Các loại cầu chì. Vật liệu liên kết cầu chì Cầu chì

Cầu chì là một thiết bị chuyển mạch điện được thiết kế để ngắt kết nối mạch được bảo vệ bằng cách phá hủy các bộ phận mang điện được thiết kế đặc biệt cho mục đích này dưới tác động của dòng điện vượt quá một giá trị nhất định.

Trong cầu chì, mạch bị ngắt do dây cầu chì bị nóng chảy, dây này bị nóng lên bởi dòng điện của mạch được bảo vệ chạy qua nó. Sau khi ngắt mạch điện, cần thay cầu chì bằng cầu chì đang hoạt động.

Cầu chì được nối nối tiếp với mạch được bảo vệ và để tạo ra điểm đứt có thể nhìn thấy trong mạch điện và bảo trì an toàn, các công tắc hoặc cầu dao không tự động được sử dụng cùng với cầu chì.

Cầu chì được sản xuất cho điện áp xoay chiều 42, 220, 380, 660 V và điện áp DC 24, 110, 220, 440 V.

Các bộ phận chính của cầu chì là thân, dây dẫn cầu chì (phần tử cầu chì), bộ phận tiếp xúc, thiết bị dập hồ quang và môi trường dập hồ quang.

Cầu chì được đặc trưng bởi dòng điện định mức của dây cầu chì, tức là dòng điện mà dây cầu chì được thiết kế để hoạt động lâu dài. Các phần tử dễ chảy có thể thay thế được cho các dòng điện định mức khác nhau có thể được lắp vào cùng một thân cầu chì, do đó bản thân cầu chì được đặc trưng bởi dòng điện định mức

cầu chì (đế), bằng dòng điện danh định cao nhất của dây cầu chì dành cho thiết kế cầu chì này. Ví dụ, cầu chì dòng PN2 và PR2 có các dây cầu chì có thể thay thế được. Do đó, cầu chì dòng PN2-100 có vỏ được thiết kế cho dòng điện lên đến 100 A và các dây cầu chì có thể thay thế cho dòng điện 30, 40, 50, 60, 80, 100 A.

Cầu chì lên đến 1 kV được sản xuất cho dòng điện định mức lên tới 1000 A.

Ở chế độ bình thường, nhiệt lượng do dòng tải trong cầu chì tạo ra sẽ được truyền ra môi trường và nhiệt độ của tất cả các bộ phận của cầu chì không vượt quá giới hạn cho phép. Khi quá tải hoặc ngắn mạch, nhiệt độ của chi tiết tăng lên và nó tan chảy. Dòng điện càng lớn thì thời gian nóng chảy càng ngắn. Sự phụ thuộc của thời gian nóng chảy của dây cầu chì vào giá trị dòng điện (bội số của dòng điện làm việc so với dòng điện định mức của dây cầu chì) được gọi là đặc tính bảo vệ (thời gian - dòng điện) của cầu chì (Hình 3.1) .). Ở cùng dòng điện, thời gian nóng chảy của dây cầu chì phụ thuộc vào nhiều lý do (vật liệu của chi tiết chèn, tình trạng bề mặt của nó, điều kiện làm mát, v.v.). Để giảm thời gian đáp ứng của cầu chì, người ta sử dụng cầu chì làm bằng các vật liệu khác nhau, hình dạng đặc biệt và hiệu ứng luyện kim cũng được sử dụng.

Các vật liệu liên kết cầu chì phổ biến nhất là đồng, kẽm, nhôm, chì và bạc.

Các miếng chèn bằng đồng có thể bị oxy hóa, mặt cắt ngang của chúng giảm theo thời gian và đặc tính bảo vệ của cầu chì thay đổi. Để giảm quá trình oxy hóa, người ta thường sử dụng các miếng chèn bằng đồng đóng hộp. Điểm nóng chảy của đồng là 1080 ° C, do đó, ở dòng điện gần với dòng điện nóng chảy tối thiểu, nhiệt độ của tất cả các phần tử cầu chì tăng lên đáng kể.

Kẽm và chì có điểm nóng chảy thấp (419 °C và 327 °C), đảm bảo cầu chì nóng nhẹ khi hoạt động liên tục.

Kẽm có khả năng chống ăn mòn nên tiết diện của dây cầu chì không thay đổi trong quá trình hoạt động, đặc tính bảo vệ không đổi. Kẽm và chì có điện trở suất cao nên dây cầu chì có tiết diện lớn. Các liên kết cầu chì như vậy thường được sử dụng trong cầu chì không có chất độn. Cầu chì có chèn kẽm và chì có độ trễ lâu dài khi quá tải.

Cơm. 3.1.Đặc tính dòng điện thời gian của cầu chì

Các miếng chèn bạc không bị oxy hóa và đặc tính của chúng là ổn định nhất.

Miếng nhôm được sử dụng trong cầu chì do thiếu kim loại màu. Điện trở cao của màng oxit trên nhôm gây khó khăn cho việc tạo ra các tiếp điểm có thể tháo rời đáng tin cậy. Miếng đệm nhôm được sử dụng trong các thiết kế cầu chì mới của dòng PP31.

Ở dòng điện cao, dây cầu chì được làm bằng dây song song hoặc dải đồng mỏng.

Đặc tính chính của cầu chì là đặc tính thời gian-dòng điện, là sự phụ thuộc của thời gian nóng chảy của phần chèn vào dòng điện chạy qua. Để bảo vệ hoàn hảo, điều mong muốn là đặc tính dòng thời gian của cầu chì (đường cong 1 trong bộ lễ phục. 1.1) tại tất cả các điểm đều thấp hơn một chút so với các đặc tính của mạch điện hoặc vật thể được bảo vệ (đường cong 2 trong bộ lễ phục. 3.1). Tuy nhiên, đặc tính thực tế của cầu chì (đường cong 3) vượt qua đường cong 2. Hãy giải thích điều này. Nếu đặc tính cầu chì tương ứng với đường cong 1, sau đó nó sẽ cháy do lão hóa hoặc khi khởi động động cơ. Mạch sẽ tắt trong trường hợp không có tình trạng quá tải không thể chấp nhận được. Do đó, dòng điện nóng chảy của phần chèn được chọn lớn hơn dòng tải định mức. Đồng thời, các đường cong 2 Và 3 giao nhau. Tại khu vực có tình trạng quá tải cao (khu vực B) Cầu chì bảo vệ vật thể. Trong khu vực MỘT Cầu chì không bảo vệ được vật thể.

Ở mức quá tải nhỏ (l.5–2) TÔI Cầu chì H 0 M nóng lên chậm. Phần lớn nhiệt lượng bị thất thoát ra môi trường. Điều kiện truyền nhiệt phức tạp gây khó khăn cho việc tính toán cầu chì.

Dòng điện tại đó cầu chì cháy khi nó đạt đến nhiệt độ ổn định được gọi là dòng điện biên. TÔI POGR.

Để đẩy nhanh quá trình nóng chảy của các vật liệu chèn bằng đồng và bạc, người ta sử dụng hiệu ứng luyện kim - hiện tượng hòa tan kim loại chịu lửa thành kim loại nóng chảy, ít chịu lửa hơn. Ví dụ, nếu một quả bóng bằng hợp kim thiếc-chì có nhiệt độ nóng chảy 182 °C được hàn vào dây đồng có đường kính 0,25 mm thì ở nhiệt độ dây 650 °C, nó sẽ tan chảy trong vòng 4 phút, và ở 350°C - trong vòng 40 phút. Cùng một dây không có dung môi tan chảy ở nhiệt độ ít nhất 1000 ° C. Để tạo ra hiệu ứng luyện kim trên các vật chèn bằng đồng và bạc, người ta sử dụng thiếc nguyên chất, có đặc tính ổn định hơn. Trong hoạt động bình thường, quả bóng hầu như không ảnh hưởng đến nhiệt độ của vật chèn.

Hình 3.2. Cầu chì dòng PR2: MỘT - hộp đạn; b - hình dạng liên kết cầu chì

Việc tăng tốc độ nóng chảy của phần chèn cũng đạt được bằng cách sử dụng phần chèn cầu chì có hình dạng đặc biệt (Hình 3.2, b). Với dòng điện ngắn mạch, các khu vực hẹp nóng lên nhanh đến mức hầu như không xảy ra hiện tượng thoát nhiệt. Phần chèn cháy đồng thời ở một số vị trí bị thu hẹp (phần A - A và B - B, Hình 3.2, b) trước khi dòng điện ngắn mạch đạt giá trị ổn định trong mạch điện một chiều hoặc dòng điện xung kích trong mạch điện xoay chiều (Hình 3.3).

Cơm. 3.3. Tác dụng hạn chế dòng điện của cầu chì

cầu chì: MỘT -ở dòng điện không đổi;

b -ở dòng điện xoay chiều

Dòng điện ngắn mạch được giới hạn ở giá trị giới hạn i (2-5 lần). Hiện tượng này được gọi là tác động hạn chế dòng điện và cải thiện điều kiện dập tắt hồ quang trong cầu chì.

Việc dập tắt hồ quang điện xảy ra sau khi cầu chì bị cháy phải được tiến hành càng nhanh càng tốt. Thời gian dập tắt hồ quang phụ thuộc vào thiết kế của cầu chì.

Dòng điện cao nhất mà cầu chì có thể đứt mà không gây ra bất kỳ hư hỏng hoặc biến dạng nào được gọi là giới hạn dòng điện cắt.

Cầu chì được sử dụng rộng rãi để bảo vệ động cơ điện, thiết bị điện, mạng điện trong lắp đặt điện công nghiệp và gia dụng và có nhiều kiểu dáng khác nhau.

Cầu chì, cùng với sự đơn giản trong thiết kế và chi phí thấp, có một số nhược điểm đáng kể:

Chúng không thể bảo vệ đường dây khỏi quá tải vì chúng cho phép
quá tải lâu dài cho đến khi tan chảy;

Chúng không phải lúc nào cũng cung cấp sự bảo vệ có chọn lọc trên mạng sau
sự lan truyền các đặc tính của chúng;

Trong trường hợp ngắn mạch trong mạng ba pha,
làm đứt một trong ba cầu chì và đường dây vẫn hoạt động
trên hai giai đoạn.

Trong trường hợp này, động cơ điện ba pha được kết nối với mạng sẽ bật hai pha và điều này dẫn đến cuộn dây động cơ điện quá nóng và hỏng chúng.

Cầu chì có vỏ đóng mở (hộp mực) không có chất độn thuộc dòng PR2 (Hình 3.2) được sản xuất cho điện áp 220 và 500 V và dòng điện định mức 100-1000 A. Giá đỡ cầu chì PR2 (Hình 3.2, MỘT)đối với dòng điện từ 100 A trở lên bao gồm một ống sợi 1 có thành dày, trên đó các ống lót bằng đồng được lắp chặt 3, có chủ đề tốt. Mũ đồng thau được vặn vào ống 4, để cố định cầu chì 2, được vặn vào dao 6, trước khi lắp vào hộp mực. Cầu chì của dòng sản phẩm này được trang bị vòng đệm 5, có rãnh cho dao và ngăn dao quay.

Hộp mực được lắp vào các trụ tiếp xúc cố định gắn trên một tấm cách điện. Áp lực tiếp xúc cần thiết được cung cấp bởi lò xo.

Các liên kết cầu chì được làm bằng kẽm ở dạng tấm có lỗ khoét. Khu vực hẹp tạo ra nhiều nhiệt hơn khu vực rộng. Ở dòng điện định mức, nhiệt dư sẽ được truyền do tính dẫn nhiệt của kẽm đến các bộ phận rộng, do đó toàn bộ phần chèn có nhiệt độ xấp xỉ như nhau. Trong quá trình quá tải, hiện tượng nóng lên của các phần hẹp xảy ra nhanh hơn và phần chèn sẽ nóng chảy ở nơi nóng nhất (phần A - A, Hình 3.2, b).

Trong thời gian ngắn mạch, vật liệu này nóng chảy thành các phần hẹp A - A và B - B. Hồ quang sinh ra gây ra sự hình thành khí (50% CO 2, 40% H 2, 10% hơi H 2 O), vì các thành của hộp mực được làm bằng vật liệu tạo khí - sợi. Áp suất, tùy thuộc vào dòng điện bị tắt, có thể đạt 10 MPa trở lên, đảm bảo dập tắt nhanh chóng hồ quang và tác dụng hạn chế dòng điện của cầu chì. Để giảm hiện tượng quá điện áp xảy ra khi cắt dòng điện ngắn mạch, dây cầu chì có một số chỗ bị thu hẹp. Khi chúng tan chảy từng cái một, toàn bộ chiều dài của khe hồ quang được đưa vào mạch không phải ngay lập tức mà theo từng bước.

