Отключение токов нагрузки, токов короткого замыкания. Способы гашения электрической дуги

Выключатель нагрузки представляет собой трехполюсный разъединитель для внутренней установки, к неподвижным контактам которого пристроена дугогасительная камера.

Работает выключатель нагрузки по принципу гашения дуги потоком газов, образующихся вследствие разложения вкладыша дугогасительной камеры, выполненной из органического стекла. При отключении выключателя сначала размыкаются главные контакты, а затем дугогасительные, размещенные в дугогасительной камере.

Возникшая при этом дуга воздействует на стенки вкладыша и вызывает интенсивное газообразование. В период прохождения дугогасительных контактов канала в дугогасительной камере выход газа затруднен, что повышает давление внутри камеры, и потоки газов, находящихся под давлением, гасят дугу.

Выключатель — это коммутационный аппарат, предназначенный для включения и отключения тока.

Основными конструктивными частями выключателей являются: контактная система с дугогасительным устройством, токоведущие части, корпус, изоляционная конструкция и приводной механизм.

По конструктивным особенностям и способу гашения дуги различают следующие типы выключателей: масляные баковые (масляные многообъемные), маломасляные (масляные малообъемные), воздушные, элегазовые, электромагнитные, автогазовые, вакуумные выключатели. К особой группе относятся выключатели нагрузки, рассчитанные на отключение токов нормального режима. Так же для отключения токов КЗ применяют предохранители.

Предохранитель - аппарат, предназначенный для автоматического однократного отключения электрической цепи при КЗ и перегрузке. Предохранители получили широкое распространение благодаря простоте конструкции и малой стоимости. Отключение цепи предохранителем осуществляется путем расплавления плавкой вставки, которая нагревается протекающим через него током защищаемой цепи.

Основные элементы предохранителя: корпус, плавкая вставка, контактная часть, дугогасительное устройство и дугогасительную среду. В предохранителях для гашения дуги, возникающую после плавления плавкой вставки, используют эффект узкой щели, высокое давление газов и дутьё.

В масляных выключателях дуги, возникающие при разрыве цепи, испаряют масло, образуется газопаровой пузырь. Давление в этом пузыре достигает 0,5-1 МПа, что повышает деионизирующую способность газов, за счет этого дуга гаснет через 0,08-1 с. В маломасляных выключателях при размыкании контактов возникает дуга, испаряющая и разлагающая масло. В первые моменты контактный стержень закрывает поперечные каналы дугогасительной камеры, поэтому давление резко возрастает, часть масла заполняет буферный объем, сжимая в нем воздух. Как только стержень открывает первый поперечный канал, создается поперечное дутье газами и парами масла. При переходе тока через нуль давление в газообразном пузыре снижается, и сжатый воздух буферного объема нагнетает масло в область дуги, отчего она гаснет. Время гашения дуги не превосходит 0,015-0,025 с. В воздушных выключателях гашение дуги происходит сжатым воздухом. При отключении выключателя дугогасительная камера, являющаяся одновременно резервуаром сжатого воздуха, сообщается с атмосферой через дутьевые каналы, благодаря чему создается дутье, гасящее дугу. 0,02-0,2 с.

В вакуумных выключателях дуга гаснет за счет быстрой диффузии заряженных частиц в окружающее пространство вследствие глубокого вакуума. В автогазовых выключателях для гашения дуги используется газ, выделяющийся из твердого газогенерирующего материала дугогасительной камеры. При отключении дуга втягивается в камеру, где фибровыми прокладками создана узкая щель. Газ, выделяющийся из фибры, создает повышенное давление и дуга гаснет.

Способы гашения дуги:

1) дутье (продольное, поперечное)

-воздух,-масло,-оргстекло,-фибра,-элегаз

2) перемещение в пространстве

-под действием электродинамических сил

-взаимодействие дуги с магнитным материалом

-магнитное дутье

3) в узких щелях (Гашение дуги в малом объеме облегчается. Благодаря соприкосновению дуги с холодными поверхностями происходят ее интенсивное охлаждение, диффузия заряженных частиц в окружающую среду и соответственно быстрая деионизация.)

