Pollife.ru

Стройка и ремонт
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Электромагнитный выключатель

Электромагнитный выключатель

Электромагни́тный выключа́тель — высоковольтный коммутационный аппарат, в котором гашение электрической дуги производится взаимодействием плазмы дуги с магнитным полем (т. н. магнитным дутьём) в дугогасительных камерах с узкими щелями (прямыми или извилистыми) или с камерами с дугогасительными решётками.

Принцип магнитного гашения дуги широко применяется в низковольтной коммутационной аппаратуре (автоматических выключателях, контакторах).

Содержание

Устройство [ править | править код ]

Электромагнитный выключатель состоит из рамы, на которой установлены на изоляторах три полюса, связанные с включающим валом диэлектрическими тягами. Каждый полюс состоит из подвижных и неподвижных контактов, на каждом из них установлена пара основных и дугогасительных контактов из металлокерамики. Сверху контактов установлена дугогасительная камера из дугостойкого материала (асбест) и керамических или стальных, покрытых слоем меди, дугогасительных пластин. Снаружи камеру охватывает П-образный магнитопровод, на которую надета дугогасительная катушка, подключаемая с одной стороны к силовой шине с неподвижным контактом, а другой — к дугогасительному рогу, располагающемуся внутри дугогасительной камеры перед пакетом из пластинами решётки; второй дугогасительный рог располагается также внутри камеры с другой стороны дугогасительной решётки и подключается к второму выводу выключателя. Для лучшего гашения дуги при коммутации малых токов может быть предусмотрено в конструкции устройство автопневматического поддува (состоящего из поршня и цилиндра, механически соединённых с силовыми контактами). Кроме того выключатель укомплектовывается приводом (обычно пружинно-моторного типа), который по сигналам во вторичной цепи производит коммутацию силовых контактов посредством вращением включающего вала.

Принцип действия [ править | править код ]

При подаче сигнала на отключение происходит поворот вала и движение через тяги передаётся подвижным контактам, при этом сначала размыкаются основные контакты, затем — дугогасительные. Образующаяся электрическая дуга под действием собственных электродинамических сил движется вверх по дугогасительным рогам, при этом выдавливаясь в сторону решётки, кроме того дуга замыкает цепь дугогасительной катушки (через дугогасительные рога), магнитное поле которой ещё сильнее ускоряет дугу (т. н. «магнитное дутьё»). Попадая в решётку дуга разбивается на множество малых дуг (между пластинами решётки), которые начинают двигаться вверх независимо и быстро гаснут (за счёт отдачи тепла пластинам и деионизации; за счёт прикатодного падения напряжения увеличивается напряжённость электрического поля в дуги — см. подробнее Дугогасительная камера). Вверху дугогасительной камеры может располагаться пластины второй решётки, (т. н. «пламегасительная решётка»), для исключения выхода ионизированной плазмы вне аппарата и перекрытия ей токоведущих частей. При малых токах отключения электродинамические силы могут быть малы и не способны выдавить дугу в решётку и для этих целей иногда применяется автопневматический поддув в виде струи сжатого воздуха, которая осуществляет охлаждение и деионизацию электрической дуги.

Преимущества [ править | править код ]

Полная взрыво- и пожаробезопасность (в отличие, например, от масляных выключателей), не используется сложная пневматическая система, малый износ дугогасительных контактов, возможность использования в установках с частыми коммутациями, относительно высокая отключающая способность.

Недостатки [ править | править код ]

Сложность дугогасительной камеры с системой магнитного дутья, ограниченный диапазон номинальных напряжений (до 15-20 кВ), ограниченная пригодность для наружной установки [1] .

Читайте так же:
Автоматические выключатели авм замена

Применение [ править | править код ]

Электромагнитные выключатели выпускаются в основном для использования в сетях 6—10 кВ с номинальным током до 2000 А (с коммутируемой мощностью до 400—200 МВА соответственно) для внутренней установки навесного и выкатного типа — для ячеек КРУ (комплектных распредустройств).

Тепловой расцепитель автоматического выключателя

Частью конструкции автоматического выключателя (автомата) является тепловой расцепитель. Дело в том, что внутри автоматического выключателя реализовано сразу два пути защиты от токовой перегрузки:

электромагнитный расцепитель, размыкающий цепь при превышении номинального тока в разы (при коротком замыкании) ;

тепловой расцепитель, срабатывающий при меньших токах перегрузки, но обладающий, однако, меньшим быстродействием чем его электромагнитный соратник.