Cầu chì số lượng lớn thuộc dòng PN2 (Hình 3.4) được sử dụng rộng rãi để bảo vệ các mạch điện có điện áp lên đến 500 V AC và 440 V DC và có sẵn cho dòng điện định mức 100-1000 A.

1 2

Cơm. 3.4. Dòng cầu chì PN2

Sứ, hình vuông bên ngoài và bên trong tròn, ống 1 có bốn lỗ ren để bắt vít để cố định nắp 4 có miếng đệm kín 5. Liên kết cầu chì 2 hàn bằng hàn điểm tiếp xúc điện với vòng đệm lưỡi tiếp xúc 3. Mũ có miếng đệm amiăng bịt kín ống. Ống chứa đầy cát thạch anh khô 6. Dây cầu chì được làm bằng một hoặc nhiều dải đồng có độ dày 0,15-0,35 mm và chiều rộng lên tới 4 mm. Khe 7 được tạo trên hạt dao, giảm tiết diện hạt dao đi 2 lần. Để giảm điểm nóng chảy của vật liệu chèn, người ta sử dụng hiệu ứng luyện kim - các quả bóng thiếc được hàn vào các dải đồng 8, nhiệt độ nóng chảy trong trường hợp này không vượt quá 475 ° C, hồ quang xảy ra ở một số kênh song song (theo số lần chèn); điều này đảm bảo lượng hơi kim loại ít nhất trong kênh giữa các hạt thạch anh và điều kiện tốt nhất để dập tắt hồ quang trong một khe hẹp. số lượng lớn

cầu chì, giống như cầu chì dòng PR2, có đặc tính giới hạn dòng điện.

Để giảm hiện tượng quá điện áp, dây cầu chì có các khe dọc theo chiều dài của nó và số lượng của chúng phụ thuộc vào điện áp định mức của cầu chì (dựa trên 100-150 V trên mỗi khu vực giữa các khe). Do phần chèn bị cháy ở những nơi hẹp, nên hồ quang dài bị chia thành nhiều cung ngắn, tổng điện áp của chúng không vượt quá tổng điện áp giảm ở cực âm và cực dương.

Chất độn trong cầu chì dòng PN là cát thạch anh nguyên chất (99% SiO2). Có thể dùng phấn (CaCO3) thay cho thạch anh; đôi khi nó được trộn với sợi amiăng. Khi hồ quang xảy ra, phấn bị phân hủy giải phóng carbon dioxide CO 2 và CaO, một vật liệu chịu lửa. Phản ứng xảy ra với sự hấp thụ năng lượng, giúp dập tắt hồ quang.

Dòng cầu chì có thể chuyển đổi tối đa của dòng PN2 đạt 50 kA.

Cầu chì số lượng lớn của dòng NPN có hộp mực thủy tinh không thể tháo rời, không có lưỡi tiếp xúc và được thiết kế cho dòng điện lên đến 60 A.

Thay vì cầu chì PN2, cầu chì dòng PP-31 có chèn nhôm đã được phát triển cho dòng điện định mức 63-1000 A và có dòng điện tắt tối đa lên tới 100 kA ở điện áp 660 V.

Cầu chì dòng PP-17 được sản xuất cho dòng điện 500-1000 A, điện áp xoay chiều 380 V và DC 220 V. Khả năng cắt tối đa của cầu chì PP-17 là 100-120 kA. Cầu chì bao gồm một phần tử cầu chì được đặt trong vỏ gốm chứa đầy cát thạch anh, đèn báo ngắt và một tiếp điểm tự do. Khi phần tử cầu chì tan chảy, phần tử dễ nóng chảy của đèn báo hoạt động sẽ cháy, giải phóng chốt được đưa vào trong quá trình lắp ráp đèn báo, làm chuyển mạch tiếp điểm tự do và mạch tín hiệu vận hành cầu chì được đóng lại.

Để bảo vệ các thiết bị bán dẫn, cầu chì tốc độ cao thuộc dòng PP-41, PP-57, PP-59, PP-71 đã được phát triển. Những cầu chì này được chế tạo với các dây cầu chì làm bằng lá bạc đựng trong hộp kín chứa đầy cát thạch anh. Chúng được thiết kế để lắp đặt trong các mạch điện xoay chiều có điện áp

380-1250 V và DC 230-1050 V. Ngành điện sản xuất cầu chì cho dòng điện định mức 100-2000 A, dòng điện tắt tối đa lên tới 200 kA. Những cầu chì này có tác dụng hạn chế dòng điện hiệu quả.

Cầu chì cắm dòng PRS được sử dụng rộng rãi trong các mạch điều khiển của máy công cụ, cơ cấu, máy móc cũng như trong hệ thống cung cấp điện của các tòa nhà dân cư và công cộng. Dòng điện định mức của trường hợp 6; 25; 63; 100A.

–Đây là một phần tử của mạch điện, mục đích chính là bảo vệ nó khỏi bị hư hại..

Nguyên lý hoạt động

Cầu chì được thiết kế sao cho nó sẽ cháy trước khi các bộ phận khác bị hỏng. Xét cho cùng, việc lắp một cầu chì mới sẽ dễ dàng hơn là thay thế dây dẫn, vi mạch và các bộ phận khác có thể bị cháy khi có dòng điện tăng vọt trong mạch.

Cầu chì được gọi là cầu chì vì nó dựa trên một liên kết cầu chì. Liên kết cầu chì này bao gồm một hợp kim có điểm nóng chảy thấp và khi xảy ra dòng điện nguy hiểm cho mạch điện, lượng nhiệt tỏa ra khi dòng điện như vậy chạy qua phần chèn này đủ để làm nóng chảy nó. Khi phần chèn tan chảy - "cháy hết", mạch sẽ mở.

Nguyên nhân nổ cầu chì có thể là do đoản mạch, quá tải và dòng điện tăng đột ngột.

Cầu chì không chỉ bảo vệ mạch điện khỏi bị hư hỏng mà còn có tác dụng bảo vệ khỏi hỏa hoạn, vì dây nối cầu chì bị cháy trong thân cầu chì, không giống như dây dẫn, có thể tiếp xúc với vật liệu dễ cháy trong quá trình đốt cháy.

Chuyện xảy ra là người ta thực hiện cái gọi là sâu bọ. Thông thường đây là một đoạn dây thông thường được lắp vào vị trí của cầu chì. Điều này được thực hiện vì không có sẵn cầu chì có xếp hạng yêu cầu hoặc để bỏ qua lớp bảo vệ. Thông thường, những lỗi như vậy dẫn đến hỏa hoạn, vì người ta không biết lỗi như vậy sẽ cháy ở mức độ nào hoặc liệu nó có cháy hết hay không.

Thiết bị cầu chì

Như đã đề cập ở trên, cầu chì đơn giản nhất bao gồm bộ phận chính của nó - một dây cầu chì (dây) và một vỏ, được thiết kế để kết nối với mạch điện và đóng vai trò là vật cố định để lắp vào.

Ưu điểm và nhược điểm

Ưu điểm của cầu chì bao gồm chi phí tương đối thấp.

Nhược điểm chính của cầu chì là thời gian hoạt động tương đối lâu so với cầu chì tự động. Trong thời gian cầu chì nổ trong mạng điện áp cao, thiết bị có thể bị hỏng. Ngoài ra, cầu chì là một bộ phận dùng một lần, tức là một khi cháy hết thì không thể sử dụng tiếp, trong khi cầu chì tự động có thể sử dụng được khá lâu, vì nguyên lý hoạt động của chúng là dựa trên việc ngắt mạch mà không cần làm hỏng cấu trúc của cầu chì.

Cài đặt chính

Các thông số đặc trưng cho cầu chì là dòng điện định mức, điện áp định mức, công suất, tốc độ phản hồi.

Ở đâu bạn– điện áp mạng, và Pmax– công suất tải tối đa với biên độ khoảng 20%.

Tốc độ hoạt động của cầu chì khác nhau. Ví dụ, trong các mạch có thiết bị bán dẫn, sẽ tốt hơn nếu cầu chì cháy nhanh hơn để không làm hỏng thiết bị, nhưng nếu đó là cầu chì mạnh dùng trong mạch động cơ điện thì sẽ còn hơn thế nữa. hữu ích nếu nó không ngắt mạch mọi lúc tại thời điểm có dòng điện chạy vào.

Cầu chì là thiết bị điện, ở dòng điện lớn hơn một giá trị nhất định, sẽ mở mạch điện khi dây dẫn cầu chì, bị dòng điện làm nóng trực tiếp cho đến khi tan chảy, bị cháy. Cầu chì được chia theo mục đích sử dụng để bảo vệ hệ thống lắp đặt có điện áp lên đến 1000 V và cầu chì để bảo vệ ở điện áp lớn hơn hoặc bằng 1000 V.

Cầu chì là thiết bị bảo vệ hệ thống khỏi quá tải và dòng điện ngắn mạch.

Các bộ phận chính của cầu chì là dây cầu chì, được bao gồm trong phần cắt của mạch được bảo vệ và thiết bị dập hồ quang, giúp dập tắt hồ quang xảy ra sau khi phần chèn nóng chảy.

Việc lựa chọn cầu chì được thực hiện theo điện áp danh định, dòng điện định mức của cầu chì và dây cầu chì và dòng điện lớn nhất có thể chuyển đổi được.

Yêu cầu cơ bản. yêu cầu đối với cầu chì

Các yêu cầu sau đây áp dụng cho cầu chì:

1. Đặc tính dòng thời gian của cầu chì phải thấp hơn, nhưng càng gần với đặc tính dòng thời gian của đối tượng được bảo vệ càng tốt.

2. Trong trường hợp ngắn mạch, cầu chì phải hoạt động có chọn lọc.

3. Thời gian đáp ứng của cầu chì trong thời gian ngắn mạch phải càng ngắn càng tốt, đặc biệt là khi bảo vệ các thiết bị bán dẫn. Cầu chì phải hoạt động với giới hạn dòng điện.

4. Hiệu suất của cầu chì phải ổn định. Sự thay đổi các thông số do sai lệch trong sản xuất không được ảnh hưởng đến đặc tính bảo vệ của cầu chì.

5. Do công suất lắp đặt tăng lên nên cầu chì phải có khả năng cắt cao.

6. Việc thay thế cầu chì bị đứt hoặc dây nối cầu chì không mất nhiều thời gian.

Trong công nghiệp, cầu chì loại PR-2 và PN-2 được sử dụng rộng rãi nhất.

Thiết bị cầu chì PR-2

Cầu chì PR-2 cho dòng điện từ 15 đến 60 A có thiết kế đơn giản hóa. Dây cầu chì 1 được ép vào giá đỡ bằng đồng 4 bằng nắp 5, đây là tiếp điểm đầu ra. Cầu chì số 1 được dập từ kẽm, là vật liệu có độ nóng chảy thấp và chống ăn mòn. Hình dạng quy định của phần chèn giúp có thể đạt được đặc tính dòng thời gian (bảo vệ) thuận lợi. Trong cầu chì có dòng điện lớn hơn 60 A, dây cầu chì 1 được nối với các lưỡi tiếp điểm 2 bằng bu lông.

Bộ cầu chì PR-2 được đặt trong một hộp mực hình ống kín, bao gồm xi lanh sợi 3, giá đỡ bằng đồng 4 và nắp bằng đồng 5.

Nguyên lý hoạt động của cầu chì PR-2

Quá trình dập tắt hồ quang trong cầu chì PR-2 diễn ra như sau. Khi ngắt kết nối, các eo bị thu hẹp của cầu chì sẽ cháy, sau đó xảy ra hồ quang. Dưới ảnh hưởng của nhiệt độ hồ quang cao, các thành sợi của hộp mực phát ra khí, do đó áp suất trong hộp mực tăng lên 4-8 MPa trong một nửa chu kỳ. Do áp suất tăng, đặc tính dòng điện-điện áp của hồ quang tăng lên, góp phần dập tắt nhanh chóng.

Dây cầu chì của cầu chì PR-2 có thể có từ một đến bốn chỗ thu hẹp, tùy thuộc vào điện áp định mức. Các phần bị thu hẹp của phần chèn góp phần làm cho nó tan chảy nhanh chóng trong thời gian ngắn mạch và tạo ra hiệu ứng hạn chế dòng điện.