4) разделение на несколько коротких

5) многократный разрыв на фазу

6) в вакууме (при расхождении контактов увеличивается переходное сопротивление, контакты нагреваются, возникает мостик из газов расплавленного металла, возникает дуга, а так как нет давления, то происходит диффузия и дуга гаснет).

69. Первый и второй законы Кирхгофа:

Первый закон Кирхгофа Точка электрической цепи называется узлом или точкой разветвления, если в ней соединяются три и большее число проводов.

Сумма токов, направленных к узлу, равна сумме токов, направленных от него.Алгебраическая сумма токов в узле равна нулю.

Токи, направленные к узлу, считаются положительными, а токи, направленные от узла, – отрицательными.

Физический смысл: заряды в узлах не скапливаются. N1 = k – 1

Второй закон Кирхгофа Ветвь электрической цепи – это её участок, расположенный между двумя узлами. Замкнутый путь, проходящий по нескольким ветвям, называют контуром электрической цепи.

Для любого замкнутого контура алгебраическая сумма всех его Э.Д.С. равна алгебраической сумме всех падений напряжения на сопротивлениях этого контура.

При составлении уравнений по второму закону Кирхгофа Э.Д.С. и токи считаются положительными, если направления их совпадают с направлением произвольно выбранного обхода контура, в противном случае они считаются отрицательными и в уравнении записываются со знаком минус. N2 = m – k + 1 – N1

70. Погрешности измерительных приборов.

Приборы классифицируются: 1) по роду тока: постоянный ток, постоянный и переменный ток. 2) по способы защиты корпусами: обыкновенный, водонепроницаемый, брызгозащищенные, пылезащищенные, герметические, взрывобезопасные и т.д 3) по роду измеряемой величины: амперметры, вольтметры, фазометры, ваттметры, омметры и т.д.4) по методу измерения: магнитоэл., эл. магнитные, индукционные, эл. статические, выпрямительные и т.д.5) по степени точности на восемь классов: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0

Основные характеристики эл. измерительных приборов: 1. статическая погрешность показаний, определяющая степень приближения показаний прибора к действительным значениям измеряемой величины. 2. относительная погрешность, представляющая собой отношение абсолютной погрешности к действительному значению измеряемой величины. 3. приведенная погрешность представляющая собой выраженное в процентах отношение абсолютной погрешности к предельному значению показаний прибора, в пределах рабочей части его шкалы. Рабочей частью шкалы для приборов с равномерной шкалой считается вся шкала, для приборов с неравномерной шкалой – часть шкалы обозначенная условными знаками.Если прибор имеет двустороннюю шкалу, то приведенная погрешность выражается в прцентах от суммы пределов измерений по обе стороны от нуля., для приборов с безнулевой шкалой – в процентах разности верхнего и нижнего пределов измерений. Взависимости от причин возникновения погрешности эл. измерительных приборов различают: 1. основную погрешность, присущую прибору при нормальных условиях его работы. 2. дополнительную погрешность -, вызванную отступлением от нормальных условий работы прибора.

Основная приведенная погрешность показаний приборов различных классов не должна превосходить в рабочей части шкалы следующих значений

Для расширения пределов измерения приборов применяются шунты, добавочные сопротивления , и измерительные трансформаторы , класс точности которых должен быть на ступень выше класса точности прибора

Основные характеристики эл. измерительных приборов: 1. абсолютная погрешность показаний, определяющая степень приближения показаний прибора к действительным значениям измеряемой величины. , x_и-измеренное значение, x_д- действительное значение. 2. относительная погрешность, представляющая собой отношение абсолютной погрешности к действительному значению измеряемой величины 3. приведенная погрешность представляющая собой выраженное в процентах отношение абсолютной погрешности к предельному значению показаний прибора, в пределах рабочей части его шкалы . Рабочей частью шкалы для приборов с равномерной шкалой считается вся шкала, для приборов с неравномерной шкалой – часть шкалы обозначенная условными знаками. Если прибор имеет двустороннюю шкалу, то приведенная погрешность выражается в процентах от суммы пределов измерений по обе стороны от нуля, для приборов с безнулевой шкалой – в процентах разности верхнего и нижнего пределов измерений. В зависимости от причин возникновения погрешности эл. измерительных приборов различают: 1. основную погрешность, присущую прибору при нормальных условиях его работы. 2. дополнительную погрешность - вызванную отступлением от нормальных условий работы прибора. Приборы классифицируются по степени точности на восемь классов: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0

Основная приведенная погрешность показаний приборов различных классов не должна превосходить в рабочей части шкалы следующих значений на ± : 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0 соответственно

Для расширения пределов измерения приборов применяются шунты, добавочные сопротивления и измерительные трансформаторы, класс точности которых должен быть на ступень выше класса точности прибора.