Разумеется, при прохождении по проводке тока немного большего, чем ее расчетный ток, проводка не перегорит, поэтому быстродействия теплового расцепителя обычно достаточно.

Автоматические выключатели

Кинематическая схема автоматического выключателя:

Кинематическая схема автоматического выключателя

1 – тепловой расцепитель; 2 – электромагнитный расцепитель; 3 – минимальный расцепитель; 4 – независимый расцепитель; 5 – электромагнитный привод; 6 – рукоятка управления; 7 – пружина, ускоряющая отключение; 8, 9, 10 – механизм свободного расцепления; 11 – подвижный контакт; 12 – неподвижный контакт; 13 – контактная пружина.

Расцепители – устройства, обеспечивающие автоматическое размыкание контактов посредством воздействия на механизм свободного расцепления в аварийном режиме работы цепи или служащие для дистанционного отключения выключателя.

Устройство автоматического выключателя:

Устройство автоматического выключателя

Время-токовая характеристика — зависимость времени срабатывания аппарата защиты (времени плавкой перегорания вставки предохранителя) от значения тока, протекающего через его измерительный элемент (плавкую вставку предохранителя), нагревательный элемент электротеплового реле. Иногда можно встретить другие названия время-токовой характеристики — ампер-секундная характеристика или просто — защитная характеристика.

Время-токовая характеристика – это основная характеристика автоматического выключателя отражающая зависимость времени срабатывания автоматического выключателя при возникновении аварийного режима от величины тока цепи. Она имеет вид гиперболы, поэтому чем больше протекающий через аппарат защиты ток, тем меньше время его срабатывания. Однако данное время не может быть меньше собственного времени срабатывания.

В зависимости от типа установленных в автоматическом выключателе расцепителей, он может иметь такие времятоковые характеристики, как:

зависимая от тока характеристика времени срабатывания. Такую характеристику имеет тепловой расцепитель. Она характеризуется током срабатывания при перегрузке, а время срабатывания зависит от величины тока.

независимая от тока характеристика времени срабатывания. Такую характеристику имеет электромагнитный расцепитель. Она характеризуется током срабатывания отсечки. Срабатывание может быть мгновенным или с выдержкой времени;

ограниченно зависимая от тока (двухступенчатая) характеристика времени срабатывания. Такую характеристику имеет комбинированный расцепитель (тепловой и электромагнитный).

Время-токовая характеристика, для упрощения, может изображаться одной линией, проходящей в середине оны срабатывания.

Время-токовая характеристика автоматического выключателя

Тепловой расцепитель построен на основе биметаллической пластины, которая разогревается от проходящего через нее тока, при этом постепенно изгибается, если ток становится все выше и выше относительно номинального для данного автомата (типового, который значится в маркировке), что в конце концов приводит к размыканию защищаемой этим автоматом цепи. Когда пластина изгибается, усилие ее изгиба передается на тягу, которая в свою очередь давит на курок механизма расцепления.

Минимальный ток срабатывания для конкретного теплового расцепителя составляет 1,45 его номинального тока (уставки), а время срабатывания зависит от время-токовой характеристики рассматриваемого автомата, и в зависимости от величины тока перегрузки и от начальной температуры биметаллической пластины, — может составлять от нескольких секунд до часа и даже двух в зависимости от типа автомата.

Устройство теплового расцепителя автоматического выключателя:

Устройство теплового расцепителя автоматического выключателя

Работа теплового расцепителя:

Работа теплового расцепителя

Холодный автомат при токе в 2,55 раза больше номинального разомкнет цепь максимум через одну минуту, а в горячем состоянии — через несколько секунд (это справедливо для автоматов номиналом до 32А). Поэтому выбирая автомат для своего щитка необходимо понимать, что номинальный ток автомата — это не ток его срабатывания.

Предельно допустимый ток для проводки, при котором должно происходить отключение автомата, желательно сопоставлять с время-токовой характеристикой выбираемого автомата, ориентируясь на его тип (B, C, D).

