Воздушные выключатели

В виде четырехполюсников могут быть представлены линии передачи, трансформаторы с ферромагнитными сердечниками, воздушные трансформаторы и ряд других электротехнических устройств.

В большинстве типов трансформаторов обмотки размещены на ферромагнитном сердечнике, который служит для концентрации магнитного поля и усиления магнитной связи между обмотками. Однако при высоких частотах, чаще всего в радиоаппаратуре, применяют трансформаторы без сердечника (воздушные).

Вследствие большого магнитного рассеяния у таких установок cos q> = 0,03 -т- ОД, поэтому для компенсации реактивной мощности устанавливают батареи конденсаторов. Для / < 8 кГц такие трансформаторы изготовляют с ферромагнитным сердечником. При более высоких частотах применяют ферритовые магнитопроводы или воздушные трансформаторы.

На радиочастотах используются воздушные трансформаторы, имеющие одновитковую вторичную обмотку из медного листа, а внутри нее — много-витковую первичную спираль. Трансформаторы просты по конструкции и поставляются совместное генератором. Регулирование &тр не предусмотрено (только смена обмотки), КПД зависит от сопротивления и коэффициента мощности нагрузки и при cos (р2 — 0,05 составляет 75—85% . Основной недостаток воздушных трансформаторов — большая собственная реактивная мощность. Отношение реактивных мощностей на входе и в нагрузке равно 3—5, что приводит к завышению мощности конденсаторной батареи и к добавочным потерям в контурах. В мощных установках высокочастотной сварки используются трансформаторы с незамкнутым магнитопроводом из ферритовых стержней [42]. Трансформаторы с ферритовым магнитопроводом более чувствительны к изменению сопротивления нагрузки и дают наилучший эффект при работе на примерно постоянную нагрузку, что и имеет место в установках непрерывной сварки.

При частотах / ;> 66 кГц используются ламповые генераторы и воздушные трансформаторы, имеющие более низкий КПД. Поэтому при закалке на глубину хк>2 мм безусловно следует использовать средние частоты. Радиочастоты следует использовать при як<2 мм, а также для универсальных установок малой производительности, предназначенных для термообработки широкой номенклатуры деталей. Более сложен вопрос выбора частоты для закалки деталей сложной формы (зубчатых колес, кулачков и др.). Если, например, требуется закалить зубчатое колесо по всему контуру, то на первый взгляд кажется необходимым, чтобы удельная мощность была

Колебательные контуры содержат мощные керамические конденсаторы, с единичной мощностью до 1500 кВ-А. Для сварочных головок разработаны специальные понижающие трансформаторы. Из-за высокого первичного напряжения (до 10 кВ) межобмоточ-пый зазор приходится брать большим и обычные воздушные трансформаторы получаются с малым коэффициентом связи, поэтому их собственная реактивная мощность в 3—4 раза превышает реактивную мощность нагрузки.

Трансформатор в простейшем случае представляет собой две индуктивно связанные обмотки при сильной связи между ними, если обмотки надеты на общий ферромагнитный сердечник (7-15,а). Впрочем, при высоких частотах применяют и воздушные трансформаторы, т. е. не содержащие ферромагнитных сердечников. Практическое значение, трансформаторов

Фильтры присоединения представляют собой воздушные трансформаторы с регулированием, во вторичную обмотку которых включен конденсатор. Фильтр совместно с конденсатором связи, около которого он устанавливается, образует полосовой фильтр, пропускающий только токи необходимой полосы частот. В пределах этой полосы реактивные сопротивления элементов могут компенсировать друг друга. Кроме того, фильтр присоединения заземляет нижнюю обкладку конденсатора связи для прохождения токов промышленной частоты (исключает их попадание в приемник) и производит согласование (уравнивание) входного сопротивления is. ч. кабеля с входным сопротивлением линии. Согласование входных сопротивлений элементов канала предотвращает возникновение больших потерь энергии за счет отражений в. ч. волн.

В простейшем случае ( 12-1) трансформатор имеет одну первичную обмотку /, к которой подводится электрическая энергия, и одну вторичную обмотку 2, от которой энергия отводится к потребителю (нагрузке). Передача энергии из одной обмотки в другую производится путем электромагнитной индукции. Для усиления электромагнитной связи между обмотками последние обычно располагаются на замкнутом ферромагнитном магнитопро-воде ,?. При частоте / <; 150 Гц магнитопровод изготовляется из листов электротехнической стали толщиной 0,35—0,50 мм. При более высоких частотах применяется более тонкая листовая сталь. При частоте порядка 100 кГц и выше потери на гистерезис и вихревые токи в подобном магнитопроводе становятся чрезвычайно большими, и в этом случае применяются трансформаторы без ферромагнитного магнитопровода (так называемые воздушные трансформаторы). Высокочастотные трансформаторы весьма малой мощности ДЛЯ радиотехнических, СЧеТНС-решаЮЩИХ И ДРУГИХ УСТРОЙСТВ Изготовляются также с магнитопроводами из ферритов, которые представляют собой особый вщ, магнитодиэлектриков с малыми магнитными потерями.