71. Показатели качества электроэнергии:

Качество электроэнергии оценивается по технико-экономическим показателям, которые учитываю технологический (порча и ухудшение качества продукции) и электромагнитный (увеличение потерь ЭЭ, повреждение электрооборудования, нарушение работы автоматики, телемеханики, связи) ущерб. Систему показателей качества электроэнергии образуют комплексные характеристики медленных (отклонения) и быстрых (колебания) изменений действующего значения напряжения, его формы и симметрии, изменений частоты.

ПКЭ: Основные:

-отклонение напряжения - разность между действительным и номинальным значениями напряжения

dU = U - U_ном , или dU = (U - U_ном)*100%/ U_ном

-размах измеряемого напряжения – отношение разности между следующими друг за другом экстремумами U_i и U_i+1.

dU = (U_i - U_i+1)*100%/(корень(2)* U_ном)

-доза колебаний напряжения

-коэф несинусоидальности кривой напряжения (Kнс) – отношение действующего значения гармонических составляющих напряжения от N-й до последней порядка N к номинальному значению междуфазного напряжения U_ном.

-коэф n-ой гармонической составляющей – отклонение действующего значения N-й гармонической составляющей напряжения U_(n) к номинальному значению междуфазного напряжения U_ном.

K_U(n) = U_(n)/ U_ном*100%

-коэф обратной последовательности – отношение действующего значения напряжения обратной последовательности основной частоты

K_2U = U₂₍₁₎/ U_ном*100%

-коэф нулевой последовательности – отношение действующего значения напряжения нулевой последовательности основной частоты к номинальному фазному напряжению

K_0U = U₀₍₁₎/ U_ном*100%

-длительность провала напряжения (до 0,9 U_ном).

Dt_п = t_к – t_н.

-импульсное напряжение – максимальное значение напряжения при резком его отклонении 9длительность фронта импульса не более 5 мс).

-отклонение частоты - разность между действительным и номинальным значениями частоты (резкопеременная нагрузка).

Df = f - f_ном , или Df = (f - f_ном)*100%/ f_ном

-коэф временного перенапряжения

Дополнительные:

-коэф амплитудной модуляции

-коэф небаланса фазных и междуфазных напряжений

72. Понятие о периодической и апериодической составляющих тока КЗ. Действующее значение тока КЗ, ударный ток, мощности КЗ:

Уравнение полного тока КЗ

Периодическая составляющая которая при рассматриваемых условиях является принужденным током с постоянной амплитудной составляющей

где – Zк полное сопротивление периодического амплитудного значения к участку цепи КЗ

I_mn амплитудное значение периодической составляющей тока.

Апериодическая составляющая тока - свободный ток, затухающий по экспоненте. Начальное значение определяется начальными условиями

i_a[0]=i_[0]-i_п[0]=I_м*sin(α-φ_н)-I_пм*sin(α-φ_к)

Максимальное мгновенное значение полного тока КЗ называется ударным током, его находят при наибольшем значении апериодической составляющей, считая, что он наступает приблизительно через пол периода с момента возникновения КЗ.

Действующим значением тока в произвольный момент ПП называют его величину определяемую как среднеквадратичное значение за один период Т, в середине которого находится рассматриваемый момент. В соответствии с этим определением при известной зависимости тока (i=f(t)) для действующего значения тока в момент Т:

Отключающую способность выключателя при номинальном его напряжении Uн характеризуют номинальным отключаемым током Iот.н или пропорциональной ему номинальной отключаемой мощности: ; соответственно, когда проверка выключателя производится по отключаемой мощности, последняя должна быть сопоставлена с так называемой мощностью короткого замыкания, которая независимо от вида КЗ определяется: