Меню

Срез тока что это

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Срез — ток

Срез тока сопровождается, как и в других выключателях, перенапряжениями. [1]

Срез тока при отключении индуктивной цепи может привести к перенапряжению, опасному для оборудования. [2]

Если срез тока происходит на максимуме ( i0IM), то при сдвиге фаз между током и напряжением в 90 можно считать, что напряжение на индуктивности в этот момент будет равно нулю. [3]

Понятие срез тока употребляют обычно, характеризуя режим внезапного уменьшения тока в выключателе до нулевого значения в момент времени, отличный от момента естественного перехода тока через нуль. [5]

После среза тока в выключателе возникает колебательный процесс в контуре L Сэ, при котором происходит обмен энергиями между L и Сэ. [6]

После среза тока электромагнитная энергия начинает переходить в электростатическую энергию заряда емкости Ci и напряжение будет увеличиваться. [7]

При срезе тока , например при той же величине / о, в момент, соответствующий его повышению, направления напряжения UQ и тока / о будут одинаковыми. [9]

Чем обусловлен срез тока , к чему это может привести и какие меры необходимо предпринять для снижения тока среза. [10]

По новейшим данным срез тока объясняется наложением на ток дуги высокочастотных колебаний в контуре LC рис. 4 — 39), состоящем из находящихся по обе стороны выключателя емкостей С / и С2 и индуктивности LK, связывающей эти емкости. [11]

Такой внезапный обрыв называется срезом тока . Срез тока может происходить как при увеличении тока по синусоиде, так и при его уменьшении. Амплитудные значения токов высокой частоты могут превосходить мгновенные значения токов промышленной частоты. Поэтому при противоположных направлениях этих токов возможны образования нулевых значений тока и, следовательно, погасание дуги до естественного перехода тока через нуль. [12]

Таким образом, в момент среза тока освобождается запас электромагнитной энергии Дом, которая расходуется в дуговом промежутке на дуговой разряд и на заряд емкостей, связанных с отключаемым контуром. Если срез тока происходит с очень кратковременной дугой или практически без дуги можно считать, что весь запас энергии Дом идет на заряд емкости Ст. Поэтому могут возникнуть большие перенапряжения, опасные для изоляции установки или обмотки трансформатора. [13]

Рассмотренный здесь упрощенный случай процесса среза тока , когда до среза дуга спокойно горит, а после среза источник окончательно отделяется от индуктивности, возможен и в действительных условиях. [14]

Источник

Принцип работы и устройство вакуумных выключателей высокого напряжения

date image2015-03-20
views image1308

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

Процесс отключения в вакуумном выключателе протекает сле­дующим образом. В момент расхождения контактов площадь их соприкосновения уменьшается, плотность тока резко возрастает и 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 перехода тока через нуль электрическая прочность вакуума достигает 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.

При отключении вакуумным выключателем малых токов (не­сколько ампер или десятков ампер) может произойти преждевре­менное снижение тока до нуля до естественного перехода тока через нуль (срез тока), что объясняется очень быстрой деионизацией меж­контактного промежутка. Срез тока сопровождается, как и в дру­гих выключателях, перенапряжениями.

Для надежности работы вакуумного выключателя и увеличения срока его службы весьма существенной является износостойкость контактов, которые распыливаются во время горения дуги. При очень сильном распылении металла контактов может образоваться такое количество паров металла, что гашение дуги окажется невоз­можным. Опыт показал, что наиболее сильное распыление наблю­дается у контактов из латуни и меди. Тугоплавкие металлы, такие, как вольфрам или молибден, распыливаются сравнительно мало. С увеличением отключаемого тока распыливание металла кон­тактов растет, причем быстрее, чем увеличивается ток.

Таким образом, для повышения отключающей способности ва­куумного выключателя необходимо применять наиболее тугоплав­кие материалы для контактов.

С другой стороны, повышение тугоплавкости контактов увеличи­вает ток среза, что неблагоприятно сказывается на отключениях, вызывая опасные перенапряжения. Наибольший ток среза возни­кает при контактах из вольфрама, и он в 2,5 раза меньше при кон­тактах из меди.

Следовательно, для надежной работы вакуумных выключателей необходимы специальные материалы, обеспечивающие отключения больших токов и имеющие малый ток среза. К сожалению, метал­лов, удовлетворяющих одновременно обоим требованиям, нет, и поэтому широкое распространение получили вольфрам и молибден, которые допускают отключение токов свыше 4 — 5 кА, хотя при этом и возникают большие токи среза.

Читайте также:  Сроки поверки трансформаторов тока тти 30

Современные вакуумные выключатели рассчитаны на отключение токов в пределах от 1,0 до 8,0 кА при напряжениях 3 — 20 кВ. Дуго-гасительная камера вакуумного выключателя представляет собою герметический вакуумный сосуд из металла и стекла, в котором поддерживается вакуум 10 -4 Па. Корпус камеры может быть изго­товлен не только из стекла, но и из других изоляционных материа­лов, которые вакуумно-плотно свариваются с металлом.

Внутри корпуса находятся два контакта — подвижный, соеди­ненный с корпусом при помощи сильфона, и неподвижный. Ход кон­тактов составляет всего 10 — 15 мм. Срок службы камеры (ресурс) очень велик – 100 — 250 тыс. операций. Для некоторых типов ка­мер ресурс составляет до 2 млн. операций включения и отклю­чения.

2.Индукционные, канальные и тигельные печи, устройство, расчет активной и пол­ной мощности.

По устройству канальная печь напоминает конструкцию силово­го понижающего трансформатора, первичной обмоткой которого явля­ется индуктор, а вторичной — расплавленный металл в виде замкну­того канала.

Индукционная канальная печь (рис.5.5) состоит из футерован­ной ванны 1, футерованной крышки 2, трех или шести индукционных единиц 3. В состав индукционной единицы входит индуктор — 4, магнитопровод 5, подовый камень 6, плавильный канал 7.

Канал может быть круглым, прямоугольным и овальным. Кожух печи выполняют из листовой стали, в печи имеются дверцы для обслуживания и сливной носок. Печь снабжена механизмом наклона для слива металла. Футеровку ванны печи выполняют из огнеупорных кирпичей. Индуктор выполняется из медных трубок, при больших мощностях (больше 250 кВт) трубки охлаждаются водой. Для изго­товления индуктора применяют трубки круглого или прямоугольного сечений, а также трубки специального профиля с утолщенной сторо­ной, обращенной наружу — к каналу с металлом.

Под действием эдс в канале с металлом возникает пере­менный ток , который разогревает металл. Тепловая энергия, вы­деляемая в металле под действием тока, определяется по выра­жению: Q=I2 2 r2τ,

где r2— активное сопротивление металла в канале. Ом; τ -время протекания тока I2 через канал.

Активная мощность печи, необходимая для расплавления метал­ла, массой Gm, за время τ пл, определяется по формуле: P1 = Gm Сэм/τ плηП,

где Сэм — энтальпия металла при температуре разливки, Вт. ч/кг;

ηП — общий кпд печи, берется по таблицам, составленным из практики эксплуатации печей.

Полная мощность, подводимая к индуктору, определяется по выражению

где I1 ток индуктора; cosφ — естественный косинус фи пе­чи.

Активную мощность, выделяемую в канале, определяем по выра­жению:

где PЭП — электрические потери в индукторе, Вт. Электрические потери индуктора состоят из потерь в меди Рм и потерь в стали индуктора Рс:

Потери в меди и стали индуктора определяются по выражениям:

где r — активное сопротивление индуктора. Ом; рс — удельные потери в стали, Вт/кг; Gc — масса магаитопровода индуктора, кг. Сила тока в канале определяется по выражению

При сливе металла часть его остается в печи, во избежание замораживания ИКП. Если из печи вылить весь жидкий металл и заг­рузить холодную шахту, то она не расплавится, так как вторичная цепь будет разомкнута. Невозможность полного слива металла ус­ложняет переход от одной марки к другой, так как приходится про­водить несколько промежуточных промывочных плавок. Взаимодейс­твие тока индуктора с током, протекающим в металле (канале) печи, вызывает электродинамические силы, перемешивающие металл.

От воздействия тока в канале с магнитным потоком, создавае­мым этим же током, возникает сжимающий эффект, проявляющийся в сжимающем усилии, действующем на жидкий металл. При сильных маг­нитных полях усилия настолько велики, что могут вызывать пережа­тие металла в канале и прекращение протекания тока. Усилию сжа­тия противодействует статическое давление столба металла в кана­ле и вне его. В начале плавки давление столба металла в канале невелико, поэтому плавку начинают на небольших токах. По мере расплавления металла давление столба металла увеличивается, уве­личивают и ток индуктора. Для регулирования мощности тока ин­дуктора ИКП снабжаются многоступенчатыми электропечными транс­форматорами.

В ИКП плавят чугун, медь, алюминий, цинк, латунь, бронзу и другие металлы. Выпускают ИКП емкостью от 0,4 до 160 т жидкого металла. Кроме ИКП с вертикальным каналом выпускается и печи с горизонтальным каналом. Они обладают большей стойкостью футеров­ки ванны и канала.

Индукционные тигельные печи

Индукционная тигельная печь (рис.5.8) состоит из тигеля 1, индуктора 2, футерованной крышки 3, кожуха 4, расплавленного ме­талла 5. Принцип действия индукционной тигельной печи (ИТИ) основан на поглощении электромагнитной энергии материалом шихты. Распределение энергии в шихте зависит от частоты тока, гео­метрических соотношений диаметра тигля и диаметра индуктора, размеров и электрофизических свойств шихты.
Читайте также:  Особенности электрической дуги переменного тока

Неравномерное расп­ределение энергии по сечению шихты ускоряет нагревание и расп­лавление шихты.

Энергия концентрируется в отдельных, прилежащих к стенкам тигля, слоях, вызывая их быстрое расплавление. Поскольку при изменении температуры изменяются как гео­метрические размеры сплавляемых друг с другом кусков металла, так и их магнитная проницаемость и удельное электрическое сопротив­ление, то частота тока выбирается из условий оптимального режима плавки, при которых процесс расплавления идет быстрее.

ИТП по частоте источника питания подразделяются на: а) печи промышленной частоты; б) печи средней частоты (150-12000 Гц) с питанием от машинных и тиристорных преобразователей частоты; в) печи высокой частоты (66 кГц и более) с питанием от ламповых и полупроводниковых генераторов.

Отсутствие канала упрощает конструкцию печи, позволяет пол­ностью сливать металл, облегчает осмотр и ремонт футеровки. ИТП получили распространение в металлургии спецсталей м сплавов. От­сутствие концентрированных источников тепла, углеродосодержащих электродов, позволяет получать стали и сплавы высокой степени чистоты по углероду и газам. Электродинамическое движение метал­ла обеспечивает получение однородного сплава с заданным химичес­ким составом. Однако в ИТП шлаки малоэффективны, так как нагре­ваются от металла. ИТП выпускаются емкостью 0, 06 — 60 т жидкого металла.

Мощность, которую необходимо подвести к индуктору для расп­лавления металла массой GM и перегреве расплава до конечной тем­пературы tMK, определяется по формуле

где Рпол — полезная мощность, необходимая для нагрева, расплавления шихты и перегрева расплава, Вт; ΣРМП — суммарные тепловые потери печи, Вт.

Суммарные тепловые потери печи состоят из тепловых потерь через стены, под, крышку тигля и тепловых потерь излучением, методика их расчета изложена в [6].

Полезная мощность определяется по выражению

где смк — температура плавления металла, °С; tШ — начальная температура шихты; °С; Сш — удельная теплоемкость шихты, Вт.ч/кг*°С; Сж — удельная теплоемкость жидкого расплава, Вт.ч/кг*°С; λМП — скрытая теплота плавления, Вт.ч/кг.