Vì việc dập tắt hồ quang trong cầu chì PR-2 xảy ra rất nhanh (0,002 giây), chúng ta có thể giả định rằng các phần mở rộng của bộ phận chèn vẫn bất động trong quá trình dập tắt.

Áp suất bên trong giá đỡ cầu chì tỷ lệ với bình phương dòng điện tại thời điểm phần chèn nóng chảy và có thể đạt giá trị lớn. Do đó, xi lanh sợi phải có độ bền cơ học cao, trong đó các kẹp bằng đồng 4 được lắp ở hai đầu của nó, được kết nối cứng nhắc với các dao tiếp xúc 2, được gắn vào kẹp hộp mực 4 bằng nắp 5.

Cầu chì PR-2 hoạt động êm ái, hầu như không phát ra ngọn lửa hoặc khí, điều này cho phép chúng được lắp đặt gần nhau. Cầu chì PR-2 có hai kích cỡ trục - ngắn và dài. Cầu chì PR-2 ngắn được thiết kế để hoạt động ở điện áp xoay chiều không cao hơn 380 V. Chúng có khả năng cắt thấp hơn cầu chì dài được thiết kế để hoạt động trong mạng có điện áp lên đến 500 V.

Tùy thuộc vào dòng điện định mức, có sẵn sáu kích cỡ hộp mực với đường kính khác nhau. Có thể lắp các bộ phận chèn cho dòng điện định mức khác nhau vào hộp mực ở từng kích cỡ. Do đó, trong hộp mực có dòng điện định mức 15 A, có thể lắp đặt các bộ chèn cho dòng điện 6, 10 và 15 A.

Có các giá trị hiện tại thử nghiệm thấp hơn và cao hơn. Giá trị thấp hơn của dòng điện thử nghiệm là dòng điện lớn nhất mà khi chạy trong 1 giờ không làm nổ cầu chì. Giá trị trên của dòng điện thử nghiệm là dòng điện tối thiểu mà sau 1 giờ chạy qua sẽ làm nóng chảy miếng cầu chì. Với độ chính xác đủ lớn, dòng điện biên có thể được lấy bằng giá trị trung bình số học của dòng điện thử nghiệm.

Thiết bị cầu chì PN-2

Những cầu chì này tiên tiến hơn cầu chì PR-2. Vỏ tiết diện 1 của cầu chì loại PN-2 được làm bằng sứ hoặc steatite bền. Bên trong thân có dải cầu chì liên kết 2 và chất độn - cát thạch anh 3. Các liên kết cầu chì được hàn vào đĩa 4, được gắn vào các tấm 5 nối với các tiếp điểm lưỡi 9. Tấm 5 được gắn vào thân bằng vít.

Là chất độn trong cầu chì PN-2, cát thạch anh được sử dụng với hàm lượng SiO2 ít nhất 98%, kích thước hạt (0,2-0,4)10-3 m và độ ẩm không quá 3%. Trước khi lấp lại, cát được sấy khô kỹ ở nhiệt độ 120-180°C. Hạt cát thạch anh có tính dẫn nhiệt cao và bề mặt làm mát phát triển tốt.

Dây cầu chì của cầu chì PN-2 được làm bằng băng đồng có độ dày 0,1-0,2 mm. Để đạt được giới hạn dòng điện, phần chèn có các phần thu hẹp 8. Dây cầu chì được chia thành ba nhánh song song để sử dụng phụ đầy đủ hơn. Việc sử dụng băng mỏng và loại bỏ nhiệt hiệu quả khỏi các khu vực bị thu hẹp giúp có thể chọn mặt cắt tối thiểu nhỏ của miếng chèn cho dòng điện định mức nhất định, đảm bảo khả năng giới hạn dòng điện cao. Việc kết nối một số phần bị thu hẹp một cách nhất quán giúp làm chậm sự tăng trưởng của dòng điện sau khi phần chèn tan chảy, do điện áp trên hồ quang cầu chì tăng lên. Để giảm điểm nóng chảy, dải thiếc 7 được áp dụng cho các hạt dao (hiệu ứng luyện kim).

Nguyên lý hoạt động của cầu chì PN-2

Trong trường hợp đoản mạch, dây cầu chì của cầu chì PN-2 sẽ cháy và hồ quang sẽ cháy trong kênh do các hạt phụ tạo thành. Do đốt cháy trong khe hẹp ở dòng điện trên 100 A, hồ quang có đặc tính dòng điện-điện áp tăng dần. Độ dốc điện áp trên hồ quang rất cao và đạt tới (2-6)104 V/m. Điều này đảm bảo rằng hồ quang sẽ bị dập tắt trong vài mili giây.

Sau khi cầu chì ngắt, các liên kết cầu chì cùng với đĩa 4 được thay thế, sau đó hộp mực được đổ đầy cát. Để bịt kín hộp mực, một miếng đệm amiăng 6 được đặt dưới tấm 5 để bảo vệ cát khỏi độ ẩm. Ở dòng điện định mức từ 40 A trở xuống, cầu chì có thiết kế đơn giản hơn.

Thân cầu chì được làm bằng các loại gốm sứ đặc biệt có độ bền cao (sứ, steatite hoặc gốm corundum-mullite) để đảm bảo khả năng đứt cao. Một số công ty nước ngoài (Mỹ, Nhật) chế tạo vỏ cầu chì từ sợi thủy tinh tẩm nhựa silicone. Phân tích các thùng nhựa cơ khí xác nhận rằng chúng có thể được sử dụng để làm vỏ cầu chì. Độ bền kéo của vỏ được sản xuất theo cách này cao hơn so với vỏ gốm có kích thước tương tự và mái bằng thép. Yếu tố chính ngăn cản việc sử dụng nhựa là sự lão hóa của chúng ở nhiệt độ cao. Ở nhiệt độ cơ thể không quá 30 0 C, không phát hiện thấy sự lão hóa, nhưng ở nhiệt độ cao hơn, các tính chất cơ và điện của nhựa sẽ xấu đi theo thời gian. Do thân cầu chì có thể bị quá nhiệt đáng kể cả ở chế độ danh định (lên tới 120 0 C) và trong trường hợp quá tải dòng điện, việc sử dụng nhựa cách điện để sản xuất vỏ và các bộ phận cấu trúc khác của cầu chì sẽ chỉ có thể thực hiện được sau khi tạo ra các loại nhựa đúc có khả năng chịu nhiệt đủ lớn ở các chế độ vận hành cầu chì khác nhau.

Công ty Fritz Driescher (Đức) đã sản xuất cầu chì có thân hình cầu làm bằng nhựa epoxy, giúp đơn giản hóa đáng kể việc sản xuất cầu chì hàng loạt. Để tăng độ bền cơ học, vật liệu dạng sợi được thêm vào nhựa epoxy. Cầu chì này không có kết nối ren. Những cầu chì này không thấm nước. Nhưng những cầu chì như vậy chỉ được thiết kế để cắt dòng điện ngắn mạch lớn, vì ở mức quá tải dòng điện thấp, vỏ nhựa sẽ bị quá nhiệt không thể chấp nhận được.

Đối với vỏ cầu chì có dòng điện định mức thấp, kính đặc biệt thường được sử dụng.

THIẾT KẾ CÁC PHẦN MỀM FUSABLE.

Tất cả các loại phần tử nóng chảy có thể được chia thành hai nhóm: mặt cắt ngang của phần tử nóng chảy không đổi dọc theo chiều dài và nhóm thay đổi. Các phần tử dễ chảy có tiết diện không đổi thường được làm bằng dây và các phần tử dễ chảy có tiết diện thay đổi thường được làm bằng lá kim loại hoặc màng kim loại mỏng.

Tỷ lệ mặt cắt ngang của phần rộng của phần tử cầu chì so với mặt cắt ngang của eo đất hẹp xác định loại đặc tính bảo vệ. Ví dụ, cầu chì nổ nhanh thường sử dụng các phần tử dễ chảy có tỷ lệ lớn hơn 5. Các đặc tính của cầu chì tác động chậm và hoạt động bình thường thu được với tỷ lệ nhỏ hơn năm.

Các phần tử cầu chì có tiết diện không đổi thường có mật độ dòng điện thấp hơn nhiều so với các phần tử cầu chì có tiết diện thay đổi. Khi được kích hoạt, cầu chì có phần tử cầu chì có tiết diện không đổi có giá trị dòng điện nóng chảy và tích phân nóng chảy lớn, quá điện áp lớn nhưng thời gian cháy hồ quang và tỷ số giữa giá trị cực đại của dòng điện truyền qua và dòng điện nóng chảy trong các cầu chì này. cầu chì ít hơn đáng kể.

Với sự gia tăng điện áp định mức của cầu chì trong các phần tử dễ chảy có tiết diện thay đổi, số lượng eo hẹp nối tiếp sẽ tăng lên, điều này là cần thiết để khi cầu chì hoạt động, một hồ quang riêng biệt sẽ sáng lên trên mỗi eo đất. Do số lượng hồ quang cháy tuần tự tăng lên, điện áp ở cầu chì tăng nhanh hơn so với trường hợp phần tử cầu chì chỉ có một eo đất hẹp.

Việc tạo ra một số kênh song song tương đối hẹp để đốt cháy hồ quang điện giúp cải thiện các điều kiện dập tắt hồ quang bằng cách sử dụng nhiều vật liệu phụ hơn và giảm dòng điện trong mỗi hồ quang song song, do đó, khi thiết kế, nên chia các phần tử dễ chảy. thành nhiều nhánh song song. Số lượng các nhánh song song bị hạn chế do những khó khăn về công nghệ trong việc sản xuất các eo đất hẹp có kích thước nhỏ.

Nhiệt độ của các phần tử dễ chảy ở các chế độ vận hành khác nhau của cầu chì thay đổi trong giới hạn đáng kể. Kết quả là xảy ra sự giãn dài lớn hơn hoặc nhỏ hơn của phần tử dễ nóng chảy. Một số thay đổi về kích thước của vỏ ống nối cầu chì cũng dẫn đến sự thay đổi về chiều dài của các phần tử cầu chì từ cầu chì này sang cầu chì khác, do đó, một số đoạn uốn dọc theo chiều dài được cung cấp trong các phần tử cầu chì, bù đắp cho sự khác biệt về chiều dài của thân và phần tử cầu chì do ảnh hưởng của nhiều yếu tố khác nhau.

Chất lượng của cầu chì phần lớn phụ thuộc vào giá trị của điện trở thoáng qua. Như các nghiên cứu đã chỉ ra, nếu kết nối tiếp xúc của phần tử cầu chì với các tiếp điểm của dây cầu chì kém thì điện trở chuyển tiếp có thể đạt tới 50% điện trở của phần tử cầu chì. Do đó, cầu chì quá nóng ở chế độ vận hành danh định và tuổi thọ của chúng bị giảm. Ngoài ra, nếu kết nối tiếp xúc kém thì khả năng tái tạo kết quả xét nghiệm từ mẫu này sang mẫu khác sẽ bị suy giảm. Tất cả các phần tử dễ chảy của cầu chì có dòng điện định mức cao đều được kết nối với các đầu tiếp điểm bằng cách hàn, đảm bảo chất lượng tốt của kết nối tiếp điểm. Đối với cầu chì có dòng điện định mức thấp, hàn mềm đôi khi được sử dụng, nhưng việc uốn cơ học thường được sử dụng nhiều hơn. Trong cầu chì có thể tháo rời, phần tử cầu chì được nối với các đầu nối của cầu chì bằng kẹp bu lông.

THIẾT KẾ ĐÈN CHỈ KÍCH HOẠT LIÊN KẾT CẦU CHÌ

Các phần tử dễ chảy của cầu chì hiện đại được đặt bên trong một vỏ mờ đục và không thể xác định được tình trạng của phần tử dễ chảy bằng mắt thường. Điều đặc biệt quan trọng là phải hiểu rõ tình trạng của phần tử cầu chì đối với cầu chì có dòng điện cao do những khó khăn đáng kể liên quan đến việc lắp đặt và tháo cầu chì. Về vấn đề này, nhiều loại chỉ báo khác nhau được sử dụng để cho biết phần tử cầu chì có bị nổ hay không.

Có một số lượng lớn các bằng sáng chế về thiết kế bảng hiệu. Được sử dụng rộng rãi nhất là chỉ báo kích hoạt, sử dụng nguyên lý tương tự như phần tử dễ nóng chảy chính - tan chảy dưới tác động của siêu dòng. Để tạo ra chỉ báo như vậy, một dây kim loại mỏng có độ bền kéo cơ học đủ được nối điện song song với phần tử nóng chảy chính. Khi quá dòng chạy qua cầu chì, phần tử cầu chì chính và dây chỉ báo sẽ bị cháy. Dây chỉ báo kích hoạt được cố định chặt ở một bên, mặt khác được nối với một chốt, được kéo vào một lỗ đặc biệt bằng lò xo. Dây kích hoạt bằng cát thạch anh. Chiều dài của nó thường xấp xỉ bằng chiều dài của phần tử cầu chì, điều này cần thiết để dập tắt hồ quang một cách đáng tin cậy ở điện áp danh định của cầu chì.

Bộ chỉ báo kích hoạt loại này được sản xuất thành hai loại: tự động - ở dạng cầu chì nhỏ với phần tử cầu chì và phụ kiện có điện trở cao, được lắp đặt trong vỏ riêng bên ngoài dây cầu chì và được tích hợp vào thân cầu chì -liên kết. Đèn báo ngắt tự động đôi khi được gắn trực tiếp trên dây cầu chì và đôi khi chúng được lắp đặt hoàn toàn cách xa cầu chì, chỉ có kết nối điện với cầu chì. Loại thứ hai là điển hình cho cầu chì của English Electric (Anh).

Sau khi dây báo cháy, một lò xo được nhả ra sẽ đẩy một chốt được sơn màu sáng ra ngoài và đây là dấu hiệu trực quan cho thấy cầu chì đã bị nổ. Đôi khi chốt còn đóng vai trò là chốt tác động lên các tiếp điểm phụ của cầu chì. Kết quả là tín hiệu cho thấy cầu chì bị ngắt sẽ được truyền đến bộ điều khiển thích hợp.

Tùy thuộc vào tỷ lệ điện trở và các thông số vật lý nhiệt của phần tử cầu chì chính và đèn báo, có thể quan sát thấy ba trường hợp khác nhau khi cầu chì được kích hoạt:

1) sự tan chảy ban đầu của phần tử dễ nóng chảy chính, đốt cháy hồ quang trên nó. Điện trở hoạt động của con trỏ làm tắt hồ quang của phần tử cầu chì chính, giúp giảm tốc độ tăng điện áp qua khe hở và giảm đỉnh điện áp;

2) ban đầu dây con trỏ nóng chảy, sau đó phần tử cầu chì chính nóng chảy. Do phần tử nóng chảy chính có điện trở hoạt động thấp, nó sẽ thu hẹp khoảng cách hình thành sau khi dây chỉ báo nóng chảy và ngăn hồ quang cháy trong chỉ báo trong thời gian dài;

3) sự nóng chảy gần như đồng thời của phần tử dễ nóng chảy chính và dây kích hoạt. Trong một số trường hợp, quá trình đốt hồ quang trên con trỏ có thể xảy ra cho đến khi kết thúc quá trình đốt hồ quang trên phần tử nóng chảy chính, và trong một số trường hợp khác, quá trình đốt hồ quang trên con trỏ sẽ dừng sớm hơn nhiều so với phần tử nóng chảy chính.

Thật không may, con trỏ kiểu này không ổn định. Ở điện áp thấp và dòng điện quá tải thấp, dây bị cháy trên một diện tích nhỏ. Nếu khu vực này nằm ở một khoảng cách lớn so với lò xo và nếu mật độ đóng gói của chất độn cát trong thân chỉ báo lớn thì lực ma sát của dây trên chất độn cát có thể vượt quá lực đàn hồi của lò xo và chỉ báo hoạt động. có thể không hoạt động. Nhược điểm của các đèn báo này còn là trong trường hợp phần tử cầu chì vô tình bị đứt cơ học trong quá trình lắp ráp hoặc vì một lý do nào khác, đèn báo hoạt động không hiển thị trạng thái thực tế của cầu chì nếu không bật điện áp.

Đèn phóng khí và đèn LED được nối song song với dây cầu chì cũng được sử dụng làm chỉ báo hoạt động trực quan. Tuy nhiên, chi phí của các chỉ số phản hồi như vậy cao hơn và độ tin cậy hoạt động của chúng thấp hơn so với các chỉ số hoạt động được mô tả ở trên.

CẦU CHÌ ĐÓNG

Cầu chì kín thường được làm ở dạng ống sợi, được đóng ở hai đầu bằng nắp bằng đồng. Có những miếng chèn dễ nóng chảy bên trong ống. Hồ quang điện hình thành trong quá trình đốt mảnh dao sẽ cháy trong một thể tích kín. Khi hồ quang cháy, thành ống thoát ra khí, áp suất trong ống tăng lên và hồ quang tắt đi.

Cầu chì kín dòng PR-2 (có thể thu gọn) có dòng điện định mức từ 100A đến 1000 A, dòng điện chuyển đổi tối đa ở điện áp 380V và cosj³0,4 nằm trong khoảng từ 6 kA đến 20 kA. Các phần chèn chủ yếu là với eo đất.

CẦU CHÌ CÓ FILLER (FILLING)

Dây cầu chì được đặt trong môi trường chất độn rắn hạt mịn (ví dụ: phấn, cát thạch anh), đặt trong hộp sứ hoặc nhựa. Hồ quang điện xảy ra trong quá trình nóng chảy của các hạt dao tiếp xúc chặt chẽ với các hạt nhỏ của chất độn, được làm lạnh mạnh, khử ion và do đó nhanh chóng bị dập tắt.

Cầu chì chèn lấp dòng PN-2 có dòng điện định mức từ 100 A đến 600 A, dòng điện cắt tối đa ở điện áp 500 V () nằm trong khoảng từ 25 kA đến 50 kA. Dòng PP31 cho dòng điện định mức từ 63 A đến 1000 A, dòng điện tắt tối đa lên tới 100 kA ở điện áp 660 V.

Trong những cầu chì như vậy, các miếng chèn song song được sử dụng, giúp có thể thu được bề mặt làm mát lớn hơn với cùng tổng tiết diện của các miếng chèn.

CẦU CHÌ MÁU

Đặc điểm trên trang web b-cđược đảm bảo bằng cách chèn bình thường một mặt cắt ngang mở rộng và trong khu vực a-b một phần tử khác.

Dòng IP cho điện áp 30 V và dòng điện từ 5 A đến 250 A.

KIM LOẠI LỎNG- dòng điện lên tới 250 kA ở điện áp 450 V AC. Cầu chì hoạt động liên tục với giới hạn dòng điện cao. (Hãy tự mình xem xét thiết bị; Chunikhin, trang 514-515).

TÁC ĐỘNG NHANH ĐỂ BẢO VỆ THIẾT BỊ BÁN DẪN. PP-57 cho dòng điện định mức (40-800) A, PP-59 cho dòng điện định mức (250-2000) A. Điện áp định mức lên tới 1250 V AC và 1050 V DC.

KHỐI CẦU CHÌ. Dòng điện định mức BPV lên tới 350 A ở điện áp xoay chiều lên tới 550 V.

LỰA CHỌN CẦU CHÌ

Cầu chì chọn

1. theo điều kiện khởi động và hoạt động lâu dài;

2. theo điều kiện chọn lọc.

1 Trong quá trình hoạt động lâu dài, nhiệt độ gia nhiệt của cầu chì không được vượt quá giá trị cho phép. Trong trường hợp này, tính ổn định của đặc tính dòng thời gian của cầu chì được đảm bảo. Để đáp ứng yêu cầu này, cần phải chọn hộp mực và dây cầu chì có dòng điện danh định bằng hoặc lớn hơn một chút so với dòng điện danh định của hệ thống lắp đặt được bảo vệ.

Cầu chì không được tắt hệ thống lắp đặt khi đang hoạt động quá tải (ví dụ, dòng điện khởi động của động cơ không đồng bộ có rôto lồng sóc có thể đạt tới bảy lần dòng điện định mức. Khi xảy ra gia tốc, dòng điện khởi động giảm xuống giá trị bằng với dòng điện định mức của động cơ. Thời gian khởi động phụ thuộc vào bản chất của tải).

Dùng cho động cơ có điều kiện khởi động dễ dàng (động cơ máy bơm, quạt, máy công cụ)

,những thứ kia. Dòng điện định mức của bộ phận chèn được chọn dựa trên dòng tải khởi động.

Đối với các điều kiện khởi động khắc nghiệt, khi động cơ quay chậm (truyền động ly tâm, cần cẩu, máy nghiền) hoặc ở chế độ không liên tục, khi khởi động xảy ra với tần số cao, các hạt dao được chọn với biên độ lớn hơn nữa

Nếu cầu chì nằm trong đường dây cấp điện cho nhiều động cơ thì cầu chì được chọn theo công thức:

trong đó là dòng điện định mức tính toán của đường dây, bằng .

Sự khác biệt được lấy cho động cơ có giá trị lớn nhất.

Đối với máy biến áp hàn, điều kiện lựa chọn cầu chì như sau: , trong đó PV là khoảng thời gian bật.

2 Lựa chọn cầu chì dựa trên điều kiện chọn lọc.

Một số cầu chì thường được lắp đặt giữa nguồn năng lượng và người tiêu dùng, cầu chì này sẽ ngắt kết nối các khu vực bị hư hỏng một cách có chọn lọc nhất có thể.

Cầu chì đi qua dòng điện định mức cao hơn có một bộ phận chèn có tiết diện lớn hơn cầu chì được lắp ở một trong những người tiêu dùng.

Trong trường hợp đoản mạch, cần phải ngắt sự cố bằng cầu chì đặt tại vị trí sự cố. Tất cả các cầu chì khác nằm gần nguồn hơn sẽ vẫn hoạt động. Tính nhất quán như vậy trong hoạt động của cầu chì được gọi là tính chọn lọc hoặc tính chọn lọc, để đảm bảo tính chọn lọc, tổng thời gian hoạt động () của cầu chì phải nhỏ hơn thời gian để cầu chì nóng lên đến nhiệt độ nóng chảy của phần chèn của nó, tức là t. pl1 ³t p2. Để đảm bảo tính chọn lọc, thời gian tác động thực tế ngắn nhất của cầu chì (đối với dòng điện lớn hơn) phải lớn hơn thời gian đáp ứng dài nhất của cầu chì (đối với dòng điện định mức thấp hơn): , trong đó và là thời gian đáp ứng của cầu chì cho dòng điện định mức cao hơn và thấp hơn tương ứng với đặc tính định mức.

Do dung sai của nhà sản xuất, thời gian phản hồi của cầu chì có thể sai lệch so với giá trị danh nghĩa khoảng . Khi đó bất đẳng thức trên có thể viết dưới dạng .Hệ số nhân 0,5 và 1,5 tính đến việc cầu chì được lấy với dung sai thời gian phản hồi âm và cầu chì được lấy với dung sai dương. Kết quả là chúng ta thu được điều kiện chọn lọc cần thiết: ,những thứ kia. đối với hoạt động chọn lọc, thời gian đáp ứng của cầu chì có dòng điện cao hơn phải dài hơn 3 lần so với cầu chì có dòng điện thấp hơn. Đối với cầu chì cùng loại, để kiểm tra tính chọn lọc, việc kiểm tra bộ phận chèn có dòng điện thấp hơn là đủ. dòng điện định mức ở mức cao nhất.

Đối với các loại cầu chì khác nhau, độ chọn lọc được kiểm tra trên toàn bộ phạm vi dòng điện: từ ngắn mạch 3 pha ở cuối phần được bảo vệ đến dòng điện định mức của cầu chì.

10 MÁY NGẮT MẠCH (CIRCUIT breaker)

Bộ ngắt mạch, theo quy định, nhằm mục đích ngắt kết nối một phần mạng bị hỏng khi chế độ khẩn cấp xảy ra trong đó (đoản mạch, dòng điện quá tải, điện áp thấp). Tác động nhiệt và điện động (trong thời gian ngắn mạch) của dòng điện tăng có thể dẫn đến hỏng thiết bị điện. Trong điều kiện điện áp giảm, nếu mômen tải cơ học trên trục không đổi thì dòng điện tăng cũng sẽ chạy qua động cơ đang chạy.

Máy, không giống như công tắc tơ, có một bộ phận bảo vệ tự động phát hiện sự xuất hiện của các điều kiện bất thường trong mạng và đưa ra tín hiệu tắt. Nếu công tắc tơ được thiết kế chỉ để tắt dòng điện quá tải lên tới vài nghìn ampe thì máy phải tắt dòng điện ngắn mạch lên tới hàng chục, thậm chí hàng trăm kiloampe. Ngoài ra, máy hiếm khi tắt mạch điện, trong khi công tắc tơ được thiết kế để chuyển mạch hoạt động thường xuyên của dòng tải định mức.

