Безконтактні ел.апарати.

Комутація електричного струму в колі здійснюється цими апаратами шляхом зміни у широких межах електричного опору комутуючого органу. У контактних апаратах таким органом є між контактний проміжок , його опір при замкнутих контактах дуже малий (10^-5 … 10^-4 Ом). При розімкнутих (10⁷ … 10¹⁰ Ом). У безконтактних апаратах функції комутуючого органу викону елемент з нелінійним електричним опором , величина якого змінюється в достатньо широких межах. Такий елемент може бути на бази напівпровідника , магнітного підсилювача та ін.

Для комутуючого органу апарата характерні два режими: комутаційний та підсилюючий.

(Рис. Ел. коло та характеристики комутаційного і підсилюючого режимів.)

Z_H - опір навантаження.

Z_KOM - опір комутуючого органу.

Нехай при і_кер = 0 апарат відключено і опір комутуючого органу має максимальне значення. При І_кер = І_спр відбувається замикання контактів та стрибкоподібне зменшення опору комутуючого органу апарата міжконтактного проміжку. При цьому практично миттєво струм у колі навантаження зростає до значення :

(крива 1 на рис. b).

Таку стрибкоподібну зміну опору комутуючого органу і струму через його контакти при невеликому прирості струму керування називають комутаційним режимом. Стосовно до апаратів на невеликі струми цей режим називають релейним.

Підсилюючий режим відповідає плавній зміні опору комутуючого органу ( крива 2 на рис. Б) і струму І_н (крива 2 на рис. В) в комутуючому колі при збільшенні струму у керуючому органі.

Безконтактні апарати працюють у підсилюючому та комутаційному режимах/ Kонтактні апарати лише у комутаційному режимі.

Переваги безконтактних апаратів:

1) Відсутність електричної дуги.

2) Невеликий час спрацьовування, що дозволяє здійснювати процес спрацьовування з великою частотою.

3) Відсутній механічний знос.

Недоліки:

1)Не забезпечується гальванічна розв’язка між колами керування та виконавчим.

2)Відсутній видимий розрив у виконавчому колі.

3)Глибина комутації h_ком на декілька порядків менша ніж у контактних апаратів.

4)Виникають труднощі при розробці апаратів з декількома незалежними комутаційними колами , які працюють від одного органу керування.

5)Безконтактні апарати на напівпровідниках дуже чутливі до перенапруг та зверх струмів.

Контактні апарати спроможні витримати 100 кратні перевантаження струмом той же час.

Спад напруги на напівпровіднику у провідниковому стані при номінальному струмі приблизно у 50 раз більший, ніж на звичайних контактах. Це визначає більші теплові втрати у напівпровідників у режимі тривалого струму і потребу в спеціальних пристроях охолодження.

Питання про вибір контактного чи безконтактного апарату визначається умовами роботи , які задані. При невеликих комутуємих струмах та невисоких напругах використання безконтактних апаратів може бути доцільнішим. Безконтактні апарати при великих струмах більш доцільні ,якщо потрібно забезпечити підсилюючий режим. Але контактні апарати моють ряд переваг, якщо при відносно великих струмах їх швидкодія по умовам використання може бути відносно невелика.

Основні вимоги до безконтактних апаратів з точки зору експлуатації:

1)Апарати у номінальному режимі повининні забезпечувати надійну роботу без перевищення температури частин апарату, яке регламентується стандартом.

2)Апарати повинні бути стійкими до скрізних струмів КЗ , тобто термічні та ел.динамічні навантаження , які виникають при КЗ, не повинні викликати остаточні явища у контакторі, які б заважали їх подальшій роботі.

3)Обслуговування апаратів повинно бути безпечним. Потрібна наявність спеціальних оболонок для захисту персоналу від дотикання зі струмоведучими та рухомими частинами апарату, та не допускання потрапляння в апарат сторонніх тіл.

4)Апарати, призначені для частого комутування електричних кіл, повинні мати високу механічну та комутаційну зносостійкість.

5)Апарати повинні забезпечувати надійне та безвідмовне виконання заданих функцій у передбачених режимах роботи.

Основні вимоги до низьковольтних апаратів зазначені в ГОСТ – 12434- …

Для апаратів, призначених для роботи у високогірній місцевості, де атмосферний тиск знижується , знижується електрична міцність ізоляції , тепловіддача конвекцією , погіршуються умови гасіння дуги. Технічні параметри апаратів для роботи на висоті більше 1000 м над рівнем моря повинні встановлюватися у технічних документах.

Значення технічних факторів встановлює ГОСТ – 17516-…