В простейшем случае ( 12-1) трансформатор имеет одну первичную обмотку /, к которой подводится электрическая энергия, и одну вторичную обмотку 2, от которой энергия отводится к потребителю (нагрузке). Передача энергии из одной обмотки в другую производится путем электромагнитной индукции. Для усиления электромагнитной связи между обмотками последние обычно располагаются на замкнутом ферромагнитном магнптопро-воде 3. При частоте / < 150 Гц магнитопровод изготовляется из листов электротехнической стали толщиной 0,35—0,50 мм. При более высоких частотах применяется более тонкая листовая сталь. При частоте порядка 100 кГц и выше потери на гистерезис и вихревые токи в подобном магнитопроводе становятся чрезвычайно большими, и в этом случае применяются трансформаторы без ферромагнитного магнитопровода (так называемые воздушные трансформаторы). Высокочастотные трансформаторы весьма малой мощности для радиотехнических, счетно-решающих и других устройств изготовляются также с магнитопроводами из ферритов, которые представляют собой особый вид магнитодиэлектриков с малыми магнитными потерями.

ваемой детали. Обычно закалочный индуктор имеет один-два витка и подключается к источнику питания через понижающий (закалочный) трансформатор, рассчитанный на данную частоту. Закалочные трансформаторы на средние частоты имеют магнитопровод и позволяют ступенчато регулировать вторичное напряжение в широких пределах. На высоких частотах применяются воздушные трансформаторы с плавным регулированием вторичного напряжения. В установках непрерывного действия имеются также механизмы транспортировки деталей через индуктор и через охлаждающее устройство. Пример общего вида ИУПЗ средней частоты (без источника питания) приведен на 60.48.

Способ охлаждения силовых трансформаторов имеет в соответствии с ГОСТ 11677 — 85 буквенное обозначение и зависит от вида изолирующей и охлаждающей среды. Различаются масляные и сухие (воздушные) трансформаторы, трансформаторы, заполненные жидким негорючим диэлектриком, трансформаторы с литой и с элегазовой изоляцией.

Выключатели высокого напряжения служат для включения и отключения линии электропередачи или отдельных высоковольтных потребителей дежурным персоналом, а также для автоматического отключения при коротких замыканиях и других аварийных режимах. При размыкании контактов высоковольтных выключателей вследствие высокого напряжения и большой мощности между ними возникает электрическая дуга большой разрушительной силы, особенно при отключении линии при коротком замыкании. Для гашения дуги выключатели снабжены специальными дугогасительными устройствами. В противном случае -электрическая дута при отключении могла бы разрушить контакты и вывести из строя весь выключатель. Применяются многообъемные и малообъемные масляные выключатели различных конструкций. В настоящее время широко распространены воздушные выключатели, в которых гашение

Для управления электротехническими устройствами необходимо болыше число различных аппаратов. В зависимости от назначения их можно разделить на две основные группы: коммутационные аппараты (высоковольтные выключатели, разъединители, контакторы и др.) и защитные аппараты (автоматические воздушные выключатели, плавкие предохранители, различные реле и разрядники для защиты от перенапряжений).

16.3. АВТОМАТИЧЕСКИЕ ВОЗДУШНЫЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ

Выключатели высокого напряжения должны отключать электроустановки болышй мощности, а также цени высокого напряжения при больших токах короткого замыкания (более 50 кА). Такой выключатель представляет собой сложное электротехническое устройство, к которому предъявляются повышенные требования к электродинамической (по отношению к электродинамическим силам) и термической стойкости. Различают масляные и воздушные выключатели высокого напряжения.

Для высоких напряжений, начиная с 35 кВ, преимущественно применяются воздушные выключатели (выключатели со сжатым воздухом). В них один или оба расходящихся контакта выполняются полыми, а сжатый воздух при давлении 0,7—2 МПа через полости контактов создает мощное воздушное дутье и сдувает дугу с рабочей поверхности контактов. По сравнению с масляным выключателем воздушный имеет меньшие массу и время отключения, но для его работы необходим источник сжатого очищенного и просушенного воздуха • - компрессор.

16.3. Автоматические воздушные выключатели..................261

Дуга, возникающая при размыкании контактов в защищаемой цепи, гасится в окружающей среде, поэтому эти автоматы называют воздушными. В настоящее время широкое распространение получили одно-, двух-и трехполюсные воздушные выключатели.

Воздушные выключатели

В этих выключателях дуга гасится струей сжатого воздуха, поступающего в зону горения дуги под давлением до 2,0—3,2 МПа. При этом давлении и температуре 20° С воздух движется со скоростью около 300 м/с и интенсивно удаляет ионизированные частицы из дугового промежутка, создавая в нем высокую электрическую прочность, при которой восстанавливающееся напряжение не в состоянии вновь вызвать дуговой разряд после его прекращения при переходе тока через нулевое значение. Время гашения дуги в воздушных выключателях соответствует длительности одного периода (0,02 с), а полное время отключения составляет 0,06—0,08 с. Воздушные выключатели требуют специального компрессорного и пневматического хозяйства. Но их малый вес, удобство транспортировки н обслуживания, полная пожаробезопасность привели к тому, что эти выключатели получили широкое распространение в энергосистемах.

На объектах нефтяной и газовой промышленности воздушные выключатели находят применение в распределительных устройствах напряжением 35 и ПО кВ.

В РУ напряжением 330 кВ и выше применяются воздушные выключатели, а в РУ напряжением 220—35 кВ — малообъемные масляные и элегазовые выключатели.