Полная мощность, подводимая к индуктору, определяется по выражению (5.20), активная мощность, выделяющаяся в тигле,- по выражению (5.21). Активная мощность P1 может быть определена также по выражению

где ηЭМ — соответственно, электрический и тепловой кпд печи.

Источник

Краткие теоретические сведения о перенапряжении

В соответствии с современными представлениями о переходных процессах, связанных с коммутацией вакуумных выключателей (ВВ), существует четыре механизма возникновения коммутации перенапряжения (КП).

1.1.1. Срез тока

Явление среза тока в высоковольтных выключателях было обнаружено сразу после начала использования вакуумных выключателей. Долгое время срез тока считался единственной причиной возникновения перенапряжения при коммутации вакуумными выключателями индуктивных нагрузок.

Срез тока и механизм развития перенапряжения от среза тока не являются особенностью вакуумных выключателей, они характерны для всех коммутационных аппаратов со значительной дугогасящей способностью.

Суть явления среза тока для вакуумных выключателей состоит в следующем. При отключении переменного тока, если момент начала разведения контактов не совпадает с нулем тока промышленной частоты, между контактами аппаратов загорается дуга. Дуга между контактами вакуумного выключателя горит в парах металла контактов. Концентрация паров металла случайна и уменьшается при снижении тока до нуля. При достижении током естественного нуля концентрация пара становится недостаточной для поддержания горения дуги и она гаснет.

В вакуумных выключателях нестабильность дуги связана прежде всего с природой контактного материала, а уровень тока среза зависит от контактного материала, а также от уровня и формы отключаемого тока.

Кроме того, в вакуумных выключателях срез тока происходит за чрезвычайно короткое время, что воспринимается сетью как мгновенный переход выключателя из состояния «включено» в состояние «отключено».

Таким образом, срез тока вакуумного выключателя – практически мгновенный обрыв малого тока до перехода через нуль, происходящий из-за внутренней неустойчивости вакуумной дуги (рис. 1, ich – уровень тока среза).

Рис. 1. Осциллограмма среза тока

Коммутационное перенапряжение от среза тока тем меньше, чем ниже уровень тока среза ich и меньше волновое сопротивление присоединения.

К существенному снижению уровня коммутационного перенапряжения при срезе тока могут привести множественные пробои межконтактного
промежутка (рис. 2), в результате которых часть магнитной энергии, оставшейся в индуктивности нагрузки после среза тока, возвращается в источник.

Механизм этого явления выглядит следующим образом. После среза
тока (одновременно с повышением напряжения на нагрузке) на контактах
вакуумного выключателя начинает восстанавливаться напряжение и с увеличением межконтактного расстояния повышается прочность межконтактного промежутка.

Если скорость повышения напряжения на контактах высоковольтного выключателя значительна и превосходит скорость увеличения прочности межконтактного промежутка, то наступает момент, когда напряжение на контактах превосходит прочность межконтактного промежутка – происходит пробой
(см. рис. 2, момент t1), начинается переходный процесс перезаряда суммарной емкости кабеля Ck, нФ, и нагрузки Cн, нФ, через индуктивность кабеля Lk, мГ, и емкость источника Cu. Через контакты после пробоя протекает суммарный ток ihf, состоящий из убывающего тока промышленной частоты ip и тока высокой частоты.

Читайте также:  Сила тока в электрических цепях автомобиля

Вакуумный промежуток имеет высокую способность
отключать высокочастотный ток, поэтому в некоторый случайный момент t2 при очередном переходе суммарного тока через нуль дуга гаснет. Нагрузка
воспринимает отключение суммарного тока как срез составляющей промышленной частоты ip, вслед за которым следует процесс восстановления напря­жения (см. рис. 2 – между моментами t2 и t3). Снова существует вероятность пробоя межконтактного промежутка – так называемого повторного пробоя (см. рис. 2, момент t3), но даже если он не происходит, то теперь амплитуда восстанавливающего напряжения на нагрузке оказывается меньше, чем амплитуда напряжения от первоначального среза Um1, так как ip

Источник



Срез тока что это

Цель работы: ознакомление с механизмами возникновения перенапряжения при коммутации вакуумных выключателей; изучение конструкции, технических характеристик и основных параметров вакуумного выключателя серии ВВ/ TEL.