Có mấy loại máy: phổ quát(làm việc trên dòng điện một chiều và xoay chiều), cài đặt(dành cho việc lắp đặt ở những khu vực có thể tiếp cận công cộng và được sản xuất theo loại sản phẩm lắp đặt), phản ứng nhanh DC và triệt tiêu từ trường máy phát điện mạnh mẽ.

Hình - Sơ đồ kết cấu của máy

Hình vẽ thể hiện sơ đồ thiết kế nguyên lý của một máy vạn năng ở dạng trình bày đơn giản. Máy đóng ngắt mạch điện nối vào cực A và B. Ở vị trí này máy tắt và mạch điện nguồn mở. Để bật máy, bạn cần xoay tay cầm số 3 theo chiều kim đồng hồ. Một lực được tạo ra khi di chuyển cần số 4 và 5 sang phải sẽ làm bộ phận chịu lực chính 6 của máy quay quanh trục cố định O theo chiều kim đồng hồ. Đầu tiên, các tiếp điểm dập hồ quang 8 và 10, sau đó các tiếp điểm chính 7 và 11 của máy được đóng và bật. Sau đó, toàn bộ hệ thống vẫn ở vị trí cực bên phải, được cố định bằng một chốt đặc biệt và được giữ bởi nó (không thể hiện trong hình).

Lò xo chuyến đi 2 được sạc khi bật máy. Khi có lệnh tắt máy, nó sẽ tắt máy. Khi có dòng điện ngắn mạch chạy qua cuộn dây của bộ nhả điện từ 1, một lực điện từ được tạo ra trên phần ứng của nó, di chuyển đòn bẩy 4 và 5 hướng lên trên điểm chết, do đó cầu dao tự động tắt bằng lò xo 2. Trong trường hợp này, các tiếp điểm mở ra và hồ quang phát sinh trên chúng được thổi vào buồng dập hồ quang 9 và dập tắt trong đó.

Hệ thống đòn bẩy 4 và 5 thực hiện các chức năng của cơ cấu nhả tự do, ở máy thật có cấu trúc phức tạp hơn. Cơ cấu nhả tự do cho phép máy tắt bất cứ lúc nào, kể cả trong quá trình chuyển mạch, khi lực quay tác dụng lên hệ thống chuyển động của máy. Nếu đòn bẩy 4 và 5 được di chuyển lên trên vượt ra ngoài điểm chết, thì kết nối cứng nhắc giữa bộ truyền động và hệ thống chuyển động bị đứt. Điểm chết tương ứng với vị trí của các đòn bẩy khi các đường thẳng và nối các trục quay trùng hướng với nhau. Máy ngay lập tức bị tắt do tác động của lò xo hồi vị số 2, bất kể lực quay có tác dụng lên hệ truyền động của máy hay không.

Cơ chế nhả tự do ngăn chặn khả năng xảy ra các chu kỳ “tắt bật” liên tiếp của máy (“máy nhảy”) khi có thể bật máy do hiện tượng đoản mạch trong mạch. Hãy tưởng tượng rằng khi các tiếp điểm của một máy đang bật tiếp xúc, một dòng điện ngắn mạch sẽ chạy qua mạch. Trong trường hợp này, cơ cấu nhả tối đa 1 sẽ vận hành và di chuyển các đòn bẩy của cơ cấu nhả tự do 4 và 5 hướng lên trên ra ngoài điểm chết. Máy sẽ tắt và không bật lại do liên kết cơ học giữa lực quay và hệ thống chuyển động của máy bị hỏng. Nếu không có cơ chế nhả tự do thì sau khi máy tự động tắt, máy sẽ ngay lập tức hoạt động trở lại dưới tác động của lực của thiết bị chuyển mạch mà đến thời điểm này không thể tháo ra được. Sẽ có nhiều lần tắt và bật máy ở chế độ đoản mạch nặng, điều này có thể dẫn đến hỏng máy.

Khi tắt máy, các tiếp điểm chính 7 và 11 sẽ mở ra trước tiên, toàn bộ dòng điện sẽ đi vào mạch song song của các tiếp điểm dập hồ quang 8 và 10 với các lớp lót làm bằng vật liệu chống hồ quang. Không nên xảy ra hồ quang trên các tiếp điểm chính để các tiếp điểm này không bị cháy. Các tiếp điểm hồ quang mở ra khi các tiếp điểm chính cách nhau một khoảng đáng kể. Trên chúng xuất hiện một hồ quang điện, hồ quang này được thổi lên trên và bị dập tắt trong buồng dập hồ quang 9.

Khi máy được bật, các tiếp điểm phóng điện sẽ đóng trước tiên, sau đó là các tiếp điểm chính. Hồ quang điện có thể xảy ra do các tiếp điểm rung và chỉ bị dập tắt ở các tiếp điểm dập hồ quang.

Máy tốc độ cao nhằm mục đích bảo vệ các thiết bị lắp đặt dòng điện một chiều (vận chuyển, bộ chuyển đổi). Thời gian phản hồi của chúng chỉ là một phần nghìn giây, trong khi thời gian phản hồi của các máy thông thường là một phần mười giây.

Việc mở liên lạc nhanh chóng khi xảy ra trường hợp khẩn cấp trong mạng quyết định tính năng đặc trưng của các máy này. Điện trở của hồ quang điện xuất hiện sớm trên các tiếp điểm mắc nối tiếp với đoạn mạch bị ngắt sẽ hạn chế dòng điện ngắn mạch, ngăn không cho dòng điện tăng đến giá trị ổn định. Tốc độ của thiết bị đạt được bằng cách sử dụng các thiết bị điện từ phân cực trong ổ đĩa, thiết bị dập hồ quang chuyên sâu, hệ thống từ tính trong đó từ thông thay đổi không tiếp xúc với cuộn dây kín và đi qua phần nhiều lớp của mạch từ (chống lại hiệu ứng làm chậm của dòng điện xoáy), v.v., cũng như đơn giản hóa tối đa sơ đồ động học của thiết bị và loại bỏ các liên kết trung gian giữa phần tử đo (bộ phận nhả) và các tiếp điểm.

PHÁT HÀNH TỰ ĐỘNG

Các cơ cấu nhả trong máy tự động là các bộ phận đo lường. Chúng điều khiển giá trị tham số tương ứng của mạch được bảo vệ và đưa ra tín hiệu tắt máy khi đạt đến giá trị xác định, gọi là cài đặt(dòng điện hoạt động, điện áp hoạt động, v.v.). Các bản phát hành cung cấp khả năng điều chỉnh cài đặt trong giới hạn khá rộng. Điều này là cần thiết để thực hiện chọn lọc(có chọn lọc) bảo vệ mạng điện nơi máy được kết nối.

Tính chọn lọc của việc bảo vệ đạt được chủ yếu do thời gian đáp ứng khác nhau của các giai đoạn bảo vệ trước và sau. Sự khác biệt về thời gian đáp ứng của các giai đoạn này được gọi là bước chọn lọc theo thời gian. Ngoài ra còn có giai đoạn chọn lọc hiện nay.

Trong mạng phân nhánh, việc tăng thời gian trễ từ giai đoạn bảo vệ này sang giai đoạn bảo vệ khác có thể dẫn đến giá trị trễ này lớn đến mức không thể chấp nhận được ở giai đoạn bảo vệ cuối cùng. Dòng điện ngắn mạch lớn (10 kA) kéo dài có thể dẫn đến sự nóng lên không thể chấp nhận được của dây dẫn trong mạch. Vì vậy, ở dòng điện cao, nên tắt ngay cầu dao (đặt gần vị trí đặt mạch) bằng cách sử dụng bộ nhả cắt dòng điện.

Ngoài dòng điện từ, bộ giải phóng nhiệt có thể đáp ứng với giá trị hiện tại, cấu trúc của nó tương tự như rơle nhiệt. Bộ giải phóng này không được sử dụng để bảo vệ chống lại dòng điện ngắn mạch vì nó tạo ra độ trễ thời gian cao không thể chấp nhận được, tuy nhiên, nó cho phép người ta có được độ trễ thời gian dài cần thiết trong các điều kiện vận hành đối với dòng điện quá tải. Bộ nhả nhiệt có nhược điểm: đặc tính bảo vệ của chúng (phụ thuộc vào thời gian đáp ứng vào dòng điện) không ổn định và thay đổi theo nhiệt độ môi trường; thời gian cần thiết để đưa bộ nhả về vị trí ban đầu sau khi bị vấp là lâu.

Máy cũng sử dụng cơ chế giải phóng điện áp thấp để ra lệnh tắt máy khi điện áp giảm xuống dưới mức xác định trước. Các bản phát hành như vậy thường được xây dựng trên nguyên tắc điện từ. Khi điện áp giảm xuống dưới mức định trước, lực điện từ sẽ nhỏ hơn lực của lò xo hồi vị. Phần ứng của nam châm điện được giải phóng và thông qua một liên kết trung gian (con lăn), tác động lên chốt của máy, do đó cái sau sẽ tắt.

Không giống như bộ nhả điện từ, bộ nhả bán dẫn, được sử dụng rộng rãi gần đây, không có số lượng lớn các bộ phận cơ học chuyển động như vậy. Nhưng ưu điểm chính của chúng nằm ở đặc tính hiệu suất được cải thiện: phạm vi điều chỉnh dòng điện và thời gian đáp ứng rộng, giúp có thể thống nhất các sản phẩm và tạo ra phạm vi sản phẩm nhỏ hơn, điều chỉnh thời gian đáp ứng tốt hơn và chính xác hơn ở dòng điện ngắn mạch cao, vân vân. Các phần tử đo của bộ nhả như vậy sử dụng máy biến dòng và một trong những bộ phận chính của chúng là bộ trễ thời gian. Chúng cũng bao gồm một rơle đầu ra truyền tín hiệu đến nam châm điện cắt. Độ trễ thời gian trong các lần phát hành như vậy đạt được thông qua việc sử dụng mạch RC trong mạch điều khiển bóng bán dẫn và sử dụng thiết bị lưu trữ từ tính và bộ đếm xung không tiếp xúc.

THIẾT BỊ LIÊN HỆ ARCLESS

Một mạch điện xoay chiều có thể được tắt mà không tạo ra hồ quang nếu các tiếp điểm được mở ở tốc độ đủ ngay trước khi dòng điện vượt qua số 0. Lúc này, năng lượng điện từ tích trữ trong mạch tiến tới mức 0.

Hình dòng điện nửa sóng

Hình vẽ cho thấy nửa sóng của dòng điện xoay chiều. Nếu điểm A ứng với thời điểm mở các tiếp điểm và tạo thành hồ quang thì hồ quang trong nửa chu kỳ này sẽ cháy trong một khoảng thời gian. Trong thời gian này, một lượng điện xác định theo diện tích sẽ đi qua nó và năng lượng giải phóng trong hồ quang sẽ tương đối lớn. Khi các tiếp điểm của thiết bị mở ngay trước khi dòng điện đi qua điểm 0 (điểm B), năng lượng được giải phóng trong hồ quang sẽ ít hơn đáng kể, vì tuổi thọ và giá trị dòng điện tức thời của nó sẽ nhỏ hơn đáng kể. Khi các tiếp điểm của thiết bị phân kỳ trước khi dòng điện đi qua số 0 thì lượng điện ở giai đoạn phóng điện khí được xác định theo diện tích và cột hồ quang không có thời gian để tích lũy một lượng nhiệt dự trữ đáng kể trong thể tích của nó. Lượng nhiệt này nhanh chóng tiêu tan gần điểm giao nhau bằng 0 hiện tại và cường độ phục hồi của khe hở tiếp xúc đạt giá trị cao và tăng nhanh theo thời gian. Các điều kiện được tạo ra theo đó vòng cung sẽ tắt trước khi nó có thời gian phát triển. Việc ngắt kết nối mạch điện xoay chiều thực tế trở nên không có hồ quang. Các thiết bị ngắt kết nối có thời điểm phân kỳ tiếp điểm cố định ngay trước giá trị 0 của dòng điện xoay chiều thường được gọi là. công tắc đồng bộ.

Khó khăn chính trong việc tạo ra các công tắc đồng bộ là đạt được độ chính xác cần thiết khi vận hành thiết bị ngay trước khi dòng điện bằng 0 và tách các tiếp điểm đến khoảng cách cách điện cần thiết trong thời gian rất ngắn trước khi dòng điện đi qua số 0. Để khắc phục những khó khăn này, việc tạm dừng dòng điện được kéo dài một cách giả tạo đến nửa chu kỳ (c at) bằng cách sử dụng điốt.

THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN VÀ CÔNG TẮC KHÔNG TỰ ĐỘNG

Các thiết bị lệnh bao gồm công tắc hành trình và giới hạn, nút điều khiển, thiết bị đa mạch - phím điều khiển và bộ điều khiển lệnh, nhiều cặp tiếp điểm được chuyển đổi theo một trình tự nhất định khi xoay tay cầm từ vị trí này sang vị trí khác.

Công tắc hành trình và giới hạn thực hiện chuyển mạch các mạch điều khiển và tự động hóa trên một đoạn đường nhất định mà cơ cấu điều khiển đi qua. Công tắc giới hạn được lắp đặt, ví dụ, trong cơ cấu của các thiết bị nâng và vận chuyển, trong các giá đỡ của máy cắt kim loại. Trong trường hợp đầu tiên, chúng giới hạn độ cao của tải nâng, trong trường hợp thứ hai - hành trình của thước cặp, đưa ra tín hiệu ở cuối hành trình điều khiển của cơ cấu để tắt động cơ (và trong thang máy, cũng là tín hiệu để kích hoạt nam châm điện phanh).

Bộ điều khiển lệnh- thiết bị có nhiều vị trí điều khiển cuộn dây công tắc tơ, các tiếp điểm chính của chúng được bao gồm trong mạch điện của máy điện, máy biến áp và điện trở. Bộ điều khiển cũng là một thiết bị đa vị trí được thiết kế để điều khiển máy điện và máy biến áp bằng cách chuyển mạch trực tiếp các mạch điện của cuộn dây máy, máy biến áp và điện trở. Với sự trợ giúp của bộ điều khiển (và bộ điều khiển lệnh), động cơ có thể được khởi động, điều khiển tốc độ, đảo chiều và dừng.

Công tắc hàng loạt- thiết bị loại kín. Hồ quang phát sinh và bị dập tắt trong một thể tích giới hạn, do đó áp suất trong thể tích này tăng lên. Khi áp suất tăng, điện trở hồ quang và điện áp hồ quang tăng. Về mặt vật lý, điều này được giải thích là do áp suất ngày càng tăng, khoảng cách mà các hạt khí cơ bản tương tác sẽ giảm đi. Điều này trước hết dẫn đến sự gia tăng cường độ trao đổi nhiệt giữa các hạt khí và cải thiện các điều kiện truyền nhiệt từ hồ quang và thứ hai là làm giảm đường đi tự do trung bình của các electron trong khí. Tất cả những thứ khác đều bằng nhau, điều này làm giảm cường độ của quá trình ion hóa, vì một electron có đường tự do trung bình ngắn hơn có thể thu được ít năng lượng hơn khi chuyển động trong điện trường. Điều này dẫn đến sự gia tăng điện trở hồ quang và điện áp.

11 THIẾT BỊ CHUYỂN ĐIỆN CƠ ĐIỆN

CONTACTOR VÀ BỘ KHỞI ĐỘNG TỪ TÍNH

Công tắc tơ là một thiết bị tự phục hồi hai vị trí, được thiết kế để chuyển đổi dòng điện thường xuyên không vượt quá dòng điện quá tải và được điều khiển bởi một bộ truyền động. Thiết bị này có hai vị trí chuyển mạch tương ứng với trạng thái bật và tắt của nó. Ổ đĩa điện từ được sử dụng rộng rãi nhất trong công tắc tơ. Sự trở lại của công tắc tơ về trạng thái tắt (tự quay trở lại) xảy ra dưới tác động của lò xo hồi vị, khối lượng của hệ thống chuyển động hoặc tác động kết hợp của các yếu tố này.

Thiết bị truyền động là một thiết bị chuyển mạch được thiết kế để khởi động, dừng và bảo vệ động cơ điện mà không cần tháo hoặc đưa điện trở vào mạch điện của chúng. Bộ khởi động bảo vệ động cơ điện khỏi dòng điện quá tải. Yếu tố phổ biến của việc bảo vệ như vậy là rơle nhiệt được tích hợp trong bộ khởi động.

Dòng điện quá tải đối với công tắc tơ và bộ khởi động không vượt quá (8-20) lần dòng điện quá tải so với dòng điện định mức. Đối với chế độ khởi động của động cơ rôto pha và phanh ngược dòng, dòng điện quá tải là điển hình (2,5-4). Dòng khởi động của động cơ điện rôto lồng sóc quá tải (6-10) lần so với dòng định mức.

Bộ truyền động điện từ của công tắc tơ và bộ khởi động, với việc lựa chọn các thông số phù hợp, có thể thực hiện các chức năng bảo vệ thiết bị điện khỏi điện áp thấp. Nếu lực điện từ do biến tần tạo ra, khi điện áp trong mạng giảm, không đủ để giữ thiết bị ở trạng thái bật thì thiết bị sẽ tự động tắt và do đó cung cấp khả năng bảo vệ chống sụt áp. Như đã biết, việc giảm điện áp trong mạng lưới cung cấp sẽ gây ra dòng điện quá tải chạy qua cuộn dây của động cơ điện nếu tải cơ học tác dụng lên chúng không thay đổi.

Công tắc tơ được thiết kế để chuyển đổi mạch điện của động cơ điện và các thiết bị tiêu dùng mạnh mẽ khác. Tùy thuộc vào loại dòng điện chuyển mạch của mạch chính, người ta phân biệt các công tắc tơ dòng điện một chiều và xoay chiều. Chúng có các tiếp điểm chính được trang bị hệ thống dập hồ quang, bộ truyền động điện từ và các tiếp điểm phụ. Theo quy định, loại dòng điện trong mạch điều khiển cấp nguồn cho ổ điện từ trùng với loại dòng điện trong mạch chính. Tuy nhiên, có những trường hợp cuộn dây của công tắc tơ AC được cấp nguồn bằng mạch DC.

Hình 1 - Sơ đồ thiết kế contactor

Trong bộ lễ phục. Hình 1 thể hiện sơ đồ thiết kế của một công tắc tơ dùng để ngắt mạch điện động cơ. Trong trường hợp này, không có điện áp trên cuộn dây 12 và hệ thống chuyển động của nó, dưới tác dụng của lò xo phản hồi 10 tạo ra lực F vào, sẽ trở về trạng thái bình thường. Hồ quang D xảy ra khi các tiếp điểm chính phân kỳ. được dập tắt trong buồng dập hồ quang 5.

Hệ thống đảm bảo chuyển động nhanh chóng của hồ quang từ các điểm tiếp xúc đến buồng vụ nổ từ tính. Mạch điện chính gồm cuộn dây nối tiếp 1, đặt trên lõi thép 2. Tấm thép – cực 3, nằm ở hai bên của lõi 2, đưa từ trường do cuộn dây 1 tạo ra đến vùng đốt hồ quang trong buồng . Sự tương tác của trường này với dòng điện hồ quang dẫn đến xuất hiện các lực di chuyển hồ quang vào trong buồng.

Công tắc tơ sẽ bật mạch có dòng điện I 0 nếu đặt điện áp bạn mỗi cuộn 12 dẫn động nam châm điện. Dòng F do dòng điện chạy qua cuộn dây nam châm điện tạo ra sẽ sinh ra lực kéo và hút phần ứng 9 nam châm điện vào lõi, thắng được lực F trong chống lại sự trở lại 10 Và fk liên hệ 8 lò xo

Lõi nam châm điện có đầu cực 11, tiết diện của nó lớn hơn tiết diện của lõi. Bằng cách lắp đặt một mảnh cực, lực do nam châm điện tạo ra sẽ tăng nhẹ, cũng như thay đổi đặc tính lực kéo của nam châm điện (sự phụ thuộc của lực điện từ vào kích thước của khe hở không khí).

Liên hệ Liên hệ 4 Và 6 với nhau và việc đóng mạch khi bật contactor sẽ xảy ra trước khi phần ứng nam châm điện bị hút hoàn toàn vào cực. Khi phần ứng di chuyển, tiếp điểm di chuyển được 6 sẽ dường như “rơi qua”, tựa phần trên của nó lên điểm tiếp xúc cố định 4. Nó sẽ xoay một góc nào đó xung quanh điểm MỘT và sẽ gây thêm lực nén cho lò xo tiếp xúc 8. sẽ xuất hiện mất liên lạc, nghĩa là lượng dịch chuyển của tiếp điểm di động ở mức điểm tiếp xúc của nó với tiếp điểm cố định trong trường hợp loại bỏ tiếp điểm cố định.

Sự cố của các tiếp điểm đảm bảo việc đóng mạch một cách đáng tin cậy khi độ dày của các tiếp điểm giảm do vật liệu bên dưới của chúng bị cháy. do tác dụng của hồ quang điện. Độ lớn của độ sụt xác định việc cung cấp vật liệu tiếp xúc để mài mòn trong quá trình hoạt động của contactor.

Sau khi tiếp xúc, tiếp điểm chuyển động sẽ lăn qua tiếp điểm đứng yên. Lò xo tiếp điểm tạo ra một áp suất nhất định trong các tiếp điểm nên khi lăn sẽ xảy ra hiện tượng phá hủy màng oxit và các hợp chất hóa học khác có thể xuất hiện trên bề mặt các tiếp điểm. Các điểm tiếp xúc trong quá trình lăn di chuyển đến các vị trí mới trên bề mặt tiếp xúc không tiếp xúc với hồ quang và do đó “sạch hơn”. Tất cả điều này làm giảm điện trở tiếp xúc của các tiếp điểm và cải thiện điều kiện hoạt động của chúng. Đồng thời, việc lăn làm tăng độ mài mòn cơ học của các tiếp điểm (các tiếp điểm bị mòn).

Tại thời điểm tiếp xúc, tiếp điểm chuyển động 6 tác dụng ngay vào tiếp điểm cố định 4 áp lực do dự ứng lực của lò xo tiếp điểm 8. Do đó, điện trở tiếp xúc của các điểm tiếp xúc tại thời điểm tiếp xúc sẽ nhỏ và miếng tiếp xúc sẽ không nóng lên đến nhiệt độ đáng kể khi bật. Ngoài ra, áp suất tiếp xúc trước do lò xo tạo ra 8, cho phép bạn giảm rung động(nảy lại) của tiếp điểm chuyển động khi nó chạm vào một tiếp điểm cố định. Tất cả điều này bảo vệ các tiếp điểm khỏi bị hàn khi bật mạch điện. Các liên hệ có miếng đệm tiếp xúc,được làm bằng vật liệu đặc biệt, chẳng hạn như bạc, để cải thiện điều kiện cho dòng điện chạy qua các tiếp điểm đóng ở trạng thái bật trong thời gian dài. Đôi khi các lớp lót làm bằng vật liệu chống hồ quang được sử dụng để giảm sự mài mòn của các tiếp điểm dưới tác động của hồ quang điện (bạc-cadmium oxit kim loại-gốm, v.v.). Kết nối linh hoạt 7 (để cung cấp dòng điện cho tiếp điểm chuyển động) được làm bằng lá đồng (băng) hoặc dây mỏng.

Liên hệ giải pháp là khoảng cách giữa tiếp điểm động và tiếp điểm cố định khi công tắc tơ tắt. Khoảng cách tiếp xúc thường dao động từ 1 đến 20 mm. Độ mở tiếp điểm càng thấp thì hành trình phần ứng của nam châm điện dẫn động càng nhỏ. Điều này dẫn đến giảm khe hở không khí làm việc trong nam châm điện, điện trở từ, lực từ hóa, công suất của cuộn dây nam châm điện và kích thước của nó. Giá trị nhỏ nhất của độ mở tiếp điểm được xác định bởi: điều kiện công nghệ và vận hành, khả năng hình thành cầu kim loại giữa các tiếp điểm khi mạch điện bị đứt, các điều kiện để loại bỏ khả năng đóng tiếp điểm khi hệ thống chuyển động bật trở lại từ dừng khi tắt thiết bị. Dung dịch tiếp xúc cũng phải đủ để đảm bảo các điều kiện dập tắt hồ quang đáng tin cậy ở dòng điện thấp.

Hình 2 - Bộ khởi động tuyến tính

Hiển thị trong hình. 1 sơ đồ của contactor quay khá điển hình. Thông thường, các công tắc tơ như vậy được thiết kế để hoạt động ở cường độ cao (chu kỳ hoạt động chuyển mạch tần số cao, mạch cảm ứng) ở giá trị dòng điện định mức tương đối cao (hàng chục và hàng trăm ampe). Một loại công tắc tơ và bộ khởi động phổ biến khác là loại tuyến tính; nó được thiết kế chủ yếu cho dòng điện định mức thấp hơn (hàng chục ampe) và điều kiện hoạt động nhẹ hơn. Bộ khởi động tuyến tính (Hình 2) có tiếp điểm cầu 2 Và 3, từ đó hồ quang được thổi vào buồng dập hồ quang 1. Lực lượng fk lò xo tiếp điểm tạo ra áp suất trong các tiếp điểm đóng, lò xo phản hồi F pđưa hệ thống chuyển động của thiết bị về trạng thái tắt khi ngắt điện áp khỏi cuộn dây. Thiết bị được bật lên nhờ nam châm điện khi có điện áp đặt vào cuộn dây của nó 5. Các cuộn dây ngắn mạch được lắp đặt trên các cực của nam châm điện xoay chiều 4, loại bỏ sự rung động của phần ứng ở vị trí bật của thiết bị.

Không giống như công tắc tơ DC, trong công tắc tơ AC, để giảm tổn thất dòng điện xoáy, lõi từ nhiều lớp và các vòng quay ngắn mạch trên các cực được sử dụng để loại bỏ rung động phần ứng. Công tắc tơ AC thường được chế tạo ba cực, công tắc tơ DC là một cực và hai cực. Buồng có rãnh thường được sử dụng làm thiết bị dập hồ quang trong các công tắc tơ một chiều và lưới dập hồ quang thường được sử dụng trong các công tắc tơ dòng điện xoay chiều.

Buồng có lưới dập hồ quang cũng được sử dụng để dập hồ quang. Lưới hồ quang là một tập hợp các tấm kim loại mỏng 5 (Hình 1). Dưới tác dụng của lực điện động do hệ thống nổ từ trường tạo ra, hồ quang điện chạm vào lưới điện và vỡ thành hàng loạt hồ quang ngắn. Các tấm này giúp loại bỏ nhiệt mạnh mẽ khỏi hồ quang và dập tắt nó, nhưng các tấm của lưới dập hồ quang có quán tính nhiệt đáng kể - khi bật tần số cao, chúng sẽ quá nóng và hiệu quả dập tắt hồ quang giảm.

Công tắc tơ AC mạnh mẽ có các tiếp điểm chính được trang bị hệ thống dập hồ quang - vụ nổ từ tính và buồng dập hồ quang có khe hẹp hoặc lưới dập hồ quang, giống như công tắc tơ DC. Sự khác biệt về thiết kế là công tắc tơ AC có nhiều cực; Họ thường có ba liên hệ chính. Tất cả ba bộ phận tiếp điểm đều hoạt động từ một bộ truyền động điện từ kiểu van thông thường, làm quay trục của công tắc tơ với các tiếp điểm chuyển động được lắp trên đó. Các tiếp điểm phụ kiểu cầu được lắp đặt trên cùng một trục. Công tắc tơ có kích thước tổng thể khá lớn. Chúng được sử dụng để điều khiển động cơ điện có công suất đáng kể.

Để tăng tuổi thọ sử dụng, thiết kế của công tắc tơ cho phép thay đổi tiếp điểm.

Có các công tắc tơ AC kết hợp trong đó hai thyristor được nối song song với các tiếp điểm chính thường mở. Ở vị trí bật, dòng điện chạy qua các tiếp điểm chính vì thyristor ở trạng thái đóng và không dẫn dòng điện. Khi các tiếp điểm mở, mạch điều khiển sẽ mở các thyristor, bỏ qua mạch của các tiếp điểm chính và giải phóng chúng khỏi dòng điện tắt, ngăn chặn sự xuất hiện của hồ quang điện. Vì thyristor hoạt động ở chế độ ngắn hạn nên công suất định mức của chúng thấp và không cần bộ tản nhiệt làm mát.

Ngành công nghiệp của chúng tôi sản xuất các công tắc tơ kết hợp thuộc loại KT64 và KT65 với dòng điện định mức vượt quá 100 A, được chế tạo trên cơ sở các công tắc tơ KT6000 được sử dụng rộng rãi và được trang bị một khối bán dẫn bổ sung.

Khả năng chống mài mòn khi chuyển mạch của các công tắc tơ kết hợp ở chế độ chuyển mạch thông thường ít nhất là 5 triệu chu kỳ và khả năng chống mài mòn khi chuyển mạch của khối bán dẫn cao hơn khoảng 6 lần. Điều này cho phép chúng được tái sử dụng trong các hệ thống điều khiển.

Để điều khiển động cơ điện xoay chiều công suất thấp, người ta sử dụng công tắc tơ chuyển tiếp với bộ tiếp điểm cầu. Việc ngắt mạch kép và các điều kiện đơn giản hóa để dập tắt hồ quang xoay chiều giúp có thể thực hiện mà không cần buồng dập hồ quang đặc biệt, điều này làm giảm đáng kể kích thước tổng thể của công tắc tơ.

Công tắc tơ chuyển tiếp thường được ngành công nghiệp sản xuất theo thiết kế ba cực. Trong trường hợp này, các tiếp điểm đóng chính được phân tách bằng nút nhảy nhựa 1.

Cùng với các công tắc sậy dòng điện thấp, các tiếp điểm điều khiển từ tính nguồn kín (gersikons) đã được tạo ra có khả năng chuyển đổi dòng điện vài chục ampe. Trên cơ sở đó, công tắc tơ được phát triển để điều khiển động cơ điện không đồng bộ có công suất lên tới 1,1 kW. Gersikons được đặc trưng bởi độ mở tiếp xúc tăng lên (lên đến 1,5 mm) và tăng áp lực tiếp xúc. Để tạo ra lực hút điện từ đáng kể, người ta sử dụng một mạch từ đặc biệt.

Phạm vi ứng dụng của công tắc tơ điện từ khá rộng. Trong kỹ thuật cơ khí, công tắc tơ AC thường được sử dụng nhiều nhất để điều khiển động cơ điện không đồng bộ. Trong trường hợp này chúng được gọi là bộ khởi động từ. Bộ khởi động từ là bộ thiết bị đơn giản nhất để điều khiển động cơ điện từ xa và ngoài bản thân công tắc tơ, thường có trạm nhấn nút và các thiết bị bảo vệ.

Hình 1 (a, b) lần lượt thể hiện sơ đồ lắp đặt và sơ đồ mạch của các kết nối của bộ khởi động từ không thể đảo ngược. Trên sơ đồ nối dây, ranh giới của một thiết bị được vạch ra bằng một đường đứt nét. Thuận tiện cho việc lắp đặt thiết bị và xử lý sự cố. Những sơ đồ này rất khó đọc vì chúng chứa nhiều đường giao nhau.

Hình 1 - Mạch khởi động không thể đảo ngược

Trong sơ đồ mạch, tất cả các phần tử của một thiết bị đều có cùng ký hiệu chữ và số. Điều này cho phép bạn tránh liên kết các hình ảnh thông thường của cuộn dây contactor và các tiếp điểm với nhau, đạt được sự đơn giản và rõ ràng nhất của mạch.

Bộ khởi động từ không thể đảo ngược có một công tắc tơ KM với ba tiếp điểm đóng chính (L1-S1, L2-S2, L3-S3) và một tiếp điểm đóng phụ (3-5).

Các mạch chính mà dòng điện động cơ điện chạy qua thường được mô tả bằng các đường đậm và các mạch điện của cuộn dây công tắc tơ (hoặc mạch điều khiển) có dòng điện cao nhất được mô tả bằng các đường mảnh.

Để bật động cơ điện M, bạn phải nhấn nhanh nút “Khởi động” SB2. Trong trường hợp này, dòng điện sẽ chạy qua mạch của cuộn dây contactor và phần ứng sẽ bị hút vào lõi. Điều này sẽ đóng các tiếp điểm chính trong mạch cấp nguồn cho động cơ. Đồng thời, tiếp điểm phụ 3 – 5 sẽ đóng lại,

sẽ tạo ra một mạch song song để cấp nguồn cho cuộn dây contactor. Nếu bây giờ bạn nhả nút Bắt đầu, cuộn dây công tắc tơ sẽ được bật thông qua tiếp điểm phụ của chính nó. Loại mạch này được gọi là mạch tự khóa. Nó cung cấp cái gọi là bảo vệ động cơ bằng không. Nếu trong quá trình vận hành động cơ điện, điện áp nguồn biến mất hoặc giảm đáng kể (thường là hơn 40% giá trị danh định), thì công tắc tơ sẽ tắt và tiếp điểm phụ của nó sẽ mở ra. Sau khi có điện áp trở lại, để bật động cơ điện, bạn phải nhấn lại nút “Start”. Bảo vệ bằng 0 ngăn cản việc khởi động động cơ điện bất ngờ, tự phát, có thể dẫn đến tai nạn.

Các thiết bị điều khiển bằng tay (công tắc, công tắc giới hạn) không có mức bảo vệ bằng 0, do đó điều khiển contactor thường được sử dụng trong các hệ thống điều khiển truyền động máy.

Để tắt động cơ điện, chỉ cần nhấn nút “Dừng” SB1. Điều này sẽ mở mạch tự cung cấp và tắt cuộn dây contactor.

Trong trường hợp cần sử dụng hai chiều quay của động cơ điện, người ta sử dụng bộ khởi động từ đảo chiều, sơ đồ mạch của động cơ này được thể hiện trên Hình 2, a. Để thay đổi chiều quay của động cơ điện không đồng bộ cần phải thay đổi thứ tự pha của cuộn dây stato. Bộ khởi động từ đảo chiều sử dụng hai công tắc tơ: KM1 và KM2. Có thể thấy từ sơ đồ rằng nếu cả hai công tắc tơ vô tình được bật đồng thời thì sẽ xảy ra đoản mạch trong mạch dòng điện chính. Để ngăn chặn điều này, mạch được trang bị một khóa. Nếu sau khi nhấn nút “Chuyển tiếp” SB3 và bật công tắc tơ KM1, nhấn nút “Quay lại” SB2 thì tiếp điểm mở của nút này sẽ tắt cuộn dây công tắc tơ KM1 và tiếp điểm đóng sẽ cấp nguồn cho công tắc tơ KM2 xôn xao. Động cơ sẽ đảo ngược.

Hình 2 - Mạch khởi động đảo chiều

Sơ đồ tương tự của mạch điều khiển của bộ khởi động đảo chiều có khóa liên động trên các tiếp điểm ngắt phụ được thể hiện trên Hình 2, b. Trong sơ đồ này, việc bật một trong các công tắc tơ, ví dụ KM1, sẽ mở mạch nguồn của cuộn dây của công tắc tơ KM2 còn lại. Để lùi, trước tiên bạn phải nhấn nút “Dừng” SB1 và ​​tắt công tắc tơ KM1. Để mạch hoạt động đáng tin cậy, điều cần thiết là các tiếp điểm chính của công tắc tơ KM1 phải mở trước khi đóng các tiếp điểm phụ ngắt trong mạch công tắc tơ KM2. Điều này đạt được bằng cách điều chỉnh thích hợp vị trí của các tiếp điểm phụ dọc theo phần ứng.

Trong bộ khởi động từ nối tiếp, chặn kép thường được sử dụng theo nguyên tắc trên. Ngoài ra, bộ khởi động từ đảo ngược có thể có khóa liên động cơ học với cần chuyển đổi để ngăn cản hoạt động đồng thời của nam châm điện contactor. Trong trường hợp này, cả hai công tắc tơ phải được lắp đặt trên một đế chung.

Bộ khởi động từ mở được lắp trong tủ thiết bị điện. Bộ khởi động chống bụi và chống bụi bắn vào được trang bị vỏ và gắn trên tường hoặc giá đỡ như một thiết bị riêng biệt.

Công tắc tơ điện từ chọn theo dòng điện định mức của động cơ điện, có tính đến các điều kiện vận hành. GOST 11206-77 thiết lập một số loại công tắc tơ AC và DC. Công tắc tơ AC loại AC-2, AC-3 và AC-4 được thiết kế để chuyển đổi mạch điện của động cơ điện không đồng bộ. Công tắc tơ loại AC-2 được sử dụng để khởi động và dừng động cơ điện bằng rôto dây quấn. Chúng hoạt động ở chế độ nhẹ nhất vì những động cơ này thường được khởi động bằng cách sử dụng bộ biến trở rôto. Loại AC-3 và AC-4 cung cấp khả năng khởi động trực tiếp cho động cơ điện bằng rôto lồng sóc và phải được thiết kế để tăng dòng khởi động lên gấp sáu lần. Loại AC-3 cung cấp khả năng tắt động cơ điện không đồng bộ quay. Công tắc tơ loại AC-4 được thiết kế để hãm ngược dòng động cơ điện có rôto lồng sóc hoặc ngắt kết nối động cơ điện đứng yên và hoạt động trong những điều kiện khó khăn nhất.

Công tắc tơ được thiết kế để hoạt động ở chế độ AC-3 có thể được sử dụng trong các điều kiện tương ứng với loại AC-4, nhưng dòng điện định mức của công tắc tơ giảm 1,5-3 lần. Các danh mục ứng dụng tương tự được cung cấp cho công tắc tơ DC.

Công tắc tơ loại DS-1 được sử dụng để chuyển đổi các tải có cảm ứng thấp. Loại DS-2 và DS-3 được thiết kế để điều khiển động cơ điện DC có kích thích song song và cho phép chuyển đổi dòng điện bằng. Loại DS-4 và DS-5 được sử dụng để điều khiển động cơ điện DC có kích thích tuần tự.

Các loại này xác định chế độ chuyển mạch thông thường trong đó công tắc tơ có thể hoạt động liên tục trong thời gian dài. Ngoài ra, còn có một chế độ chuyển mạch hiếm (ngẫu nhiên), khi công suất chuyển mạch của công tắc tơ có thể tăng lên khoảng 1,5 lần.

Nếu động cơ điện không đồng bộ hoạt động ở chế độ không liên tục thì công tắc tơ được chọn dựa trên giá trị dòng điện rms. Việc lựa chọn công tắc tơ bị ảnh hưởng bởi mức độ bảo vệ của công tắc tơ. Công tắc tơ được bảo vệ có điều kiện làm mát kém hơn và dòng điện định mức của chúng giảm khoảng 10% so với công tắc tơ mở.

HỆ THỐNG LIÊN HỆ VÀ ARC CỦA CONTACTOR

Công tắc tơ thường sử dụng tiếp điểm đòn bẩy (Hình 1, a) và cầu (Hình 1, b). Ở các tiếp điểm đòn bẩy, khi ngắt kết nối sẽ hình thành một khe hở (một cung), ở các tiếp điểm cầu - hai (hai cung). Vì vậy, các yếu tố khác không đổi thì khả năng ngắt mạch điện của thiết bị có tiếp điểm cầu cao hơn so với thiết bị có tiếp điểm đòn bẩy (ngón tay).

Hình 1 - Tiếp điểm đòn bẩy và cầu

Các tiếp điểm cầu, so với các tiếp điểm đòn bẩy, có nhược điểm là ở trạng thái đóng, hai quá trình chuyển đổi dòng tiếp điểm được tạo ra trong chúng, trong đó mỗi lần tiếp điểm phải tạo ra một cú chạm đáng tin cậy. Do đó, lực của lò xo tiếp điểm phải tăng gấp đôi (so với các tiếp điểm đòn bẩy), điều này cuối cùng làm tăng công suất truyền động điện từ của công tắc tơ.

Trong các công tắc tơ AC dùng cho dòng điện bị gián đoạn lên đến 100 A ở điện áp mạng lên tới 100-200 V, không được sử dụng buồng dập hồ quang vì hồ quang bị dập tắt bằng cách kéo căng nó trong không khí trong khí quyển (ngắt hở). Để tránh sự chồng chéo của các hồ quang điện ở các cực liền kề, người ta sử dụng các vách ngăn cách điện. Công tắc tơ có khả năng ngắt hồ quang hở cũng tồn tại ở dòng điện một chiều, nhưng dòng điện gián đoạn đối với chúng thấp hơn đáng kể.

Ở giá trị cao của dòng điện và điện áp gián đoạn, các thiết bị được trang bị buồng dập hồ quang, trong đó phổ biến nhất là máy ảnh khe Và lưới triệt tiêu hồ quang. Buồng khe (Hình 2, a) tạo thành một khe (khe) hẹp bên trong giữa các bức tường làm bằng vật liệu cách điện chống hồ quang (xi măng amiăng, v.v.). Một hồ quang điện 1 được dẫn vào nó và ở đó nó bị dập tắt do sự loại bỏ nhiệt tăng cường khi tiếp xúc gần với các bức tường.

Lưới dập hồ quang (Hình 2, b) là một gói gồm các tấm kim loại mỏng (mm) 2 trên đó thổi hồ quang. Các tấm hoạt động như bộ tản nhiệt giúp loại bỏ nhiệt mạnh từ cột hồ quang và giúp dập tắt nó.

Đặc tính quan trọng nhất của máng hồ quang là đặc tính volt-ampe. Sử dụng nó, bạn có thể tính toán các quá trình dập tắt hồ quang khi tắt mạch.

Hình 2 - Buồng hồ quang

Như kinh nghiệm vận hành đã chỉ ra, lưới dập hồ quang không phù hợp khi mất điện thường xuyên ở dòng điện tương đối cao. Với tần suất tắt máy cao, các tấm của nó nóng lên ở nhiệt độ cao và không có thời gian để hạ nhiệt. Họ không thể làm mát cột hồ quang và lưới điện không hoạt động. Đối với chế độ mất điện thường xuyên thì máng hồ quang có rãnh phù hợp hơn. , m, giữa các tấm 3 trong Hình. 3, a) theo định luật dòng điện tổng đối với trường đều (HL=Iw), cường độ trường (A/m)

.

Thay giá trị này vào (*), ta được:

,

số vòng của cuộn dây là bao nhiêu.

Vì trong hệ thống có cuộn dây thổi từ tính nối tiếp, lực tỷ lệ với bình phương dòng điện nên nên sử dụng kiểu thổi này trong các công tắc tơ được thiết kế cho dòng điện định mức tương đối lớn. Để giảm mức tiêu thụ đồng để sản xuất cuộn dây, mặt cắt ngang của nó phải được chọn theo dòng điện định mức của công tắc tơ, nên có càng ít vòng dây càng tốt. Tuy nhiên, số vòng quay này phải đảm bảo cường độ từ trường như vậy trong vùng tương tác của nó với dòng điện hồ quang, điều này sẽ tạo điều kiện để dập tắt hồ quang một cách đáng tin cậy trong một phạm vi dòng điện bị gián đoạn nhất định. Nó thường được đo bằng đơn vị ở dòng điện định mức hàng trăm ampe và ở dòng điện hàng chục ampe, nó đạt tới mười ampe trở lên.

Ưu điểm của hệ thống cuộn dây từ nối tiếp là hướng của lực không phụ thuộc vào hướng của dòng điện. Điều này cho phép hệ thống được chỉ định không chỉ được sử dụng trên dòng điện một chiều mà còn trên dòng điện xoay chiều. Tuy nhiên, đối với dòng điện xoay chiều, do xuất hiện dòng điện xoáy trong mạch từ nên có thể xảy ra sự lệch pha giữa dòng điện hồ quang và cường độ từ trường sinh ra trong vùng đốt hồ quang, có thể khiến hồ quang bị ném ngược vào trong mạch điện. buồng.

Nhược điểm của hệ thống có cuộn dây nổ từ tính nối tiếp là cường độ từ trường thấp mà nó tạo ra ở dòng điện chuyển mạch nhỏ. Do đó, các tham số của hệ thống này phải được chọn sao cho đảm bảo trong vùng có các dòng điện này cường độ từ trường tối đa có thể có trong vùng đốt hồ quang mà không cần phải tăng đáng kể số vòng của cuộn dây nổ từ tính, do đó để không gây ra sự tiêu hao đồng không cần thiết cho quá trình sản xuất. Ở dòng điện thấp, mạch từ của hệ thống này không được bão hòa. Khi đó gần như toàn bộ lực từ hóa của cuộn dây được bù lại bằng sự sụt giảm điện thế từ trong khe hở không khí và cường độ từ trường trong đó sẽ đạt mức tối đa có thể. Ngược lại, ở dòng điện cao, nên đưa mạch từ về trạng thái bão hòa khi điện trở từ của nó lớn. Điều này sẽ làm giảm cường độ từ trường ở khu vực đặt hồ quang, giảm cường độ và cường độ dập tắt hồ quang, đồng thời giảm quá điện áp trong quá trình dập tắt hồ quang.

Có hệ thống cuộn dây nổ từ tính song song, khi cuộn dây 1 (xem hình 3) gồm hàng trăm vòng dây mỏng và được thiết kế cho toàn bộ điện áp của nguồn điện tạo ra cường độ từ trường (A/m) trong vùng đốt hồ quang

.

Lực điện động tác dụng lên hồ quang (N) (xem hình 3, b)

,

Ở đâu

Trong hệ thống này, lực tác dụng lên hồ quang tỷ lệ với công suất thứ nhất của dòng điện. Do đó, nó phù hợp hơn với các công tắc tơ có dòng điện thấp (lên đến khoảng 50 A).

Một contactor có cuộn dây từ tính song song phản ứng với hướng của dòng điện. Nếu hướng của từ trường không đổi và dòng điện thay đổi hướng thì lực sẽ có hướng ngược lại. Hồ quang sẽ không di chuyển vào buồng dập hồ quang mà theo hướng ngược lại - đi vào cuộn dây nổ từ, có thể dẫn đến sự cố ở công tắc tơ. Đây là một nhược điểm của hệ thống đang được xem xét. Nhược điểm của hệ thống này còn là cần phải tăng mức độ cách điện của cuộn dây dựa trên toàn bộ điện áp mạng. Việc giảm điện áp mạng dẫn đến giảm lực từ hóa của cuộn dây và làm suy yếu cường độ của vụ nổ từ tính, làm giảm độ tin cậy của việc dập tắt hồ quang.

Trong hệ thống thổi từ, có thể sử dụng nam châm vĩnh cửu thay cho cuộn dây điện áp. Các đặc tính của hệ thống như vậy tương tự như hệ thống có cuộn dây nổ từ tính song song. Việc thay thế cuộn dây điện áp bằng nam châm vĩnh cửu sẽ loại bỏ việc tiêu thụ đồng và vật liệu cách điện cần thiết để tạo ra cuộn dây. Đồng thời, các đặc tính của nam châm vĩnh cửu trong hệ thống không bị vi phạm trong quá trình vận hành.

Các hệ thống có cuộn dây từ tính song song và nam châm vĩnh cửu trên dòng điện xoay chiều không được sử dụng, vì thực tế không thể khớp hướng của từ thông với hướng của dòng điện hồ quang để thu được cùng hướng của lực bất cứ lúc nào.

Khi cường độ trường nổ từ tăng lên, các điều kiện để hồ quang rời khỏi các điểm tiếp xúc trên sừng dập hồ quang được cải thiện và việc đưa hồ quang vào buồng trở nên dễ dàng hơn. Do đó, cùng với sự phát triển, độ mài mòn của các tiếp điểm do tác động nhiệt của hồ quang cũng giảm đi, nhưng đến một giới hạn nhất định.

Cường độ trường cao tạo ra lực đáng kể tác dụng lên hồ quang và đẩy các cầu kim loại nóng chảy từ khe hở tiếp xúc vào khí quyển. Điều này làm tăng độ mòn tiếp xúc. Ở cường độ trường tối ưu, độ mòn tiếp xúc là tối thiểu.

Độ mòn tiếp xúc là một yếu tố kỹ thuật quan trọng. Do đó, các biện pháp nghiêm túc được thực hiện, chẳng hạn như giảm độ rung của các điểm tiếp xúc khi bật thiết bị, để giảm hao mòn và tăng tuổi thọ của các điểm tiếp xúc.

Một đặc điểm quan trọng của thiết bị chữa cháy hồ quang AC là kiểu phát triển sức mạnh có thể phục hồi khoảng cách tiếp xúc sau khi dòng điện đi qua điểm không.

12 RƠI. MẠCH TÍCH HỢP – CƠ SỞ KỸ THUẬT TẠO THIẾT BỊ BẢO VỆ rơle

Bảo vệ rơle của bất kỳ hệ thống lắp đặt điện nào đều có ba phần chính: đo lường, logic và đầu ra. Phần đo bao gồm các phần tử bảo vệ đo và kích hoạt, tác động lên phần logic khi các thông số điện (dòng điện, điện áp, công suất, điện trở) sai lệch so với các giá trị đặt trước cho đối tượng được bảo vệ.

Phần logic bao gồm các phần tử chuyển mạch riêng biệt và các phần tử trễ thời gian, dưới tác động (kích hoạt) nhất định của các phần tử đo và kích hoạt, phù hợp với chương trình khởi chạy được nhúng trong phần logic