоположных сторон алюминиевого сектора 3 (рис. 6.14). Обмотка местной магнитной системы питается от источника, расположенного в пункте нахождения реле. Обмотка путевой магнитной системы включена в электрическую цепь рельсового пути, по которой направляется управляющий сигнал.

Функционирование реле определяется воздействием магнитного потока, создаваемого путевой системой, на токи, индуктированные в секторе магнитным потоком местной системы. В результате сектор перемещается

вверх от упора 4 к упору 5, переключая контакты (не показаны на рисунке). Прн прекращении питания обмотки путевой системы сектор опускается.

Более 95% электроэнергии, необходимой для перемещения сектора прн срабатывании, поступает от местной электрической цепи, что определяет высокую чувствительность реле. Момент, вращаю-!ций сектор, резко уменьшается даже при небольшом различии частот питания обмоток местной и путевой систем, что исключает ложное срабатывание реле от токов помех в управляющей (путевой) обмотке.


Рис. 6.14. Индукционная система с сектором реле ДСШ для железнодорожной автоматики




Раздел третий

Электрические

аппараты с гермети

зированными

магнито»

управляемыми

контактами ♦

герконами

Герметизация электромагнитных реле исключает воздействие внешней среды на контакты, но не устраняет выделение летучих веществ из изоляционных материалов катушек, траверс и других деталей самих реле, что вызывает отказы контактов. Следует также отметить, что традиционные электромагнитные реле представляют собой достаточно сложную конструкцию, содержащую в ряде случаев более сотни деталей. Это затрудняет автоматизацию их производства. Упрощение конструкции за счет сокращения числа элементов приводит к необходимости выполнения каждой из оставшихся деталей большого числа функций, что повышает требования к материалам этих деталей. Из истории развития коммутационной техники известны разные решения некоторых из указанных проблем. Наиболее полное решение было получено при создании новых видов коммутационных элементов - герметизированных магиитоуправляемых контактов. Согласно [33], маг-нитоуправляемым контактом называется «.контакт электрической цепи, изменяющий состояние электрической цепи посредством механического замыкания или размыкания ее при воздействии управляющего магнитного поля на его элементы, совмещающие функции контактов и участков электрических и магнитных цепей». Магнито-управляемый контакт, помещенный в герметизированный баллон, называется герметизированным магнитоуправляемым контактом или герконом.

ГЛАВА 7. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ, РАЗНОВИДНОСТИ и ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ГЕРМЕТИЗИРОВАННЫХ МАГИИТОУПРАВЛЯЕМЫХ КОНТАКТОВ

Магнитоуправляемые контакты * (МК) могут быть замыкающими, размыкающими или переключающими. Существуют сухие (с твердыми контактами) и жидкометалличе-ские (контакты смочены жидким металлом) МК. Как те, так и другие бывают нейтральными и поляризованными. Большее распространение получили нейтральные МК. Среди нейтральных МК применение в настоящее время нашли в основном замыкающие н переключающие.

Так как детали МК реализуют функции контактов и участков электрических и магнитных цепей, им дали название контактные сердечники (КС). Контактные сердечники могут быть неподвижными и подвижными. Часто подвижные КС выполняются гибкими- в этом случае они играют роль возвратной пружины. Магнитоуправляемые контакты с гибкими подвижными КС можно назвать безъякорными, так как в них отсутствует жесткий подвижный элемент магнитной системы - якорь, характерный для негерконо-вых электромагнитных реле. К безъякорным МК относятся язычковые и мембранные конструкции.

§ 7.1. Сухие язычковые магиитоупрнляемые иеитакты

Магнитоуправляемые контакты, содержащие КС в виде «консольно закрепленных пластин или стержней, изгибающихся под действием магнитного поля», получили название язычковых [33].

Основные виды язычковых МК. К наиболее распространенным видам язычковых МК относятся: симметричный (рис. 7.1, а) и асимметричный (рис. 7.1, г) замыкающие МК; переключающий МК вида РП-3 (рис. 7.1, д), у которого размыкаемый (Р) КС 5 и переключающий (П) КС 4 закреплены с одной стороны герметизированного баллона 3, а замыкаемый (3) КС / - с другой его стороны; переключающий МК вида РЗ-П (рис. 7.1, е), у которого размыкаемый КС 5 и замыкаемый КС / расположены с одной стороны баллона 3, а переключающий КС -с его противоположной стороны; переключающий Т-образиый МК (рис. 7.1, ж).

Симметричный язычковый замыкающий МК (рис. 7.1, о) является простейшей конструкцией, состоящей из одинаковых подвижных КС 1 и 2, заваренных в стеклянную трубку диаметром от 2,0 до 5,5 мм, которая после изготовления МК образует герметизированный баллон 3. Длина баллонов составляет от 7,5 до 50 мм. 06-

Здесь и далее в тексте слово <герметнэироваиные> опущено.



щая длина (с выводами) язычковых МК лежит в пределах от 20 до 80 мм. При изготовлении МК баллон заполняется сухим защитным газом (например, азотом, водородом или их смесью) под давлением или вакуумируется. Контактные сердечники кроме функций элементов электрической и магнитной цепи выполняют роль возвратных пружин.

Чтобы КС выполняли свои функции, материал для их изготовления должен обладать определенными свойствами: большой маг-



S If-13 5

ZtJ


Рис. 7.1. Язычковые герметизированные магиитоуправляемые контакты:

а -симметричный замыкающий МК: б-коитактиые сердечники разомкнуты: в -контактные сердечники замкнуты; г - асимметричный замыкающий МК а - переключающий МК вида РП-3; е - переключающий МК вида РЗ-П- ж - переключающий Т-образный МК; /, 2 -замыкаемые КС; 3 - герметизированный баллон; переключающий КС; J - размыкаемый КС; в - немагнитная контакт-деталь; 7 -обмотка; 8 - постоянный магнит

нитной индукцией в средних полях (с напряженностью примерно 200-700 А/м) и низкой коэрцитивной силой; достаточной электропроводностью; хорошей упругостью; малой зависимостью магнитных и механических свойств от температуры МК в пределах ее рабочего диапазона, а также незначительными изменениями этих свойств после 10*-10 циклов упругих деформаций и ударов КС друг о друга; коэффициентом теплового расширения (КТР), близким к КТР стекла, используемого для баллона; хорошей адгезией со стеклом для создания вакуумно-плотного спая.

Указанными свойствами обладают некоторые магнитомягкие материалы, например низконикелевые пермаллои марок 52Н, 52Н-ВИ, 47НД. Коэрцитивная сила у этих материалов небольшая (6-12 А/м), магнитная индукция при напряженностях поля 600-700 А/м составляет 1,35-1,45 Тл (магнитная индукция насыщения-примерно 1,5 Тл), температура точки Кюри - 470-500°С, модуль упругости-(1,3-1,4) • 10" Н/м. Контактные сердечники язычковых МК штампуются нз проволоки диаметром 0,5-1,5 мм, изготовленной из этих материалов.

При применении КС нз низкоиикелевых пермаллоев баллоны изготавливаются из легкоплавких стекол, имеющих температуру размягчения 400-500°С и КТР (от 8,5-10-« до 10-10-« град-), близкий к КТР этих пермаллоев (от 8,2-10-« до 9,8-10-« град-).

В ряде случаев КС изготавливаются также из ковара, например, марки 29НК. Спай ковара осуществляется с тугоплавкими стеклами, температура размягчения которых равна 560-600°С, а КТР - (4,6--5) • 10- град-. Этот спай более термостоек по сравнению со спаями пермаллоев с легкоплавкими стеклами. Однако ковар марки 29НК имеет большую коэрцитивную силу (примерно 45 А/м) по сравнению с указанными выше марками пермаллоя. Температура точки Кюри у этого сплава равна примерно 420°С, магнитная индукция прн напряженностях поля 600-700 А/м составляет 1,25-1,45 Тл, модуль упругости - примерно 1,42-10" Н/м.

Внутренние концы КС в язычковых МК перекрываются на величину а (рис. 7.1, а, б) и имеют контактное покрытие толщиной А (рнс. 7.1, б), составляющей от единиц до десятков микрометров. С целью создания низкого и стабильного сопротивления при коммутации малых токов и напряжений для контактного покрытия используется обычно золото и его сплавы. В высоковольтных МК и в МК, коммутирующих повышенные токи, применяются тугоплавкие металлы (например, вольфрам, молибден) и нх сплавы с другими металлами. Для МК многоцелевого назначения широко используется родий. Защитная среда в баллоне предохраняет тугоплавкие покрытия в МК от обычного для них окисления на воздухе. Существуют также и более сложные (многослойные и многоструктурные) покрытия. Покрытия в МК наносятся: гальванизацией с последующей термообработкой и образованием диффузионного слоя (например, атомы гальванического золота диффундируют в пермаллой КС, а атомы никеля и железа пермаллоя -в золото); вакуумным напылением, электроискровой обработкой и другими способами.

При отсутствии управляющего магнитного поля перекрывающиеся поверхности внутренних концов КС удалены друг от друга на размер начального немагнитного рабочего зазора * бн (рис. 7.1, б). Прн этом между поверхностями контактных покрытий имеется раствор 6р; у язычковых МК он составляет от 40 до 300 мкм.

• В дальнейшем слово сиемагинтиый» перед срабочнй зазор» опущено.




[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [ 23 ] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50]

0.0319