Перечислить механизмы возникновения перенапряжения. Дать объяснение возникновению перенапряжения.

В соответствии с современными представлениями о переходных процессах, связанных с коммутацией вакуумных выключателей (ВВ), существует четыре механизма возникновения коммутации перенапряжения (КП).

Явление среза тока в высоковольтных выключателях было обнаружено сразу после начала использования вакуумных выключателей. Долгое время срез тока считался единственной причиной возникновения перенапряжения при коммутации вакуумными выключателями индуктивных нагрузок.

Срез тока и механизм развития перенапряжения от среза тока не являются особенностью вакуумных выключателей, они характерны для всех коммутационных аппаратов со значительной дугогасящей способностью.

Суть явления среза тока для вакуумных выключателей состоит в следующем. При отключении переменного тока, если момент начала разведения контактов не совпадает с нулем тока промышленной частоты, между контактами аппаратов загорается дуга. Дуга между контактами вакуумного выключателя горит в парах металла контактов. Концентрация паров металла случайна и уменьшается при снижении тока до нуля. При достижении током естественного нуля концентрация пара становится недостаточной для поддержания горения дуги и она гаснет.

В вакуумных выключателях нестабильность дуги связана прежде всего с природой контактного материала, а уровень тока среза зависит от контактного материала, а также от уровня и формы отключаемого тока.

Кроме того, в вакуумных выключателях срез тока происходит за чрезвычайно короткое время, что воспринимается сетью как мгновенный переход выключателя из состояния «включено» в состояние «отключено».

Таким образом, срез тока вакуумного выключателя – практически мгновенный обрыв малого тока до перехода через нуль, происходящий из-за внутренней неустойчивости вакуумной дуги (рис. 1, ich – уровень тока среза).

Коммутационное перенапряжение от среза тока тем меньше, чем ниже уровень тока среза ich и меньше волновое сопротивление присоединения.

К существенному снижению уровня коммутационного перенапряжения при срезе тока могут привести множественные пробои межконтактного промежутка (рис. 2), в результате которых часть магнитной энергии, оставшейся в индуктивности нагрузки после среза тока, возвращается в источник.

Рисунок 1 — Осциллограмма среза тока

М еханизм этого явления выглядит следующим образом. После среза тока (одновременно с повышением напряжения на нагрузке) на контактах вакуумного выключателя начинает восстанавливаться напряжение и с увеличением межконтактного расстояния повышается прочность межконтактного промежутка.

Если скорость повышения напряжения на контактах высоковольтного выключателя значительна и превосходит скорость увеличения прочности межконтактного промежутка, то наступает момент, когда напряжение на контактах превосходит прочность межконтактного промежутка – происходит пробой (см. рис. 2, момент t1), начинается переходный процесс перезаряда суммарной емкости кабеля Ck, нФ, и нагрузки Cн, нФ, через индуктивность кабеля Lk, мГ, и емкость источника Cu. Через контакты после пробоя протекает суммарный ток ihf, состоящий из убывающего тока промышленной частоты ip и тока высокой частоты.Вакуумный промежуток имеет высокую способность отключать высокочастотный ток, поэтому в некоторый случайный момент t2 при очередном переходе суммарного тока через нуль дуга гаснет. Нагрузка воспринимает отключение суммарного тока как срез составляющей промышленной частоты ip, вслед за которым следует процесс восстановления напря­жения (см. рис. 2 – между моментами t2 и t3). Снова существует вероятность пробоя межконтактного промежутка – так называемого повторного пробоя (см. рис. 2, момент t3), но даже если он не происходит, то теперь амплитуда восстанавливающего напряжения на нагрузке оказывается меньше, чем амплитуда напряжения от первоначального среза Um1, так как ip 1 / 3 1 2 3 > Следующая > >>

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Источник