Аппараты низкого напряжения средней частоты

В установках средней частоты нашли широкое применение обычные аппараты, разработанные для установок с частотой 50 Гц. Из-за ярко выраженного поверхностного эффекта и эффекта близости при токах более 100 А нагрузки токоведущих элементов должны быть снижены на 20-50%, если не приняты специальные меры по снижению потерь.

Существенной особенностью аппаратов средней частоты на токи более 600 А является водяное охлаждение токоведущих элементов, так как применение естественного охлаждения влечет за собой чрезмерно большие размеры аппаратов. Автоматические выключатели в конструктивном плане практически не отличаются от аппаратов промышленной частоты.

Для включения и переключения обесточенных цепей используются рубильники и переключатели. На частоте 400 Гц с токами 100-400 А тепловые потери почти не возрастают по сравнению с работой на частоте 50 Гц, поэтому могут применяться обычные аппараты. У рубильников на 600 А при частоте 400 Гц номинальный ток должен быть снижен на 15%, на 1000 А – на 25%. В случае больших рабочих токов рекомендуется в электрических схемах включать двухполюсные рубильники бифилярно. В трехфазных сетях для устранения перекоса мощности желательно включать рубильники с чередованием и транспонированием фаз. Необходима замена в обычных рубильниках стальных деталей на детали из немагнитных материалов.

При частотах более 1000 Гц приходится значительно снижать номинальные токи, при этом необходимо производить пересчет для каждого элемента токоподвода в отдельности. Средний коэффициент добавочных потерь рассчитывается с учетом поверхности теплоотдачи каждого элемента.

Современные рубильники и переключатели имеют линейные контакты, это уменьшает требуемое контактное нажатие и обеспечивает самозачистку. Контактные поверхности в эксплуатации должны смазываться касторовым или цилиндровым маслом. На большие токи рубильники набираются из ряда элементов на 1000 А, причем подсоединение внешних проводов осуществляется к каждому элементу отдельно. Для обеспечения равномерного токораспределения между ветвями длина раздельных поэлементных присоединений должна быть не менее 0,5 м.

Для переключения цепей с номинальным напряжением до 2000 В без нагрузки используются одно- и двухполюсные разъединители ВЛПФ или ВЛДФ. Их рабочие токи достигают 630 А на частоте 8 кГц и 1100 А на 2,4 кГц (до 3 кА при водяном охлаждении). Разъединители имеют вспомогательные контакты для включения в цепи автоматического управления и защиты.

Для работы в цепях средней частоты применяются специальные контакторы, разработанные на частоты 50-400, 2500 и 8000 Гц и напряжение 1500 В. Эти контакторы отличаются от обычных более мощными дугогасительными устройствами, а также отсутствием в главной цепи деталей из черных металлов.

Гашение дуги при повышенной частоте затруднено, так как восстановление напряжения на расходящихся контактах после первого погасания дуги при переходе напряжения через нуль осуществляется с гораздо большей скоростью, чем при частоте 50 Гц. Процесс гашения дуги в этих контакторах длится до 500 полупериодов средней частоты, что является их недостатком.

При коммутации цепей индуктора в индукционных установках средней частоты контактор является элементом резонансного контура, где токи могут достигать нескольких тысяч ампер. Поэтому обычно используются четырехполюсные контакторы с двумя разрывами на полюс и специальными дугогасительными контактами. Для коммутации конденсаторных батарей в этих установках также применяются контакторы, но без ДУ, так как включение контакторов производится под напряжением, а отключение – при снятом напряжении.

Из специальных контакторов на средних частотах (50–10000 Гц) используются следующие типы. На частотах 50 – 400 Гц при напряжениях 380 В применяются контакторы серии КПТ. Их катушки питаются от источника постоянного тока напряжением 24, 110 и 220 В. Для установок с частотами 2,5 и 8 кГц и напряжениями 750 и 1500 В используются контакторы серии КВ. Их дугогасительные контакты заключены в асбоцементную камеру, токоведущие элементы охлаждаются водой. При токах более 1200 А обычно включаются в цепь два контактора. На этих же частотах можно применять и двухполюсные контакторы серии К-1000 открытого исполнения. Их номинальные токи составляют 800 А при частоте 8 кГц и 1200 А при 2,5 кГц, при водяном охлаждении параметры могут быть увеличены до 2,4 кА (рис. 7.10).

Рис. 7.10. Контактор серии К-1000 на средние частоты:

1 – основание; 2 – патрубки системы водяного охлаждения; 3 – замыкающие вспомогательные контакты; 4 – выпрямительное устройство; 5 – подвижные главные контакты; 6 – неподвижные главные контакты; 7 – выводные зажимы;

8 – замыкающие вспомогательные контакты; 9 – камера дугогашения;

10 – сердечник; 11 – втягивающая катушка; 12 – якорь магнитной системы

В каждом полюсе две пары контактов – главные и дугогасительные. Главные контакты полые и могут охлаждаться водой. Дугогасительные контакты закрыты дугогасительной камерой с решеткой, дополнительно имеется катушка с магнитопроводом для магнитного дутья, каждая пара контактов включена параллельно. Втягивающие катушки контакторов двухсекционные: одна секция работает только в момент включения, вторая удерживает якорь во включенном положении.

В установках индукционного нагрева, при нагревании металла или металлической детали в канальной или тигельной печи наведением переменных токов возможно использование специальных контакторов типа АС1, АС3 серий F и B, основные характеристики представлены в табл. 7.7. Эти контакторы специально приспособлены для интенсивной работы:

· в цепях постоянного тока: отключение цепи при заторможенном роторе двигателя, с отключением роторной цепи короткозамыкателем или без ее отключения;

· в цепях постоянного тока: включение высокоиндуктивных нагрузок электромагнита, генератора или типовой цепи возбуждения синхронного двигателя.

В зависимости от номинального тока гашение дуги осуществляется различными способами.

Таблица 7.7

Применяемые способы гашения дуги