Биметаллическая пластина автоматического выключателя представляет собой две плотно прижатые друг к другу, но не сплавленные, металлические полосы, изготовленные из металлов с различными коэффициентами теплового расширения. Две полосы скреплены друг с другом с одного конца пайкой или сваркой. Другие их концы закреплены в корпусе выключателя неподвижно.

Когда автоматический выключатель установлен в цепь, биметаллическая пластина оказывается включена в эту цепь последовательно с нагрузкой. В результате её нагревания проходящим электрическим током, пластина изгибается в сторону металла с меньшим коэффициентом линейного расширения. В случае перегрузки изгиб пластины обеспечивает отключение автоматического выключателя путем активации механизма разъединения.

Обозначение теплового расцепителя на корпусе выключателя Hager:

Обозначение теплового расцепителя на корпусе выключателя Hager

Когда автоматический выключатель только пребывает на стадии изготовления, ток срабатывания теплового расцепителя настраивается при помощи специального регулировочного (юстировочного) винта, который скрыт внутри автомата и находится возле одной из его клемм.

Как только автомат сработал, его биметаллическая пластина начинает остывать и выпрямляться, так что через некоторое время автомат снова готов к полноценной работе, стоит только заново взвести его рычаг. Подобными способностями плавкий предохранитель не похвастается.

Беспроводная магнитотермическая глубокая стимуляция мозга

Новость

Автор
Редактор
  • Генная инженерия
  • Нейробиология
  • Нейродегенерация
  • Оптогенетика

Глубокая стимуляция мозга помогает в исследованиях нейронных сетей, в лечении заболеваний нервной системы, включая нейродегенеративные, и некоторых психических расстройств. Однако пока это инвазивный и неизбирательный метод: при необходимости стимулировать только одну группу нейронов электрический ток возбуждает всё вокруг. Изящный вариант воздействия на отдельные нервные клетки предложили ученые из США.

Глубокую стимуляцию мозга применяют для лечения таких нарушений, как сильные депрессии, болезнь Паркинсона и эпилепсия. Терапия требует внедрения в мозг микроэлектрода, через который определенная область мозга получает электрический стимул и изменяет свою активность [1]. Такой подход уже помогает людям в борьбе с нервными расстройствами, но ученые продолжают думать над аналогичным способом лечения, не требующим хирургического вмешательства. К тому же, чтобы избежать побочных эффектов, важно найти способ возбуждать целевую группу нейронов, а не все подряд, как это делает электрический импульс.

Воздействовать на мозг точечно могла бы помочь оптогенетика. Метод сопряжен с внесением в «избранные» нейроны светочувствительных белков, что придает отдельным клеткам новое свойство — способность реагировать на свет, которым в качестве стимулятора заменяют электрический ток. Метод активно применяется, например, в лечении дегенеративных заболеваний сетчатки [2]. Проблема оптогенетики в деле стимуляции мозга заключается в том, что свет рассеивается тканями и тоже требует подвода к месту воздействия. Поэтому вопрос поиска неинвазивного метода долго оставался актуальным.

Альтернативу оптогенетике предложили ученые из США [3]. Их подход связан с внесением в нейроны тепло-, а не светочувствительных белков. Они продемонстрировали новый минимально инвазивный способ возбуждения нейронов через активацию теплочувствительного капсаицинового рецептора TRPV1 (transient receptor potential cation channel subfamily V, member 1) магнитными наночастицами. Когда наночастицы Fe3O4 с полимерным покрытием помещают в переменное магнитное поле, они за счет гистерезиса продуцируют и рассеивают тепло, что вызывает обратимое возбуждение нейронов, имеющих TRРV1. Важно, что низкочастотные переменные магнитные поля (100 кГц — 1 МГц) могут проникать вглубь мозга без значительного ослабления и потому обеспечивать возможность неинвазивной доставки сигнала.

Технологию испытывали на культурах клеток человека и на животных. Сначала в нейроны подопытных мышей с помощью лентивирусного вектора доставляли ген теплочувствительного рецептора TRPV1 (в нервной системе млекопитающих этот рецептор экспрессируется и естественным образом, но слабо, а в эксперименте нужно было добиться стабильно высоких цифр). Затем делали инъекцию раствора с магнитными наночастицами (рис. 1). Наночастицы присутствовали в мозге животного в течение месяца, позволяя проводить постоянную стимуляцию нейронов без дополнительного вмешательства. Инъекция магнитных наночастиц травмирует организм сравнительно слабо, не вызывая бурного иммунного ответа. Оказалось, что пятисекундного воздействия магнитным полем достаточно для того, чтобы наночастицы подняли температуру в мозге примерно до 43 °C и активировали целевую группу нейронов. Важно, что охлаждение тканей происходило тоже быстро — за 60 секунд. Полагают, что такое кратковременное повышение температуры не должно сильно сказываться на самочувствии животного, кроме того, изменений плотности нервной ткани у подопытных мышей по сравнению с нестимулированными обнаружено не было.

Глубокая неинвазивная стимуляция мозга

Рисунок 1. Глубокая неинвазивная стимуляция мозга. А — схема проведения стимуляции с помощью магнитных наночастиц. В — зона мозга, в которой происходит возбуждение нейронов. Рисунок из [3].

Авторы исследования считают свой подход очень перспективным. Возможно, скоро более совершенный вариант магнитотермической беспроводной стимуляции уже будет помогать людям избавляться от депрессии и неврологических заболеваний.

Для чего нужен магнитный пускатель и как его подключить

Магнитный пускатель, или электромагнитный контактор, это коммутационный аппарат, коммутирующий мощные потоки постоянного и переменного тока. Его роль — систематическое включение и отключение источников электричества.

magnitniy-puskatel

Назначение и устройство

Магнитные пускатели встраиваются в электрические цепи для удаленного пуска, остановки и обеспечения защиты электрооборудования, электродвигателей. В основе работы лежит использование принципа действия электромагнитной индукции.

Основой конструкции являются тепловое реле и контактор, объединенные в одно устройство. Такое устройство способно работать в том числе и в трехфазной сети.

Подобные устройства постепенно вытесняются с рынка контакторами. Они по своим конструктивным и техническим характеристикам ничем не отличаются от пускателей, и различить их возможно только по названию.

Между собой они отличаются напряжением питания магнитной катушки. Оно бывает 24, 36, 42, 110, 220, 380 Вт переменного тока. Устройства выпускают с катушкой для постоянного тока. Их использование в сети переменного тока тоже возможно, для чего нужен выпрямитель.

Конструкцию пускателя принято делить на верхнюю и нижнюю часть. В верхней части находится подвижная система контактов, совмещенная с дугогасительной камерой. Также здесь размещается подвижная часть электромагнита, механически соединенная с силовыми контактами. Все это составляет подвижную контактную схему.

В нижней части находится катушка, вторая половина электромагнита и возвратная пружина. Возвратная пружина возвращает верхнюю половину в первоначальное состояние после обесточивания катушки. Так происходит разрыв контактов пускателя.

  1. Нормально замкнутые. Контакты замкнуты, и питание подается постоянно, отключение происходит только после срабатывания пускателя.
  2. Нормально разомкнутые. Контакты замкнуты, и питание подается, пока работает пускатель.

Наиболее часто встречается второй вариант.

Принцип работы

Принцип действия магнитного пускателя основывается на явлении электромагнитной индукции. Если через катушку ток не проходит, значит, магнитное поле в ней отсутствует. Это приводит к тому, что пружина механически отталкивает подвижные контакты. Как только питание катушки восстановлено, в ней возникают магнитные потоки, сжимающие пружину и притягивающие якорь к неподвижно закрепленной части магнитопровода.

Так как работает пускатель только под воздействием электромагнитной индукции, размыкание контактов происходит при перебоях с электричеством и при снижении напряжения в сети больше чем на 60% от номинального показателя. Когда напряжение вновь восстановлено, контактор не включается самостоятельно. Для его активации потребуется нажатие кнопки «Пуск».

При необходимости изменения направления вращения асинхронного двигателя применяются реверсивные устройства. Реверс происходит благодаря 2 контакторам, активирующимся по очереди. При одномоментном включении контакторов происходит короткое замыкание. Для исключения таких ситуаций в конструкцию входит специальная блокировка.

Разновидности и типы

Пускатели, изготавливаемые по российским стандартам, разделяют на 7 групп в зависимости от номинальной нагрузки. Нулевая группа выдерживает нагрузку в 6,3 A, седьмая группа — 160 A.

Об этом необходимо помнить при выборе магнитных пускателей.

Классификация зарубежных аналогов может отличаться от принятой в России.

Необходимо руководствоваться типом исполнения:

  1. Открытые. Подходят для установки в закрытых шкафах или местах, изолированных от пыли.
  2. Закрытые. Устанавливаются отдельно, в помещениях без пыли.
  3. Пылебрызгонепроницаемые. Возможна установка в любом месте, в том числе и вне помещений. Основное условие — установка козырька, защищающего от солнечных лучей и дождя.

kontaktoryi-i-magnitnyie-puskateli-etal

По типам пускатель электромагнитный можно подобрать по следующим параметрам:

  1. Стандартные версии, в которых подается напряжение на пускатель с дальнейшим притягиванием сердечника и активацией контактов. В этом случае в зависимости от того, нормально замкнутый или нормально разомкнутый это пускатель, происходит включение либо отключение электрооборудования.
  2. Реверсивные модификации. Такое устройство представляет собой реверс с электромагнитами. Такая конструкция позволяет исключить одновременное включение 2 устройств.

В маркировке магнитного пускателя зашифрованы его технические характеристики. Обозначение размещено на корпусе и может содержать следующие значения:

  1. Серия прибора.
  2. Номинальный ток, обозначение которого вписано диапазоном значений.
  3. Наличие и конструкция теплового реле. Существует 7 степеней.
  4. Степень защиты и кнопки управления. Всего существует 6 позиций.
  5. Наличие дополнительных контактов и их разновидности.
  6. Соответствие креплений стандартным монтажным рамкам.
  7. Климатическое соответствие.
  8. Варианты размещения
  9. Износостойкость.

Существует несколько вариантов установки магнитных контакторов в системах управления, начиная с самого простого управления электродвигателями и заканчивая установкой с удержанием кнопки контактов, или реверсов.

Схема подключения на 220 в

Любая электрическая схема подключения содержит 2 цепи, в том числе и для однофазной сети. Первая — силовая, через которую осуществляется подача питания. Вторая — сигнальная. С ее помощью происходит контроль работы устройства.

Соединенные контактор, тепловое реле и кнопки управления составляют единое устройство, которое отмечается как магнитный пускатель на схеме. Он обеспечивает надлежащее функционирование и безопасность электродвигателей при различных режимах функционирования.

Контакты для подключения питания устройства размещаются в верхней части корпуса. Они обозначаются A1 и A2. Так, для 220 В катушки подается 220 В напряжения. Порядок подключения «ноля» и «фазы» роли не играет.

На нижней части корпуса находятся несколько контактов с отметками L1, L2, L3. К ним подключается источник питания для нагрузки. Постоянный он или переменный — не важно, главное — ограничение в 220 В. Снимается напряжение с контактов T1, T2, T3.

magnitniy-puskatel shema

Схема подключения на 380 в

Стандартная схема используется в тех случаях, когда необходим запуск двигателя. Управление осуществляется при помощи кнопок «Пуск» и «Стоп». Вместо двигателя через магнитные пускатели может быть подключена любая нагрузка.

В случае питания от трехфазной сети в силовую часть входит:

  1. Трехполюсный автоматический выключатель.
  2. Три пары силовых контактов.
  3. Трехфазный асинхронный электродвигатель.

Цепь управления питается от первой фазы. В нее же включены кнопки «Пуск» и «Стоп», катушка и подключенный параллельно кнопке «Пуск» вспомогательный контакт.

При нажатии на кнопку «Пуск» на катушку попадает первая фаза. После этого пускатель срабатывает, и все контакты замыкаются. Напряжение проходит на нижние силовые контакты и по ним поступает на электродвигатель.

Схема может отличаться в зависимости от номинального напряжения катушки и напряжения используемой питающей сети.

Подключение через кнопочный пост

Схема, подключающая магнитные пускатели через кнопочный пост, предусматривает использование аналогового переходника. Блоки контактов бывают на 3 или 4 выхода. При присоединении необходимо определить направленность катода. Затем через переключатель подсоединяют контакты. Для этого используют триггер двухканального вида.

Если подключать устройство с автоматическими переключателями, то для них используют электронный регулятор. Блоки при этом могут находиться на контроллере. Чаще всего встречаются устройства с широкополосными разъемами.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector