Для чего в электрических аппаратах предусмотрена щелевая камера
Как происходит гашение электрической дуги в автоматических выключателях
Автоматический выключатель должен обеспечивать гашение дуги при всех возможных режимах сети.
В автоматических выключателях нашли применение два исполнения дугогасительных устройств — полузакрытое и открытое.
В полузакрытом исполнении автоматический выключатель закрыт кожухом, имеющим отверстия для выхода горячих газов. Объем кожуха делается достаточно большим, чтобы избежать появления внутри кожуха больших избыточных давлений. При полузакрытом исполнении зона выброса горячих и ионизированных газов составляет обычно несколько сантиметров от выхлопных щелей. Такое конструктивное решение применяется в автоматических выключателях, монтируемых рядом с другими аппаратами, в распределительных устройствах, в автоматах с ручным управлением. Предельный ток автоматического выключателя не превышает 50 кА.
При токах 100 кА и выше в автоматических выключателях применяются камеры открытого исполнения с большой зоной выброса. Полузакрытое исполнение применяется, как правило, в установочных и универсальных автоматах, открытое — в быстродействующих и автоматах на большие предельные токи (100 кА и выше) или большие напряжения (выше 1000В).
Способы гашения электрической дуги в установочных и универсальных автоматических выключателях
В автоматических выключателях массового применения (установочных и универсальных) широкое применение получила деионная дугогасительная решетка из стальных пластин. Поскольку автоматические выключатели должны работать как на переменном, так и на постоянном токе, число пластин выбирается из условия отключения цепи постоянного тока. На каждую пару пластин должно приходиться напряжение менее 25 В.
В цепях переменного тока с напряжением 660 В такие дугогасительные устройства обеспечивают гашение дуги с током до 50 кА. На постоянном токе эти устройства работают при напряжении до 440 В и отключают токи до 55 кА. В дугогасительных устройствах со стальными пластинами гашение происходит спокойно, с минимальным выбросом ионизированных и нагретых газов из дугогасительного устройства.
Виды дугогасительных камер автоматических выключателей
При больших токах применяются лабиринтно-щелевые камеры и камеры с прямой продольной щелью. Втягивание дуги в щель осуществляется магнитным дутьем с катушкой тока.
Продольно-щелевая камера может иметь несколько параллельных щелей неизменного сечения. Это уменьшает аэродинамическое сопротивление камеры и облегчает вхождение дуги с большим током в щели. Вначале дуга разбивается на ряд параллельных волокон. Но затем из всех параллельных ветвей остается лишь одна, в которой окончательно происходит гашение. Стенки камеры и перегородки изготавливаются из асбоцемента.
В лабиринтно-щелевой камере постепенное вхождение дуги в зигзагообразную щель не создает высокого аэродинамического сопротивления при больших токах. Узкая щель повышает градиент напряжения в дуге, что сокращает необходимую длину дуги при гашении. Зигзагообразная форма щели уменьшает габариты автомата.
В лабиринтно-щелевой камере осуществляется интенсивное охлаждение дуги стенка-ми камеры. Ввиду того что дуга отдает большое количество тепла стенкам щели, материал камеры должен обладать высокой теплопроводностью и температурой плавления.
Для того чтобы не происходило разрушение камеры от высокой температуры, необходимо, чтобы дуга двигалась непрерывно с большой скоростью. Это требует создания мощного магнитного поля на всем пути движения дуги в щели. При недостаточной скорости движения происходит разрушение дугогасительного устройства.
В качестве материала для камеры применяется кордиерит. Газообразующие материалы типа фибры, органического стекла не применяются из-за повышения аэродинамического сопротивления.
В настоящее время с целью упрощения конструкции (отказ от мощных и сложных систем магнитного дутья) вновь возвращаются к идее деионной стальной решетки. Стальные пластины, имеющие паз для дугогасительных контактов создают усилие, перемещающее дугу. В отличие от обычной решетки дуга соприкасается с изолированными стальными пластинами: гашение происходит так же, как в камере с поперечными изоляционными перегородками, но при отсутствии специальной магнитной системы, двигающей дугу.
Влияние электрической дуги на контакты автоматических выключателей
Наиболее ответственной частью токоведущей цепи автоматических выключателей являются контакты. При номинальных токах до 200 А в автоматических выключателях применяется одна пара контактов, которые для увеличения дугостойкости могут быть облицованы металлокерамикой.
Большие номинальные токи требуют применения в автоматических выключателях двухступенчатого контакта типа перекатывающегося моста или пары основных и дугогасительных контактов. Основные контакты автоматических выключателей облицовываются либо серебром, либо металлокерамикой (серебро, никель, графит). Дугогасительный неподвижный контакт покрывается металлокерамикой СВ-50 (серебро, вольфрам), подвижный СН-29ГЗ. В автоматичекских выключателях применяется металлокерамика и других марок.
