Прочность межконтактного

Прочность материалов при изгибе, как уже было отмечено, зависит от скорости нарастания нагрузки. Поэтому определяют предел прочности как при статическом, так и при динамическом (ударном) изгибе.

Газотурбинные установки могут работать только на жидком или газообразном топливе, так как продукты сгорания твердого топлива, содержащие золу и механические примеси, оказывают вредное влияние на лопатки газовой турбины. В газотурбинных установках, так же как и в обычных паросиловых установках, тепловая энергия преобразуется в механическую в турбинах и механическая энергия — в электрическую в генераторах. Эта схема электромеханического преобразования энергии требует использования материалов, способных выдерживать большие механические нагрузки при больших частотах вращения вала турбины и высоких температурах. Ограниченная прочность материалов вынуждает использовать пар при температурах не выше 600°С, в то время как температура сжигаемого топлива достигает 2000°С. Сокращение разницы этих температур позволит существенно повысить КПД тепловых установок.

Помимо необходимой нагревостойкости изолирующих материалов, они должны удовлетворять ряду дополнительных требований, из которых главное значение имеют: а) высокая электрическая прочность материалов как при нормальной окружающей температуре, так и при рабочей температуре машины; б) стойкость изоли-

Оптопара состоит из излучателя (светодиод) и фотоприемника (фотодиод, фототранзистор или фототиристор), между ними включен оптический канал, передающий свет от излучателя к приемнику. Обозначение диодной оптопары, состоящей из светодиода и фотодиода, приведено на 1.20, д. В оптопарах полностью отсутствует электрическая и магнитная связь между излучателем и приемником. Электрическая прочность материалов, из которых изготавливают оптопары, позволяет передавать сигналы при разности потенциалов между излучателем и фотоприемником в несколько тысяч вольт. При этом полностью исключаются паразитные каналы передачи информации через собственные емкости, магнитное поле рассеяния и т. п. Недостатком диодной оптопары является малый коэффициент передачи по току /С1 = Д/вых/Д/вх.

чсскую п турбинах и механическая энергия—-в электрическую в генераторах. Эта схема электромеханического преобразования энергии обладает тем существенным недостатком, что необходимо использовать материалы, способные выдерживать большие механические нагрузки при высоких скоростях вращения вала турбины и высоких температурах. Ограниченная прочность материалов вынуждает использовать пар при температурах не выше 600° С, в то время как температура сжигаемого топлива достигает 2000° С. Сокращение разницы в этих температурах позволит существенно повысить к. п. д. тепловых установок.

хорошо отожженных массивных образцов и в несколько раз прочность материалов, подвергнутых холодной обработке. Это объясняется мелкокристаллической структурой и малой пластичностью. Тонкие пленки имеют более высокое сопротивление, причем с уменьшением толщины пленки увеличение удельного сопротив ления происходит по гиперболическому закону.

Так, ДВС, начиная с 1877 г., все более превосходят паровые машины и по компактности, и по экономичности. Поиски более эффективных конструкций паровых двигателей возвращают изобретателей и инженеров к турбинам. 100 лет назад Болтон, компаньон Уатта, высказал опасение, что турбина может вытеснить паровую машину, нанеся кампании ущерб. Уатт отвечал: «О каком ущербе может идти речь, если пока без помощи бога нельзя заставить рабочие части двигаться со скоростью 1000 футов в секунду». И действительно, недостаточная прочность материалов, малая точность обработки деталей и другие причины не позволяли приступить к разработке турбин до конца XIX в.

87. Лебедев А. А. О критериях прочности и конструкционных материалов при сложном напряженном состоянии в условиях низких температур // Прочность материалов и конструкций. Киев: Наукова думка, 1975. С.222-237.

88. Биргер И. А. Конструкционная прочность материалов и деталей газотурбинных двигателей. М.: Машиностроение, 1981.

Оптопара состоит из излучателя (светодиод) и фотоприемника (фотодиод, фототранзистор или фототиристор), между ними включен оптический канал, передающий свет от излучателя к приемнику. Обозначение диодной оптопары, состоящей из светодиода и фотодиода, приведено на 1.20, д. В оптопарах полностью отсутствует электрическая и магнитная связь между излучателем и приемником. Электрическая прочность материалов, из которых изготавливают оптопары, позволяет передавать сигналы при разности потенциалов между излучателем в фотоприемником в несколько тысяч вольт. При этом полностью исключаются паразитные каналы передачи информации через собственные емкости, магнитное поле рассеяния и т. п. Недостатком диодной оптопары является малый коэффициент передачи по току Я; = Д/вых/Д^вх.

шается хрупкость и снижается прочность материалов. Влияние этих

поверхности контактов снижает электрическую прочность межконтактного промежутка.