В автоматических выключатлелях на большие номинальные токи применяется включение нескольких параллельных пар основных контактов.
В быстродействующих автоматических выключателях с целью уменьшения собственного времени применяются исключительно торцевые контакты, имеющие малый провал. Контакты изготавливаются из меди и поверхности касания подвергаются серебрению. В связи с ростом номинального тока и относительно высоким сопротивлением контактов автоматических выключателей, в настоящее время, проводятся работы по искусственному охлаждению контактов с помощью жидкости. Такое решение задачи позволяет сохранить малую массу и быстродействие автоматического выключателя и увеличить длительный ток с 2500 до 10 000 А.
Устойчивость контактов автоматических выключателей при включении на короткое замыкание
Устойчивость контактов автоматических выключателей при включении на короткое замыкание зависит от скорости нарастания давления в контактах. При амплитуде включаемого тока более 30 — 40 кА применяют автоматы моментного действия, у которых скорость движения контактов и нажатие в них не зависят от скорости перемещения включающей рукоятки.
В универсальных автоматических выключателях, работающих селективно, создается намеренная выдержка времени при протекании тока короткого замыкания.
Во избежание сваривания контактов автоматического выключателя обязательно применяется электродинамическая компенсация. При протекании тока в дугогасительном контуре на проводник, несущий неподвижный дугогасительный контакт автоматического выключатлеля, действует электродинамическая сила, увеличивающая нажатие контактов.
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Подписывайтесь на наш канал в Telegram!
Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
Виды дугогасительных устройств в автоматических выключателях
2 ноября 2012 в 10:00
Автоматический выключатель должен обеспечивать гашение дуги при всех возможных режимах сети.
В автоматических выключателях нашли применение два исполнения дугогасительных устройств — полузакрытое и открытое.
В полузакрытом исполнении автоматический выключатель закрыт кожухом, имеющим отверстия для выхода горячих газов. Объем кожуха делается достаточно большим, чтобы избежать появления внутри кожуха больших избыточных давлений. При полузакрытом исполнении зона выброса горячих и ионизированных газов составляет обычно несколько сантиметров от выхлопных щелей. Такое конструктивное решение применяется в автоматических выключателях, монтируемых рядом с другими аппаратами, в распределительных устройствах, в автоматах с ручным управлением. Предельный ток автоматического выключателя не превышает 50 кА.
При токах 100 кА и выше в автоматических выключателях применяются камеры открытого исполнения с большой зоной выброса. Полузакрытое исполнение применяется, как правило, в установочных и универсальных автоматах, открытое — в быстродействующих и автоматах на большие предельные токи (100 кА и выше) или большие напряжения (выше 1000В).
Способы гашения электрической дуги в установочных и универсальных автоматических выключателях
В автоматических выключателях массового применения (установочных и универсальных) широкое применение получила деионная дугогасительная решетка из стальных пластин. Поскольку автоматические выключатели должны работать как на переменном, так и на постоянном токе, число пластин выбирается из условия отключения цепи постоянного тока. На каждую пару пластин должно приходиться напряжение менее 25 В.
В цепях переменного тока с напряжением 660 В такие дугогасительные устройства обеспечивают гашение дуги с током до 50 кА. На постоянном токе эти устройства работают при напряжении до 440 В и отключают токи до 55 кА. В дугогасительных устройствах со стальными пластинами гашение происходит спокойно, с минимальным выбросом ионизированных и нагретых газов из дугогасительного устройства.
Виды дугогасительных камер автоматических выключателей
При больших токах применяются лабиринтно-щелевые камеры и камеры с прямой продольной щелью. Втягивание дуги в щель осуществляется магнитным дутьем с катушкой тока.
Продольно-щелевая камера может иметь несколько параллельных щелей неизменного сечения. Это уменьшает аэродинамическое сопротивление камеры и облегчает вхождение дуги с большим током в щели. Вначале дуга разбивается на ряд параллельных волокон. Но затем из всех параллельных ветвей остается лишь одна, в которой окончательно происходит гашение. Стенки камеры и перегородки изготавливаются из асбоцемента.
В лабиринтно-щелевой камере постепенное вхождение дуги в зигзагообразную щель не создает высокого аэродинамического сопротивления при больших токах. Узкая щель повышает градиент напряжения в дуге, что сокращает необходимую длину дуги при гашении. Зигзагообразная форма щели уменьшает габариты автомата.
В лабиринтно-щелевой камере осуществляется интенсивное охлаждение дуги стенка-ми камеры. Ввиду того что дуга отдает большое количество тепла стенкам щели, материал камеры должен обладать высокой теплопроводностью и температурой плавления.
Для того чтобы не происходило разрушение камеры от высокой температуры, необходимо, чтобы дуга двигалась непрерывно с большой скоростью. Это требует создания мощного магнитного поля на всем пути движения дуги в щели. При недостаточной скорости движения происходит разрушение дугогасительного устройства.
В качестве материала для камеры применяется кордиерит. Газообразующие материалы типа фибры, органического стекла не применяются из-за повышения аэродинамического сопротивления.
В настоящее время с целью упрощения конструкции (отказ от мощных и сложных систем магнитного дутья) вновь возвращаются к идее деионной стальной решетки. Стальные пластины, имеющие паз для дугогасительных контактов создают усилие, перемещающее дугу. В отличие от обычной решетки дуга соприкасается с изолированными стальными пластинами: гашение происходит так же, как в камере с поперечными изоляционными перегородками, но при отсутствии специальной магнитной системы, двигающей дугу.
Влияние электрической дуги на контакты автоматических выключателей
Наиболее ответственной частью токоведущей цепи автоматических выключателей являются контакты. При номинальных токах до 200 А в автоматических выключателях применяется одна пара контактов, которые для увеличения дугостойкости могут быть облицованы металлокерамикой.
Большие номинальные токи требуют применения в автоматических выключателях двухступенчатого контакта типа перекатывающегося моста или пары основных и дугогасительных контактов. Основные контакты автоматических выключателей облицовываются либо серебром, либо металлокерамикой (серебро, никель, графит). Дугогасительный неподвижный контакт покрывается металлокерамикой СВ-50 (серебро, вольфрам), подвижный СН-29ГЗ. В автоматичекских выключателях применяется металлокерамика и других марок.
В автоматических выключатлелях на большие номинальные токи применяется включение нескольких параллельных пар основных контактов.
В быстродействующих автоматических выключателях с целью уменьшения собственного времени применяются исключительно торцевые контакты, имеющие малый провал. Контакты изготавливаются из меди и поверхности касания подвергаются серебрению. В связи с ростом номинального тока и относительно высоким сопротивлением контактов автоматических выключателей, в настоящее время, проводятся работы по искусственному охлаждению контактов с помощью жидкости. Такое решение задачи позволяет сохранить малую массу и быстродействие автоматического выключателя и увеличить длительный ток с 2500 до 10 000 А.
Устойчивость контактов автоматических выключателей при включении на короткое замыкание
Устойчивость контактов автоматических выключателей при включении на короткое замыкание зависит от скорости нарастания давления в контактах. При амплитуде включаемого тока более 30 — 40 кА применяют автоматы моментного действия, у которых скорость движения контактов и нажатие в них не зависят от скорости перемещения включающей рукоятки.
В универсальных автоматических выключателях, работающих селективно, создается намеренная выдержка времени при протекании тока короткого замыкания.
Во избежание сваривания контактов автоматического выключателя обязательно применяется электродинамическая компенсация. При протекании тока в дугогасительном контуре на проводник, несущий неподвижный дугогасительный контакт автоматического выключатлеля, действует электродинамическая сила, увеличивающая нажатие контактов.
КАМЕРЫ ДЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН И ПОДСТАНЦИЙ
§526. Электромашинные камеры и камеры подстанций, в которых устанавливается электрооборудование с масляным заполнением, а также все электромашинные камеры со сроком службы 5 лет и более должны быть закреплены несгораемым материалом (бетоном, кирпичом, набрызг-бетоном и т. д.).
На вновь строящихся шахтах электромашинные камеры со сроком службы один год и более должны быть закреплены несгораемыми материалами.
Допускается установка электрооборудования напряжением выше 1000 В с масляным заполнением в камерах выработанного пространства соляных шахт при условии отсутствия опасности обрушения и падения кусков соли, а также ограждения указанного электрооборудования металлическими или железобетонными щитами, предохраняющими людей от возможного выброса масла.
Электромашинные камеры, не имеющие электрооборудования с масляным заполнением, со сроком службы от одного года до 5 лет, допускается крепить металлической крепью с несгораемыми затяжками, а со сроком службы до одного года — деревянной крепью, защищенной слоем цементного раствора толщиной не менее 10 мм, нанесенным на металлическую сетку.
Все вентиляционные сбойки и входы в камеры, а также прилегающие к ним горные выработки на расстоянии не менее 5 м в обе стороны от камеры и против самой камеры должны быть закреплены тем же материалом, что и камера.
Если подводящие к камере выработки (входная выработка) или вентиляционная сбойка из камеры имеют длину более 5 м, то указанными материалами должна быть закреплена часть выработки на протяжении не менее 5 м, считая от камеры. Уровень пола камер центральной подземной подстанции и главного водоотлива должен быть не менее чем на 0,5 м выше отметки головки рельсов околоствольного двора в месте сопряжения его со стволом, по которому проложены водоотливные трубы.
На дренажные шахты требования настоящего параграфа не распространяются.
Разрешается в отдельных случаях устройство камер водоотлива заглубленного типа (ниже уровня околоствольного двора) при условии разработки и выполнения мероприятий, обеспечивающих безопасность работ.
§527. При входе в электромашинную камеру должна быть вывешена табличка с надписью “Вход посторонним запрещается”. Кроме того, при входе в камеру, в которой установлены машины и аппараты напряжением выше 1000 В, а также внутри камеры на видном месте должны быть вывешены предупредительные плакаты с изображением знака опасности.
Указанные камеры должны быть укомплектованы защитными средствами в соответствии с “Правилами пользования и испытания защитных средств, применяемых в электроустановках”.
§528. Установку электроаппаратуры для вновь проектируемых центральных насосных камер и центральных подземных подстанций предусматривать так, чтобы места в аппаратах, доступных для проникновения воды к токоведущим частям, были на высоте не менее 1 м от головки рельсов околоствольного двора (у ствола).
Примечание. Требования настоящего параграфа не распространяются на заглубленные камеры с автоматизированным водоотливом.
§529. Камеры должны закрываться металлическими дверями, открывающимися наружу и не препятствующими в открытом положении движению по выработке. Устройство дверей не обязательно для лебедочных камер в тех выходах из них, где расположены канаты. Сплошные металлические двери должны иметь вентиляционные отверстия, закрываемые вручную или автоматически в случае необходимости прекращения доступа воздуха в камеру.
Допускается устройство металлических решетчатых дверей при наличии дополнительных сплошных дверей, которые при пожаре в камере должны закрываться автоматически или вручную. Такое же устройство должны иметь вентиляционные окна камер
Запрещается устройство падающих дверей. Это требование не распространяется на устройство вентиляционных окон.
§530. В камерах подстанций длиной более 10 м, должны быть два выхода, расположенные в наиболее удаленных друг от друга частях камеры.
§531. Между машинами и аппаратами в камерах должны быть оставлены проходы, достаточные для транспортирования машин и аппаратов при их ремонте или замене, но не менее 0,8 м. Со стороны стен камер должны оставляться монтажные проходы шириной не менее 0,5 м.
Если при обслуживании, монтаже и ремонте машин и аппаратов нет необходимости в доступе к ним с тыловой и боковой сторон, то они могут устанавливаться вплотную друг к другу и к стене камеры.
§532. Запрещается в камерах загромождать проходы какими то ни было предметами или оборудованием.
§533. Течи из масляных аппаратов, трансформаторов и машин должны немедленно устраняться, а пролитая жидкость убираться.
§534. Запрещается устройство специальных маслосборных ям в подземных камерах, оборудованных аппаратами и трансформаторами, содержащими масло.
Перед выходом из камеры должен быть устроен пологий вал на высоту не менее 100 мм над уровнем пола камеры.
§535. Стены и потолок машинных и трансформаторных камер должны быть побелены. В камерах не должно быть капежа.
§536. На оборудовании в камерах должны быть четкие надписи, указывающие назначение аппаратов и трансформаторов.
§537. В камерах, где нет постоянного обслуживающего персонала, двери должны запираться на замок.
§538. Металлические ртутные выпрямители должны устанавливаться в отдельном помещении.
§539. Камеры для установки металлических ртутных выпрямителей должны быть оборудованы вытяжной вентиляцией. Стены и потолок камеры должны быть окрашены масляной краской. Пол камеры должен быть гладким, без трещин, кабельные канавы плотно закрыты. Выхлопная труба от форвакуумного насоса должна быть выведена за пределы камеры.
Требования этого параграфа и §538 не распространяются на запаянные ртутные, а также механические и полупроводниковые выпрямители.
Щелевая камера для тепловой обработки бетонных изделий
Изобретение относится к технологии производства строительных материалов, в частности к тепловой обработке изделий из бетона в камерах непрерывного действия, использующих в качестве теплоносителя продукты сгорания природного газа.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является установка для термической обработки бетонных изделий [3], содержащая камеру непрерывного действия с транспортирующим устройством, патрубок для подачи теплоносителя, размещенный в нижней части камеры и соединенный через калорифер и вентилятор с патрубком для отсоса отработанного теплоносителя на входе камеры, которая снабжена двухстворчатой перегородкой над движущимися изделиями, отсекающей избыточный объем камеры над изделиями. Перегородка выполнена с приводом относительно оси, что дает возможность перемещать ее вверх и вниз, регулируя тем самым заданный гидравлический режим с целью интенсификации процесса тепловой обработки.
Целью изобретения является интенсификация процесса прогрева за счет турбулизации газового потока среды.
Указанная цель достигается тем, что в щелевой камере для тепловой обработки бетонных изделий продуктами сгорания природного газа, содержащей горизонтальный тоннель с торцовыми крышками и полом, на котором закреплен рельсовый путь для перемещения форм-вагонеток, и теплогенерирующие установки с теплогенераторами, вентиляторами и газоходами для создания в объеме камеры условно-замкнутых колец циркуляции теплоносителя, оборудованная подвесным подвижным потолком с приводом его вертикального перемещения, подвесной подвижный потолок и пол камеры по ее длине снабжены оребрением в виде последовательно соединенных скошенных конфузоров и диффузоров, обращенных ребрами к обогреваемым изделиям.
Камера 1 оборудована тремя теплогенераторами 2. Генераторы 2 совместно с газоходами 3 и циркуляционным вентилятором 4 образуют три раздельных независимых, последовательно расположенных по длине щели условно-замкнутых колец циркуляции теплоносителя. Теплоноситель поступает в камеру через нагнетающее отверстие 5 и отсасывается на рециркуляцию через вытяжное отверстие 6. Отверстия 7 предназначены для удаления избыточного объема ПСПГ в дымовую трубу и поддержания в камере небольшого разрежения по нормам. Избыточный свободный объем камеры над вагонетками 8 с изделиями отсекается подвесным подъемно-опускающимся потолком 9 (показан в опущенном состоянии).
Поверхность потолка, обращенная к поверхности изделий, покрыта оребрением 10 из листового металла, образующим систему последовательно соединенных между собой скошенных конфузоров и диффузоров. Потолок состоит из отдельных секций и закреплен на тросах 11 в местах шарнирной стыковки этих секций. Торсы через блоки 12 выведены наружу к редукторам лебедок 13, которые не синхронизированы между собой.
Углы раскрытия диффузоров и длина их подбираются экспериментально, из условия появления в камере нестационарных микроотрывов потока ПСПГ, интенсифицирующих теплообмен, но не вызывающих большого повышения гидравлического сопротивления.
Таким образом, подвесной потолок и пол камеры, оребренные системой скошенных диффузоров и конфузоров, вызывают искусственную турбулизацию потока ПСПГ, интенсифицируя процесс тепловой обработки. Поскольку приводы лебедок 13 не синхронизированы между собой и работают независимо друг от друга, это дает возможность варьировать в определенных пределах высотой поперечного сечения камеры в любой ее зоне, подбирая оптимальный гидравлический режим. В зонах подъема температуры среды и изотермического прогрева для ускорения прогрева изделий потолок можно опускать до уровня 7-12 см над поверхностью бетона, в зоне остывания можно уменьшить интенсивность прогрева путем поднятия потолка до уровня 15-20 см над поверхностью бетона. В случае ремонтных и профилактических работ в камере потолок поднимается на всю высоту, что обеспечивает беспрепятственное прохождение в камере обслуживающего персонала по всей ее длине.
Использование изобретения позволит повысить производительность камер непрерывного действия, применяющих продукты сгорания природного газа, за счет сокращения цикла прогрева и увеличения оборачиваемости формооснастки. При сохранении прежнего цикла ТВО возможно уменьшить удельный расход топлива на единицу продукции путем снижения тепловой мощности генераторов.
ЩЕЛЕВАЯ КАМЕРА ДЛЯ ТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ БЕТОННЫХ ИЗДЕЛИЙ продуктами сгорания природного газа, содержащая горизонтальный тоннель с торцевыми крышками и полом, на котором закреплен рельсовый путь для перемещения форм-вагонеток, и теплогенерирующие установки с теплогенераторами, вентиляторами и газоходами для создания в объеме камеры условно-замкнутых колец циркуляции теплоносителя, оборудованная подвесным подвижным потолком с приводом его вертикального перемещения, отличающаяся тем, что, с целью интенсификации процесса прогрева за счет турбулизации газового потока среды, подвесной подвижной потолок и пол камеры по ее длине снабжены оребрением в виде последовательно соединенных скошенных конфузоров и диффузоров, обращенных ребрами к обогреваемым изделиям.