среза, что достигается путем введения в контактныи материал соответствующих добавок (металлов с малой температурой кипения). В последнее время большое внимание уделяется разработке новых контактных материалов для вакуумных выключателей с малым газосодержанием, обеспечивающих высокую электрическую прочность межконтактного промежутка.

После обрыва тока в выключателе электрическая прочность межконтактного промежутка постепенно возрастает в связи с расхождением контактов. На 23-1 показаны зависимости пробивного напряжения между контактами от времени, прошедшего после обрыва тока, для воздушных и масляных выключателей ПО кВ.

Если в процессе расхождения контактов окажется, что восстанавливающееся напряжение между контактами выше, чем прочность межконтактного промежутка, то возникнет пробой промежутка, т. е. повторное включение цепи. Следующий обрьш тока произойдет при переходе тока через нуль или при срезе тока в случае отключения малых токов. Таким образом, коммутация отключения может представлять собой серию чередующихся отключений и включений, происходящих до тех пор, пока при полном расхождении контактов дуга окончательно не оборвется.

Основными недостатками МК являются их сравнительно малая коммутационная и перегрузочная способность, а также низкая электрическая прочность межконтактного промежутка. Коммутационная способность первых отечественных герконов составляла 15-60 Вт, максимальное напряжение 220 В. Выполняется большой объем работ по совершенствованию их конструкций, повышению коммутационной способности.

Маслонаполненные колонны герметизированы и находятся под избыточным давлением газа (азота или воздуха). Избыточное давление поддерживает высокую электрическую прочность межконтактного промежутка, повышает износостойкость контактов, обеспечивает надежное отключение как токов КЗ, так и емкостных токов ненагруженных линий электропередачи. Избыточное давление создается сжатым газом, который подается от баллонов или компрессора, перед вводом выключателя в эксплуатацию и сохраняется без пополнения до очередной ревизии.

Они имеют высокое быстродействие (допускают частоту включений до 100 Гц), большой ресурс (107-109 срабатываний), высокую надежность, обеспечивают коммутацию весьма малых токов при малых напряжениях (единицы микроампер при напряжении несколько милливольт), могут применяться во взрывоопасной аппаратуре, допускают эксплуатацию при любом положении в пространстве и при большом диапазоне изменения температуры (от —60 до +125 °С). Основными недостатками МК являются их сравнительно малая коммутационная (до 15-60 Вт) и перегрузочная способность и низкая электрическая прочность межконтактного промежутка.

После обрыва тока при расхождении контактов выключателя электрическая прочность межконтактного промежутка возрастает. Если скорость возрастания восстанавливающегося напря-

Процесс отключения в вакуумном выключателе протекает следующим образом. В момент расхождения контактов площадь их соприкосновения уменьшается, плотность тока резко возрастает, металл контактов плавится и испаряется в вакууме. При этом между контактами образуется проводящий мостик, состоящий из паров металла электродов. Загорается так называемая вакуумная дуга, которая гаснет при первом же переходе тока через нуль. Электрическая прочность вакуума восстанавливается очень быстро, так как малая плотность газа в колбе выключателя обусловливает исключительно высокую скорость диффузии электрических зарядов из ствола дуги. Уже через 10 мкс после перехола тока через нуль электрическая прочность вакуума достигнет своего полного значения 100 МВ/м. Если к этому времени раствор контактов окажется достаточным для того, чтобы электрическая прочность межконтактного промежутка стала больше восстанавливающегося напряжения, дуга погаснет окончательно. В противном случае произойдет повторный пробой промежутка и повторное зажигание дуги.

7-7. Электрическая прочность межконтактного промежутка при различных способах гашения дуги

В некоторых случаях в сетях с глухозаземленной нейтралью возникает наложение к. з. на незакончнвшееся отключение тока холостого хода трансформатора. Вероятность такого наложения достаточно велика, так как именно при отключении малого индуктивного тока возникают перенапряжения, могущие перекрыть искровой промежуток на вводах трансформатора и перевести таким образом это незавершенное отключение малого тока в отключение очень большого тока к. з. Выключатель будет поставлен перед внезапной необходимостью справиться с такой тяжелой аварией. При наличии на зажимах трансформатора вентильного разрядника отключение будет легким, так как выключателю придется отключать только сопровождающий ток. Без вентильного разрядника с подобной аварией удовлетворительно могут справиться только выключатели, способные восстанавливать электрическую прочность межконтактного промежутка сразу же после размыкания контактов Таким свойством обладают воздушные выключатели. Масляные выключатели могут произвести успешное отключение в подобных случаях только при наличии у них устройств принудительного дутья.