ISSN 0131 —114X
1(98)
НАУЧНО-
ТЕХНИЧЕСКИЙ
РЕФЕРАТИВНЫЙ
СБОРНИК
АППАРАТЫ
НИЗКОГО НАПРЯЖЕНИЯ
Москва 1982

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЕ РАБОТЫ
Определение удельных магнитных проводимостей
реле с замыкающими язычковыми герконами.
В. Н. Ш о ф ф а, А. X. Григорян 1
Совещания
Материалы 10-й Международной конференции по
электрическим контактам:
Поведение электрических контактов при
прохождении кратковременных импульсов тока
большой величины 4
Методы испытания контактных зажимов со
смещением изоляции 4
Сравнение надежности печатных плат,
непосредственно вставляемых в ответные части
соединителя, с отдельным соединителем:,
влияние органических отложений 6
Смазки электрических контактов, применяемые
в телекоммуникации 6
Применение электромеханических реле в
электронных цепях 8
РАЗРАБОТКА, КОНСТРУИРОВАНИЕ,
ПРОЕКТИРОВАНИЕ
Пути повышения коммутационной способности
контакторов переменного тока. О. Б. Б р о и,
Б. А. Л я р с к и й, Н. Н. П р е т р о 8
Модернизация тиристорных пускателей серии ПТ.
В. И. Гуревич, А. И. Поката ев, П. И.
Савченко И
Размещение комплектующих изделий в оболочках
шахтной взрывобезопасной электроаппаратуры.
Л. А. П лащанский, П. П. Б а ц ы л е в 12
Органы тока защит от замыканий на землю сетей
6—10 кВ. Г. С. Нудельман, Н. А. К
очки н, О. Л. Э вер сков 16
Устройство обнаружения неисправностей в цепях
напряжения нулевой последовательности. М. А.
Шамис, И. П. Амурский 19
За рубежом
Поведение измерительных трансформаторов и
связанных с ними дистанционной защиты и
направленной защиты сравнения при переходных
процессах. А. П. Малый 21
РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ
Д-р техн. наук О. Б. Брон, доц. Б. А. Булгаков (зам.
гл. редактора), С. К. Гнатовский, канд. техн. наук
Э. Р. Гольцман, М. Т. Дударов, С. Б. Евстропов, канд.
техн. наук М. Г. Кобленц; В. А. Косовцев, д-р техн.
наук Р. С. Кузнецов (зам. гл. редактора), канд. техн.
наук .9. Ф. Кузьменко (зам. гл. редактора), А. Ф. Кузьмин,
Р. С. Малышкина, канд. техн. наук Г. Ф. Мицкевич,
(гл. редактор), канд. техн. наук Г. В. Могилевский, д-р
техн. наук К К Намитоков, канд. техн. наук
В. А. Образцов, канд. техн. наук А. Н. Румянцев,
А. В. Таврин, д-р техн. наук И. С. Таев, Г. О. Фейлер
(зам. гл. редактора), #. Л. Якиревич
Стандартизация
Необходимость корректировки действующих
стандартов на герконы. М. Г. Кобленц
ПРОИЗВОДСТВО
24
Установка для исследований коммутационной
износостойкости автоматических выключателей.
В. Н. П о с т о л ь н и к 27
Редакторы: Р. С. Малышкина, М. Л. Захарина
Техн. редактор И. Н. Хорькова
Корректор Н. А. Азизова
Сдано в набор 04.12 81 Подписано в печать 14.01.82 Т-01317
Формат 84X108716 Бумага оберточная Печать высокая
Усл.-печ. л. 2,94 Уч.-изд. л. 3,8 Тираж 5450 экз. Заказ 3490/2416
Цена 50 коп.
Адрес редакции: 105856, ГСП, Москва, Е-37, Информэлектро
Отпечатано в отделе полиграфии с опытным производством
Москва, Е-123, ул. Плеханова, За.

ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧНО ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ИНФОРМАЦИИ И ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИИ В ЭЛЕКТРОТЕХНИКЕ
ЭЛЕКЛ1Р0
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ
РЕФЕРАТИВНЫЙ
СБОРНИК
тбмшчЕСкпя
промышленность
АППАРАТЫ НИЗКОГО НАПРЯЖЕНИЯ
Выпускается 6 раз в год. Основан в 1970 году
МОСКВА 1982. ВЫПУСК 1 (98)
НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЕ РАБОТЫ
УДК 621.318.5-762
ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНЫХ МАГНИТНЫХ
ПРОВОДИМОСТЕЙ РЕЛЕ С ЗАМЫКАЮЩИМИ
ЯЗЫЧКОВЫМИ ГЕРКОНАМИ
Канд. техн. наук В. #.• ШОФФА, А. X. ГРИГОРЯН
Важными параметрами магнитных систем реле с
язычковыми герконами (как симметричных, так и
асимметричных) являются их внешние удельные
магнитные проводимости, т. е. проводимости от единиц
длин их контактных сердечников (КС) [1, 2]. Эти
параметры необходимо знать для расчета
функциональных характеристик указанных реле.
В [3, 4] для определения этих параметров реле
с симметричным замыкающим герконом (в этом
случае удельные проводимости от каждого из двух КС
имеют одинаковые значения) предлагается заменить
два КС одним равномерно намагниченным
эллипсоидом вращения, удельная проводимость которого
принимается независимой от размеров обмотки катушки
управления. В ряде случаев такая замена дает
хорошее совпадение с экспериментом, однако при
определенных соотношениях геометрических факторов
магнитной системы погрешность существенна [5], так как
конфигурация линий индукции магнитного поля
меняется с изменением размеров источника поля. Кроме
того, такой подход к определению внешних удельных
магнитных проводимостей реле с асимметричным
язычковым герконом неприемлем.
Для более полного учета характера распределения
магнитного поля на внешнем участке прохождения
рабочего потока [1, 2] был поставлен активный полный
факторный эксперимент (ПФЭ) [6, 7]. С целью
разумного подхода к выбору независимых факторов ПФЭ
предварительно проводился пассивный эксперимент.
На рис. 1 показана принципиальная схема реле с
замыкающим язычковым герконом и обозначены
следующие основные размеры: /г — длина геркона; 1\ —
длина КС1; 12 — длина КС2; Ь —♦ширина КС; Л —тол-
Й
~7 t
ксг
m
AZ
f 3
■J—Л
КС J
J.
+
ЧУ
гГ/2
Рис. 1. Принципиальная схема реле с замыкающим
язычковым герконом
«ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ. Сер. АППАРАТЫ НИЗКОГО НАПРЯЖЕНИЯ», 1982, вып. 1 (98)
© ИНФОРМЭЛЕКТРО, 1982

АННОТАЦИИ МАТЕРИАЛОВ, ОПУБЛИКОВАННЫХ В ВЫПУСКЕ 1 (98)
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО РЕФЕРАТИВНОГО СБОРНИКА
«ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОМ-СТЬ. Серия АППАРАТЫ
НИЗКОГО НАПРЯЖЕНИЯ»
^ДК 621.318.5-762
Ш о ф ф а В. Н., Григорян А. X. Определение
удельных магнитных проводимостей реле с
замыкающими язычковыми герконами.— «Электротехн. пром-сть.
Сер. Аппараты низкого напряжения», 1982, вып. 1 (98),
с. 1 с ил. Библиогр.: 7 назвч
Приведены полученные по результатам полного факторного
эксперимента уравнения регрессии для удельных внешних и
концевых магнитных проводимостей реле с замыкающими
симметричными и асимметричными язычковыми герконами.
УДК 621.316 53 014.2.025
Б р о н О. Б., Л я реки й Б. А., П ретро Н. Н.
Пути повышения коммутационной способности
контакторов переменного тока.— «Электротехн. пром-сть. Сер.
Аппараты низкого напряжения», 1982, вып. 1 (98), с. 8
с ил. Библиогр.: 6 назв.
Рассмотрены модернизированные конструкции контактно-ду-
гогасительных устройств контакторов переменного тока серии
КМ2000, позволяющие повысить их коммутационную способность
при одновременном снижении массо-габаритных показателей или
трудоемкости изготовления.
УДК 621 316 7 621.382.2
Г у р е в и ч В. И., П о к а т а е в А. И., Савчен-
к о П. И. Модернизация тиристорных пускателей серии
ПТ.— «Электротехн. пром-сть. Сер. Аппараты низкого
напряжения», 1982, вып. 1 (98), с. 11 с ил. Библиогр.:
2 назв.
Отмечены особенности работы тиристорных пускателей
типа ПТ в области малых токов нагрузки, обусловленные
нарушением симметричной работы встречно-параллельно включенных
тиристоров
Предложен ,ряд мероприятий по совершенствованию
пускателей с целью'повышения технико-экономических показателей.
УДК 621.316.5.027.2-213.34
Плащанский Л. А., Бацылев П. П.
Размещение комплектующих изделий в оболочках шахтной взры-
вобезопасной электроаппаратуры. — «Электротехн.
пром-сть. Сер. Аппараты низкого напряжения», 1982,
вып. 1 (98), с. 12 с ил. Библиогр.: 11 назв.
Приведена методика определения очередности выполнения
требований оптимизации рациональной компоновки аппаратных
камер шахтных взрывобезопасных электрических аппаратов.
Даны рекомендации по ранжированию требований
рациональной компоновки и по практическому удовлетворению этих
требований
УДК 621.316.*
Нудельман Г. С, Кочкин Н. А., Эверсков
О. Л. Органы тока защит от замыканий на землю сетей
6—10 кВ.— «Электротехн. пром-сть. Сер. Аппараты
низкого напряжения», 1982, вып. 1 (98), с. 16 с ил.
Библиогр ; 2 назв.
Описаны орган тока нулевой последовательности и
направленный орган тока нулевой последовательности, выполненные
На микроэлектронной базе. Отмечены основные достоинства
органов: малое потребление от измерительных трансформаторов
тока, незначительная зависимость кратности регулирования
уставок срабатывания от типа трансформатора тока нулевой
последовательности (ТТНП), достаточная кратность регулирования
уставок срабатывания в зависимости от схемы подключения
ТТНП — для органа тока нулевой последовательности и
селективность работы на неповрежденных присоединениях при
отключении поврежденного присоединения, уменьшение времени
задержки от излишних срабатываний — для направленного
органа тока.
УДК 621.316.9
Ш а м и с М. А., Амурский И. П. Устройство
обнаружения неисправностей в цепях напряжения нулевой
последовательности.— «Электротехн. пром-сть. Сер.
Аппараты низкого напряжения», 1982, вып. 1 (98), с. 19
с ил. Библиогр.: 5 назв.
Описано выполненное на современной микроэлектронной базе
устройство для обнаружения неисправностей в цепях
напряжения нулевой последовательности, входящее в состав шкафа
дистанционной и токовой ступенчатых защит типа ШДЭ2801.
Показано влияние этого устройства на надежность
функционирования защит. Рассмотрена реализация тестового контроля
устройства при помощи релейного автогенератора.
УДК 621.316 9
Поведение измерительных трансформаторов и
связанных с ними дистанционной защиты и направленной
защиты сравнения при переходных процессах.—
«Электротехн. пром-сть. Сер. Аппараты низкого напряжения»,
1982, вып. 1 (98), с. 21.
Приведены данные, собранные комитетами СИГРЭ за
последние 10 лет, о частоте появления повреждений в
энергосистемах, переходных характеристиках трансформаторов тока и
напряжения, работе релейной защиты и параметрах энергосистем.-
УДК 621.316.5.027.2.066.6.762
Кобленц М. Г. Необходимость корректировки
действующих стандартов на герконы.— «Электротехн.
пром-сть. Сер. Аппараты низкого напряжения», 1982,
вып. 1 (98), с. 24.
Дается обоснование необходимости корректировки
действующих стандартов на герконы в связи с их применением для
работы в силовых и вспомогательных электрических цепях.
УДК 621.316.57.014.2.001.4
Постольник В. Н. Установка для исследования
коммутационной износостойкости автоматических
выключателей.— «Электротехн. пром-сть. Сер. Аппараты
низкого напряжения», 1982, вып. 1 (98), с. 27 с ил.
Библиогр.: 3 назв.
Приведена блок-схема и дано краткое описание работы
установки для исследования коммутационной износостойкости под
током автоматических выключателей различных серий. Установка
состоит из станции управления, приводных стоек, оперирующих
выключателями, и нагрузок. Станция управления выполнена на
бесконтактных логических элементах типа «Логика-Т»,
применена также контактная аппаратура (реле, пускатели, герконы).
«ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ. Сер. АППАРАТЫ НИЗКОГО НАПРЯЖЕНИЯ», 1982, вып. 1 (98)

щина КС; а —перекрытие КС; б —величина рабочего
разора; /к — длина обмотки катушки управления; dm—
внутренний диаметр обмотки; йвш — внешний диаметр
обмотки; A Z — расстояние между серединой длины
геркона и поперечной осью обмотки управления (в
данной работе рассматривается случай, когда "поперечная
ось обмотки совпадает с серединой перекрытия КС).
Если геркон симметричный, то длина /i=/2 и
расстояние AZ=0.
Экспериментальные исследования по изучению
зависимостей изменения внешних удельных проводим.ос-
тей от различных параметров герконового реле
проведены на увеличенной физической модели. На рис. 2
показана зависимость распределения магнитного
потока вдоль ненасыщенных КС реле с асимметричным
язычковым герконом. Как следует из рисунка,
зависимости <D(Z) за пределами обмотки управления
прямолинейны, за исключением небольших участков у
внешних концов КС, где сконцентрированы линии
магнитной индукции [1, 2]. Помимо магнитного потока,
измерена также внешняя разность магнитных
потенциалов /Уш.вш [1]. Результаты измерений показали, что
величина Um вш практически не меняется вдоль КС
из-за высокой магнитной проницаемости их материала
(в герконах в основном применяются пермаллои
типов 50Н, 52Н и 47НД, которые при работе на
линейном участке кривой намагничивания обладают высокой
магнитной проницаемостью). Внешние удельные
магнитные ПРОВОДИМОСТИ ЯВш1 (ОТ КС1) И ЯВш2 (ОТ КС2)
определялись по выражениям
АФ!
(1)
^вш1 =
^вшЗ —
"теш А *1
АФД
^ЛившА /о
(2)
где AOj и АФ2 — приращения потоков
соответственно на участках A/i и А/2 (см. рис. 2).
Из сказанного следует, что на тех частях КС, где
зависимость $>(Z) прямолинейна, величина внешних
удельных проводимостей постоянна и не зависит от Z.
В реле с симметричным герконом (7i = /2, AZ = 0)
внешняя удельная магнитная проводимость Квт] =
= ЯВш2=А,вш, а в реле с асимметричным герконом
(/i>/2, AZ=#=0) удельная проводимостьЧ ЯВш2>А,вшь
Анализ полученных экспериментальных данных и
рассчитанных по (1) и (2) значений внешних удельных
проводимостей, а также результатов предыдущих
работ (1—5) позволил сделать следующие выводы.
1. При упомянутом выше расположении геркона в
обмотке управления значения ЯВШ1 и А,Вш2 практически
не зависят от величин б и а (при /г=const) при
изменении последних в обычных пределах.
2. На значения удельных проводимостей A,Bmi и
Хвш2 в основном влияют длина геркона U, периметр
Рис. 2. Распределение магнитного потока вдоль
ненасыщенных КС реле с асимметричным замыкающим
язычковым герконом
днешний тореи КС?
Рис. 3. К объяснению понятий: «торцевой» и «концевой»
магнитные потоки
поперечного сечения КС рс, длина обмотки катушки
управления 1К, средний диаметр обмотки dK и
расстояние между серединой длины геркона и поперечной
осью обмотки управления A Z:
/г = h + h — «»
»-*-М)-
(3)
(4)
(5)
(6)
Для более точного учета магнитных проводимостей,
соответствующих выходящим и входящим во внешние
торцы КС магнитным потокам, а также нелинейного
распределения потока у внешних концов КС, были
введены понятия фиктиэных концевых магнитных
проводимостей и концевых удельных магнитных
проводимостей. Для объяснения этих понятий рассматривается
рис. 3. Входящий во внешний торец КС поток ф5т2
является частью рабочего потока [1]. Нелинейный
участок зависимости <b(Z) у внешнего конца сердечника
заменяют прямой (штрихпунктир). Тогда можно считать,
что к торцу подходит не поток Ф8т2 , а так
называемый концевой поток Ф$К2, которому соответствует
фиктивная концевая магнитная проводимость,
определяемая как
Ак2 =,
Ф;
8к2
Un
(7)
Проводимость от единицы периметра рс конца КС2
называют концевой удельной магнитной проводимостью
от КС2:
АК2 = •
(8)
2
«ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ. Сер. АППАРАТЫ НИЗКОГО НАПРЯЖЕНИЯ*. 1982, шип. 1 (98)

По аналогии с КС2 для КС1 можно записать
ЛК1 =
к5к1
Л
(9)
(10)
В реле с симметричным герконом концевая
удельная магнитная проводимость ЯК1 = Як2 = Як.
Исследования на физической модели показали, что
концевые удельные магнитные проводимости Кт и Як2,
так же, как и внешние удельные проводимости Хъиц
и А,вш2, практически не зависят от величин 6 и а и в
основном определяются длиной 1Т, периметром pCj
средним диаметром dK и расстоянием AZ.
При выборе независимых факторов ПФЭ было
учтено то обстоятельство, что* внешние и концевые
удельные проводимости не зависят от абсолютных
размеров магнитной системы (для геометрически
подобных магнитных систем удельные магнитные
проводимости имеют одинаковые значения). Поэтому за
независимые факторы выбраны следующие
относительные величины: рс =
/г
'г 'г
для реле с симметричным герконом и рс — —; /к =
*г
1к . V d« . Л 7* А Z
= — , ак = — , Л Z* = — — для реле с асим-
/г /г /г
метричным герконом. Такой выбор факторов
позволяет, во-первых, почти вдвое сократить число
необходимых плановых опытов [6, 7]. Во-вторых,
полученные в итоге эмпирические выражения можно
использовать для расчета удельных проводимостей как
реальных герконовых реле, так иших увеличенных моделей,
Выбранные факторы удовлетворяют всем требованиям,
предъявляемым к независимым факторам ПФЭ [б/ 7],
т. е. они управляемы, есть возможность их точного
определения (измерения), однозначны (каждый из
факторов не является функцией других факторов).
Для удовлетворения последнего требования все
эксперименты проводились при /г = const.
Основные уровни и интервалы варьирования
факторов ПФЭ определялись таким образом, чтобы по
возможности перекрывались диапазоны их изменения
для всех известных реле с язычковыми гсрконами, а
также используемых физических моделей. Пределы
варьирования факторов:
/7*=: 0,075 ±0,042; /* = 0,4±0,1; d*K =0,125±0,033,
A Z* = 0,07 ±0,07.
С целью повышения достоверности для каждого
планового сочетания . факторов проводились два
параллельных опыта [6, 7].
Плановые опыты выполнялись на магнитной
системе: сплошной стержень — обмотка управления.
Выбор сплошного стержня вместо двух КС не нарушает
условий проведения опытов, так как выше было
указано, что значения удельных проводимостей
практически не зависят от величин б и а. При этом проведение
эксперимента существенно облегчается. Магнитный
поток в стержне измерялся с помощью перемещаемой
вдоль стержня измерительной катушки, а разность
магнитных потенциалов — гибким потенциалометром.
Стержни были изготовлены из пермаллоя 50Н и
отожжены после их механической обработки. Величина
магнитодействующей силы обмотки управления
выбиралась таким образом, чтобы индукция в стержне не
превышала 0,9 Тл. Удельные проводимости
определялись согласно (1), (2), (8) и (10).
После соответствующей математической обработки
результатов опытов [6, 7] для реле» с симметричным
язычковым герконом получены следующие уравнения
регрессии:
Хвщ= (0,724 + 4,92 рсЧ 0,314/к*) • 10-е, Гн/м, (ц)
Хк= (0,378 + 0,37 р^ + 1,82<— 17,04 р* <) X
X Ю~6 Гн/м.
(12)
Для реле с асимметричным язычковым герконом
получены уравнения:
^вщ1 = (0,845+ 3,8 /7*4-0,037 Z^_2,7AZ* +
+ 2,52/?* /*. 10-е гн/м, (13)
*вш2= (0,87 + 3,55р* + 0,055/* -0,33 d* +3AZ* +
+ 3,45 р*с /к* + 6,82 /7*AZ* + 1,97 /*AZ*-
— 7,41 dK*AZ*) • 10-6, Гн/м, (14)
Хк1 = (0,509 — 0,509/?* + 0,75 d* — 1,617 AZ* —
-10/7* <+ 7,77/7* A Z*) . 10-6, Гн/м, (15)
Хк2 = (0,605 -1,754/7* +1,824 A Z* -Юр* AZ*) X
X Ю-6 гн/м. (16)
Проверка уравнений регрессии на адекватность [6, 7]
с учетом центра и границ исследуемой области
дала положительные результаты (А,Вш, ^к, ^вшь kK\ и
^к2 — для 5-процентных верхних пределов величины
критерия Фишера [6, 7], ХВШ2 — для 0,5-процентных
верхних пределов этого критерия).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Шоффа В. И., Григорян А. X. Разработка
методики, алгоритма и программы расчета магнитных
систем асимметричных замыкающих герконовых реле.
Рукопись депонирована в Информэлектро 10 февраля
1981, № 15 —д./81.
2. Шоффа В. Н., Григорян А. X. Анализ
распределения поля и определение внешней удельной
проводимости магнитной системы реле с асимметричным
герконом.— Межвузовский сборник «Электрические
машины и аппараты». Чебоксары, Чебоксарский
государственный университет, 1980, 76—84.
3. Peek R. L. Magnetization and Pull characteristics of
Mating Magnetic Reed.— The Bell System, Technical
Journal, 1961, 40, Mb 2, 523—531.
'4. Katuhiro K., Hideo S.f Tosihiko H. Design of
magnetic reed switch.— Rev. Electr. Commun. Lab., NTT Jap.,
1969, 17, №9, 947—961.
5. Шоффа В. В., Умеренное А. С! Определение
проводимостей разомкнутых магнитных систем герконов.—
«Электротехн. пром-сть. Сер.Аппараты низкого
напряжения», 1977, вып. 2 (60), 3—5.
6. Ивоботенко Б. А., Ильинский Н. Ф., Копылов
И. П. Планирование эксперимента в электротехнике.
М., «Энергия», 1975, 185 с.
7. Мойсюк Б. М. Элементы теории оптимального
эксперимента. Часть II. М., МЭИ, 1976, 84 с.
«ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ. Сер. АППАРАТЫ НИЗКОГО НАПРЯЖЕНИЯ», 1982, вып. I (98)
2. Зак. 3490

СОВЕЩАНИЯ
УДК 621.316.5.027.2.066.6/042
МАТЕРИАЛЫ 10-Й МЕЖДУНАРОДНОЙ
КОНФЕРЕНЦИИ ПО ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ
КОНТАКТАМ*
ПОВЕДЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КОНТАКТОР
ПРИ ПРОХОЖДЕНИИ КРАТКОВРЕМЕННЫХ
ИМПУЛЬСОВ ТОКА БОЛЬШОЙ ВЕЛИЧИНЫ
М. Bret, G. Souques, La Telemecanique Electrique, France.
Behaviour of Electrical Contacts under Current's Waves
of Great Intensity.
Proc. of the Tenth International Conference on Electrical
Contacts, 1980, 23—35.
Разряжая батарею конденсаторов емкостью до
0,25 Ф при напряжении до 500 В на регулируемую
индуктивность, включенную последовательно с
замкнутыми контактами, получали одну полуволну тока,
амплитуда которой могла достигнуть <30 кА через
5 мс, <150 кА через 1мс, <180 кА через 0,5 мс.
Реверс напряжения на конденсаторе не допускался,
установлено наличие зависимости максимальной силы
сварки F8 от энергии WCt затраченной на нагрев и
плавление контактов (независимо от нажатия на
контактах).
Расчет контактов со сферической рабочей
поверхностью исходя из адиабатического нагрева сферы,
диаметр которой равен диаметру контактного пятна,
показал, что F3 — kWc1 .
* Продолжение. Начало см. в вып. 4 (95).
МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЯ КОНТАКТНЫХ
ЗАЖИМОВ СО СМЕЩЕНИЕМ ИЗОЛЯЦИИ
A. Steinmetz & Н. Groenboer, Philips Telecommunicatie
Industrie В. V. P. О. Box 32, 1200 ID Hilversum, The
Netherlands.
Test Methods for Insulation Displacement Contacts. Proc.
of Tenth International Conference of Electric Contact
Phenomena, 1980, 433—442.
Метод присоединения изолированного провода к
контактному зажиму без предварительной очистки от
изоляции со смещением изоляции (очисткой от нее)
при вдвижении провода в зажим (IDC method) мало
применялся в телефонии, так как не была известна
вероятность выхода из строя при длительной
эксплуатации. Однако экономия при монтаже столь велика,
что потребовалось изучить работу этого контакта.
Исследовались зажимы пяти фирм (табл. 1), в
каждом из которых было не менее 34 контактов.
Испытания проводились в следующих условиях:
1) повышенная температура 100° С; 2) циклические
20° С—65° С при относительной влажности 95%,' цикл
12 ч; 3) циклические 20° С—85° С, цикл 4 ч; 4)
лабораторная среда; 5) три раза через 2 ч контакты
мазали щеткой, смоченной в этилацетате. За этими
номерами они обозначены в табл. 2.
Применялись провода, условно обозначенные в
табл. 2: 254 — однопроволочный провод AWG30 (диа-
Для серебро-окись кадмия по расчету ас = 67, при
этом Wc выражено в джоулях, Fb — b ньютонах.
Максимальное усилие Fa получается, если вся
выделенная на контактах энергия затрачена на нагрев и
плавление материала контактов.
Вышеуказанная расчетная формула очень хорошо
соответствует экспериментам, которые проводились
при нажатиях до 100 И и Ц7С = 3—1000 Дж.
Опыты показали, что к для железа — 420,
алюминия — 67, меди — 107.
Полная энергия, выделившаяся на контактах,
может быть больше Wc, принятой при расчете, если есть
дуга, так как опорные точки дуги сдвигаются на
разные расстояния и не совпадают после замыкания,
время дуги может быть больше и допущение об
адиабатическом нагреве не справедливо, дуга может быть
длинная и часть энергии уйдет в окружающую среду.
При отсутствии дуги диаметр контактного пятна
пропорционален пику тока (если последний не очень
большой). Этот диаметр при данном токе
увеличивается со скоростью 0,2 мм/мс при контактах из
алюминия и железа, 0,05 мм/мс — при медных, 0,08 —
0,2 мм/мс — при серебро-окись кадмиевых.
При больших токах отношение диаметра пятна к
току становится меньше. Приведены соответствующие
кривые зависимости диаметра пятна от времени и
тока.
Для характеристики свойств материала контактов
достаточно их испытывать только при отсутствии
дуги или только при ее наличии.
Р. С. Кузнецов
Таблица 1
Обозначение
зажима
А
В
С
D
Е
Контакт
Одиночный
То же
Двойной
Одиночный
То же
Материал
Бериллиевая
медь
То же
Фосфорная
бронза
То же
Ширина паза,
мм
0,20
0,21
0,18
0,17
0,20
метр 0,254 мм); 320 — однопроволочный провод
AWG-28 (диаметр 0,32 мм); 320м — многопроволочный
провод AWG-28.
В табл. 2 приведены средние переходные
сопротивления (из 34 данных).
В условиях, имитирующих индустриальную
атмосферу, испытывались зажимы с проводом 320 (AWG-2&
одиночный) при относительной влажности 95%, в
течение 24 ч при 1% S02 и затем 24 ч при 1% H2S (см.
табл. 3).
В результате измерений механических
характеристик разными методами получены одинаковые
результаты (табл. 4).
4
«ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ. Сер. АППАРАТЫ НИЗКОГО НАПРЯЖЕНИЯ», 1982, 1ЫП. 1 (98)

Таблица 2
Номер
испытания
1
Обозначение
зажима
А
В
С
D
Е
Переходное сопротивление, мОм, при проводе
320 м | 254 | 320
после суток
1
0,1-0,3
20
0,2-0,5
120
1
6
3
700
3
1
0,13
0,3
0,12
2
0,16
2 i
0,14
120
0,25
1000
5
1
0,06
0,16
0,10
0,08
0,10
20
0,06
0,16
0,08
0,06
0,08
120
0,07
0,10
0,20
0,06
А
В
С
D
Е
А
В
С
D
А
С
D
Е
После циклов
1 1
1 0,16
0,16
0,07
0,25
1 0,16 1
25
0,2
0,5
0,2
0,4
0,6
200
0,9
9
1,2
3
8
1
0,12
—
0,5
0,11
0,3
1 25
0,14
з
0,2
1 0,6
200
0,2
30
0,4
8
1
0,09
0,08
0,05
0,11
25
0,08
0,08
0,05
0,08
200
0,08
0,09
0,06
0,08
1 '
0,1
0,3
0,3
0,09
40 1
0,2
0,7
0,35
0,2
150 1
0,35
7
1,5
0,9
После
1
0,15
0,25
0,40
0,09
циклов
40
0,2
0,2
0,8
0,10
150
0,6
10
0,15
—
1
0,06
0,13
0,2
—
40
0,06
0,15
0,12
—
150
0,07
0,20
0,12
"~~
1 1
0,07
1 0,13
0,17
0,3
9
0,08
0,20
0,3
0,5
17
0,11
0,25
0,3
0,7
После
1
0,15
0,4
0,3
недель
9
0,15
0,7
—
0,4
17
0,15
1,1
0,5
1
0,07
6,11
—
0,09
1 9
0,07
0,11
—
0,1
17
0,07
0,15
—
0,11
А
В
С
D
1
0,25
0,1
0,3
0,1
»
0,45
0,4
0,5
0,8
*
0,85
1
1,2
2
После
i ■
0,15
0,3
0,09
—
циклов
2 1
0,2
0,45
0,12
—
*
0,2
1
0,35
—
1
_
—
0,08
0,09
» i
—
0,08
0,09
4
—
0,1
0,1
Та
2
OS
Обозначение
С
D
блица 1
*
Переходное сопротивление, мОм
до испытания
пределы
0,04-5.3
0,09-0,56

среднее
0,41
i 0,18


квадратичное
отклонение
0,74
0,09
после испытания
пределы
0,09—15
0,06—0,83

среднее
0,87
j 0,22


квадратичное
отклонение
2,02
0,16
Таблица 4
Обозначение
зажима
А
В
Обозначение
провода
254
320
254
320
Нажатие
на провод, Н
6-8
16-19
6-7
13-20
Отпружинива-
ние губок
зажима, мкм
16-20
42-50
9-10
18^28
«ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ. Сер. АППАРАТЫ НИЗКОГО НАПРЯЖЕНИЯ», 1982, вып. 1 (98)
2*

Зажимы с однопроволочным проводом 320
работают значительно лучше, чем с проводом 254. В первом
случае все зажимы работали стабильно и имели
низкое переходное сопротивление, а во втором только
один зажим дал относительно хорошие результаты.
Зажим с многопроволочным проврдом работает
значительно хуже, чем с однопроволочным.
Испытания 1, 2 и 3 оказывали приблизительно
одинаковое влияние на одну и ту же конструкцию
независимо от того, какова она. Разница результатов
испытания разных конструкций была больше, чем раз-
СРАВНЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ,
НЕПОСРЕДСТВЕННО ВСТАВЛЯЕМЫХ
В ОТВЕТНЫЕ ЧАСТИ СОЕДИНИТЕЛЯ,
С ОТДЕЛЬНЫМ СОЕДИНИТЕЛЕМ: ВЛИЯНИЕ
ОРГАНИЧЕСКИХ ОТЛОЖЕНИЙ
G. Tissier, Thomson—CSF, 91401 Orsay; R. Bonnaud
Centre National d'Etudes dcs Telecommunications, 22301
Lannion; J. Carre Socapcx, 92152 Suresnes France.
Reliability Comparison of One-Part and Two-Part Connectors:
Influence of Organic Contaminants
Proc. of the Tenth International Conference on Electric
Contact Phenomena, 1980, 465—474.
Для присоединения печатных плат^ используются
две разных конструкции соединителей: 'первая состоит
из двух частей (two-part connector — розетка и вилка,
контакты которой припаяны к плате; во второй
конструкции (one-part connector) применяется только
розетка, в которую непосредственно, вставляется плата.
Первая конструкция применяется в областях военной,
специальной электроники и телекоммуникации,
вторая — в промышленной электронике и вычислительных
машинах.
Дан обзор литературы и проведено сравнение
конструкций. В частности, из ранее сделанных
исследований можно заключить, что губки для второго типа
целесообразно делать по форме, соответствующей
применяемым в рубильниках, изготовляемых в СССР
(cantilever), а не «piiicer» типа (загнутьф внутрь), так как
в последних больше расход металла и они вообще
хуже. . Никакого покрытия, кроме золотого с
небольшими добавками (24 карата), нельзя применять.
Надежда на не содержащие золото покрытия (в
частности, на оловянно-свинцовое) не оправдалась.
Покрытие контактов розеток должно представлять собой
0,4—0,6 мкм золота по слою 2—4 мкм никеля, а кон-
СМАЗКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КОНТАКТОВ,
ПРИМЕНЯЕМЫЕ В ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИ
G. Kovacs. Research Institute of the Hungarian Post
office, Budapest, Hungary.
Lubricants for Electrical Contacts used in
Telecommunications. Proc. of Tenth International Conference on
Electric Contact Phenomena, 1980, 475—488.
Для смазки контактов соединителей разработан
состав в виде аэрозоли, который содержит фреон 'под
давлением, фреоновый растворитель ТЕ,
высокостабильный perfluorinated polyether, воскоподобную
фракийца результатов испытания одной конструкции в
разных режимах.
Приведены данные по экстраполяции результатов
этих испытаний на 5 лет работы.
По-видимому, при однопроволочном проводнике
усилие 8—10 Н и пружннение 15—20 мкм достаточны.
В общем IDC-контакты имеют больше ограничений
в разных случаях и режимах их применения, чем
обычные crimp and wire-wrap соединения,
применяемые в телефонии.
Р. С. Кузнецов
тактов платы—1,4—2 мкм золота по слою G—10 мкм
никеля.
В течение 10000 ч испытывалось 209 розеток с
2X24 контактами — всего 10032 соединения.
Приведены гистограммы усилий сочленения и расчленения и
переходного сопротивления. Сделано заключение, что
типы 1 и 2 конструкций приблизительно равноценны
по критерию надежности, и выбор между ними надо
делать по технологическим и экономическим
критериям. Однако для получения высокостабильного
переходного сопротивления предпочтителен 1-й тип (из
2 частей). Выводы об одинаковой надежности обоих
конструкций (MIL С 21097 и MIL С 55302) сделал
также ROME AIR DEVELOPMENT CENTER после
сравнения результатов по 736 млн. соединителей X часов.
Приведена формула расчета интенсивности отказов.
Испытанные соединители имели два разных типа
золочения контактов плат: золочение А
осуществлялось в сульфитной ванне с небольшой присадкой мед-
но-кадмиевого сплава (мышьяковистый осветлитель),
золочение В — в цианистой ванне с малым содержанием
кобальта (органический осветлитель). Золочение А
разрушалось быстрее (через 2000 ч) и задиралось при
сочленении и расчленении, чего не наблюдалось при
золочении В, но в первом случае переходное
сопротивление было меньше, чем во втором. При золочении В
(внутри его) были обнаружены органические
компаунды, которых в слое золочения А нет.
Поэтому при золочении В в начале испытания
усилия сочленения и расчленения были приблизительно в
1,4 раза меньше, чем при золочении А, а в конце
испытания — в 2 раза меньше. При нагреве окисление
этих компаундов приводит к большему переходному
сопротивлению контактов с золочением В. Однако при
золочении А после истирания слоя золота окислы
подслоя также увеличивают переходное сопротивление.
Р. С. Кузнецов
цию perfluorinated hydrorarbons (имеющую
инфракрасный спектр, подобный РТЕЕ).
При этой смазке допускаемся более 100 циклов
сочленений Смазка практически не увеличивает
переходного сопротивления при нажатии на контактах более
1 Н.
Контакты, предназначенные для коммутации цепи
(например, реле легкою режима работы), по
предварительным испытаниям, хорошо работают при смазке,
имеющей консистенцию жидкого масла. Смазка
состоит из насыщенных углеводородных масел с добавкой
stearic ester. Эта же- смазка эффективна для
телефонных аппаратов с вращающимися подвижными
частями, имеющими контакты из оловянистой бронзы.
6
«ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ. Сер. АППАРАТЫ НИЗКОГО НАПРЯЖЕНИЯ», 1982, вып. 1 (98)

Определялось переходное сопротивление
проволочных контактов реле с нажатием 0,2 Н до и после
пребывания в атмосфере, содержащей 15 миллионных
долей H2S при относительной влажности 75%.
Приведены функции распределения (табл. 1).
Та блида 1
Материал
контактов
AgCulO
AgNilO
Время
пребывания в H2S, I
сутки 1
1
1
3
1
1
3
Смазка
Нет
Есть
Нет
Есть
Значения функции
распределения, % для переходных
'сопротивлений, Ом
0,01
0
5
0
0
0
0
0,1
0
42
8
25
40
23
1
10
90
20
48
75
48
10
18
97
30
75
93
70
Таблица 2
Таблица 3
Результаты аналогичных испытаний релейных
контактов из AgCulO в атмосфере, содержащей S02,
приведены в табл. 2 для замыкающих и размыкающих
контактов. В этих таблицах а — среднеквадратичное
отклонение.
Смазанные контакты имеют существенно меньшее
переходное сопротивление, чем несмазанные.
Положительное влияние смазки особенно заметно в случае
длительной работы при малых концентрациях S02 и
наличии коммутации. В табл. 3 приведены функции
распределения переходного сопротивления контактов
AgCulO после испытания в среде, содержащей 0,2 млн.
долей S02.
Концентрация S02 в Будапеште зимой — средняя
дневная —0,09 млн. долей и максимальная — 0,15 млн.
долей.
Смазка (CRC2-26) уменьшает дребезг контактов
особенно при замыкании. В т£бл. 4 указано число
отбросов п Длительностью более 10 мкс, сумма времен
разомкнутого состояния в процессе дребезга при
замыкании 2 t и полное время дребезга /др.
Контакты
Замыкающие
Размыкающие
группы
1-2
1
1
1
2
2
4-6
4
5
5
6
Воздействия
Начальное состояние
3 недели нормальные
условия + 5 операций
1 сутки в 25 млн. долей
S02+5 операций
После 170 операций
56 суток в 0,2 млн. долей
S02+1 операция
После 5 операций
Начальное состояние
1 сутки в 25 млн. долей
S02+5 операций
3 суток в 25 млн. долей
S02-f 5 операций
3—4 сутки в 25 млн. долей
S02+5 операций
56 суток в 0,2 млн. долей
S02-f-5, операций
Переходное сопротивление контактов
несмазанных


мальное
26
27
27
25
27
27
25
25
24
25
25

среднее
36
51
576
115
633
303
27
28
34
58
53


мальное
145
146
2180
1030
2980
3650
35
57
107
295
1140
19
33
637
224
838
683
5
11
19
61
184
, мОм
смазанных


мальное
25
25
—
24
28
24
24
25
24
25
25

среднее
30
31
474
62
173
36
27
37
37
39
34

максимальное
48
55
2070
780
2660
181
37
124
84
172
192
6
6
395
107
449
25
5
21
16
24
31
После
количества
операций
1
1
5
5
Смазка
Нет
Есть
Нет
Есть
Значения функции
распределения ,%, для переходных
сопротивлений, Ом
0,02
0
0
0
0
0,1
40
81
65
96
1
80
98
90
-100
5
98
99
98
-100
Таблица 4
Смазка
Нет
Есть
п
7
3
It, МКС
325
43
'др' мкс
614
81
После пребывания в атмосфере, содержащей S02
дребезг несмазанных контактов немного уменьшился
(в 1,05—1,23 раза), дребезг одних смазанных
контактов увеличился (в 1,19—1,4 раза), а других —
уменьшился (в 1,16—1,3 раза).
Р. С. Кузнецов
«ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ. С«р. АППАРАТЫ НИЗКОГО НАПРЯЖЕНИЯ», 1982, вып. 1 (98)
3. Зак. 3490

ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ РЕЛЕ
Ц ЭЛЕКТРОННЫХ ЦЕПЯХ
Е. Gudenus, BHG Telecommunication Works, Hungary.
The Altered Role of Electromechanical Components in
Electronic Circuits.
Proc. of the Tenth International Conference on Electric
Contact Phenomena, 1980, 489—517.
Даны подробный обзор целесообразности, условий
и областей применения электромеханических реле в
электронных схемах; типичные схемы, сравнение
контактной и бесконтактной техники; сводки технических
характеристик современных миниатюрных реле разных
фирм (в том числе смачиваемых ртутью, герконовых
и др.).
Р. С. Кузнецов
РАЗРАБОТКА, КОНСТРУИРОВАНИЕ,
ПРОЕКТИРОВАНИЕ
УДК 621.316.53.014.2.025
ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ КОММУТАЦИОННОЙ
СПОСОБНОСТИ КОНТАКТОРОВ
ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
Д-р техн. наук О. Б. БРОН,
канд. техн. наук Б. А. ЛЯРСКИЙ, Я. Н. ПРЕТРО
При тенденции уменьшения габаритных размеров
электрических аппаратов, снижения материалоемкости
и трудовых затрат при их изготовлении [1, 2]
возникает необходимость создания простых и компактных
дугогасительных устройств с повышенной отключающей
способностью.
В контакторах переменного тока на электрическую
дугу, возникающую при размыкании контактов,
действует магнитное поле, создаваемое токоподводами и
усиленное в ряде конструкций дополнительными
ферромагнитными элементами (вкладыши, скобы, пластины
деионной решетки, накладки и т. п.). Правильным
выбором формы и расположения токоподводов и
ферромагнитных элементов достигаются эффективное
гашение дуги и малый коммутационный износ
контактов [3, 4].
Цель работы — изыскание таких путей повышения
коммутационной способности контакторов переменного
тока, которые позволили бы одновременно уменьшить
габаритные размеры дугогасительных камер, снизить их
материалоемкость или упростить конструкцию.
Исследования проводились на контакторах серии КМ2000 и
были связаны с необходимостью распространить их
применение на цепи с номинальным напряжением
660 В.
Форма и расположение токоподводов / к
контактам 3 у этих контакторов (рис. 1) близки к
оптимальным для создания магнитного поля, действующего на
Рис. 1. Контактно-дугогасительные устройства
контакторов переменного тока серии КМ2000
а — на номинальные токи 50, 100 и 150 А; б — на номинальные
токи 300 и 600 А
/ — токоподвод; 2 — стальной вкладыш; 3 — неподвижный
контакт; 4 — подвижный мостиковый контакт; 5 — дугогасительная
камера; 6 — пластины деионной решетки; 7 — торцевая стенка
камеры; 8 — выхлопные отверстия; 9 — дополнительное
крепление камер к основанию контактора
м-
8
«ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ. Сер. АППАРАТЫ НИЗКОГО НАПРЯЖЕНИЯ», 4982, вып. 1 J98J

дугу. Поэтому в ходе исследований в основном
изменялись форма, расположение и количество
дополнительных ферромагнитных элементов, устанавливаемых
внутри камеры 5. Оценка испытанных вариантов
производилась сравнением кривых, выражающих зависимости
времени дуги от тока, величин наибольшего
отключаемого тока и границ ионизированной зоны выхлопа.
Рекомендации, приведенные в [3], оказались
недостаточными для использования контакторов серии
КМ2000 в цепях с напряжением 660 В при
номинальных токах главной цепи по ГОСТ 11206—77. Это
потребовало дальнейших совершенствований формы и
расположения ферромагнитных элементов. Лучшие
результаты были получены у контакторов с дугогаси-
тельными камерами, выполненными в соответствии с
рис. 2.
Для контакторов на номинальные токи 63 А
оказалось достаточным у каждого разрыва мостикового
контакта установить П-образную стальную скобу 3,
охватывающую своими щеками зону контактирования
(рис. 2, а). Эта скоба в отличие от известных [3, 4]
имеет продольный паз, придающий ее развертке О-об-
разную форму. Контур тока в такой скобе после
образования на ней опорных пятен дуги (показан
стрелками на рис. 2, а) способствует быстрому
удалению частичных дуг из зоны раствора контактов.
Вместе с образованием дополнительной околокатодной
электрической прочности в момент прохождения тока
через нуль это обеспечивает надежное гашение дуги,
препятствует ее повторному зажиганию в
межконтактном промежутке. Достаточно сильное магнитное поле,
создаваемое скобой 3 в зоне раствора контактов 2 и
4, способствует также быстрому сходу опорных пятен
дуги с контактов на рога. Уменьшение времени
пребывания дуги на контактах повышает коммутационную
износостойкость контакторов особенно для категории
применения АС4.
Применение скобы позволяет, кроме того,
отказаться от установки на контактах (в том числе и на
поставляемых в комплекте запасных частей) весьма
трудоемких в изготовлении вкладышей (см. рис. 1,а),
которые набираются из листовой электротехнической
стали и жестко соединяются с неподвижными
контактами.
В контакторах на номинальные токи 400 и 630 А,
где в камере каждого полюса имеются соответственно
два( и три расположенных рядом мостиковых контакта,
установка скобы не дает должного эффекта, так как
велико расстояние между ее щеками, охватывающими
все параллельные мостиковые контакты. Поэтому в
этих контакторах для достижения1 поставленной цели
были использованы деионные решетки из плоских
стальных пластин 6-, обращенных своей развитой
поверхностью к дуге, максимально приближенных к зоне
раствора контактов и установленных в камере на
некотором расстоянии от торцевых стенок (см. рис. 2,6).
Эффективному гашению дуги в такой камере
способствуют следующие обстоятельства. Для
образования ла пластине решетки опорных пятен дуги, т. е.
для деления ее на частичные дуги, необходимо, чтобы
падение напряжения на прилегающем к пластине
участке дугового ствола превышало 30 В [5]. Если учесть,
что вследствие интенсивного теплообмена продольный
градиент напряжения в стволе дуги на этом участке
возрастает до 30 В/см и более, то протяженность
участка должна быть не менее 10 мм. В решетке обычной
конструкции (см. рис. 1,6) при толщине пластин 1,5—
2 мм деление дуги происходит только после ее
выгибания у кромок пластин, что требует обычно 5—10 мс,
При указанном выше расположении пластин (рис. 2, б)
и соответствующем выборе их размеров деление дуги,
как показывают эксперименты, происходит сразу в
«ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ. Сер. АППАРАТЫ НИЗК
Рис. 2. Модернизированные контактно-дугогасительные
устройства для контакторов на номинальные токи
а — 63 А; б — 400 и 630 А:
/ — токоподвод; 2 — неподвижный контакт; 3 — стальная скоба;
4 — подвижный мостиковый контакт; 5 — дугогасительная
камера; 6 — стальные пластины; 7 — торцевая стенка камеры; 8 —
накладка (стеклотекстолит); 9 — дополнительная замкнутая
полость; 10 — входные отверстия; U — выхлопные отверстия
момент соприкосновения ее ствола с пластинами ре-
щетки.
Помимо интенсивного теплообмена при
соприкосновении с дугой пластины такой решетки эффективно
поглощают своей развитой поверхностью тепловую
энергию, излучаемую приближающейся к ним дугой, и,
кроме того, защищают поверхности торцевых стенок
камеры от металлизации и непосредственного
воздействия дуги. Благодаря этому избыточное давленде
внутри камер не превосходит обычных значений^
величина сопротивления изоляции остается высокой
после отключения предельных токов.
НАПРЯЖЕНИЯ», 1982, вып. 1 (98) 9
3*

Поскольку решетка обладает повышенным
газодинамическим сопротивлением, было необходимо
принять меры для того, чтобы отраженные от
пластин газодинамические волны быстро затухали и не
препятствовали движению дуги в направлении к
решетке. Роль активного гасителя газодинамических
волн в камере выполняет пространство между
пластинами и торцевой стенкой. По своему действию этот
гаситель подобен описанному в [6].
Из-за больших коммутационных нагрузок
контакторов на токи 400 и 630 А требуются выхлопные
отверстия в камерах. Однако по условиям эксплуатации
нежелательна ионизированная зона выхлопа,
увеличивающая объем комплектного • устройства, в которое
устанавливается контактор. Для устранения этой зоны
между торцевыми стенками 7 и накладками 8 из
листового стеклотекстолита выполнены дополнительные
замкнутые полости 9 с не совпадающими по
расположению входными 10 и выхлопными 11 отверстиями
(см. рис. 2, б).
Поток высоконагретых ионизированных газов (на
рис. 2, б показан стрелками) после погасания дуги
устремляется к отверстиям 10 в торцевых стенках 7
под пластинами 6 решетки .Эти газы охлаждаются при
обтекании (в том числе и с обратной стороны)
пластин 6 решетки, при расширении газов в полости 9, их
турбулентном движении вдоль стенок полости 9 и,
наконец, вследствие расширения при выходе из
отверстий 11 в свободное пространство.
Использование описанных выше конструктивных
решений позволило уменьшить высоту дугогасительных
камер (и соответственно их объем) почти на 30%,
снизить расход стали на пластины решетки в 3 раза и
сократить расход дугостойкой пластмассы на 20%.
Существенное снижение массо-габаритных показателей
дугогасительных устройств позволило, кроме того,
отказаться от их дополнительного крепления 9 к
основаниям контакторов (см. рис. 1,6) для обеспечения
виброудароустойчивости. Уменьшение размеров камер
и устранение ионизированной зоны выхлопа дают
возможность сократить более чем на 100 мм
соответствующее расстояние до заземленных поверхностей в
комплектных устройствах и, следовательно, габаритные
размеры последних.
Для контакторов на номинальные токи 100 и 160 А
необходимую коммутационную способность при
номинальном напряжении 660 В удалось получить, сочетая
в конструкции дугогасительного устройства скобы 3 с
двумя стальными пластинами 6, обращенными своей
развитой поверхностью к дуге (рис. 3).
Как показали испытания, контакторы переменного
тока серии КМ2000 с модернизированными камерами
обеспечивают с необходимым для надежной
эксплуатации запасом требуемую ГОСТ 11206—77
коммутационную способность при номинальном напряжении
660 В, а при использовании в цепях с напряжением
380. В наибольшие отключаемые ими токи могут быть
увеличены не менее чем на 30%. При этом у
контакторов с модернизированными камерами времени
горения дуги в диапазоне токов от номинального до
наибольшего отключаемого в 1,2—»1,8 раза меньше, чем
у контакторов серийного исполнения.
Конструктивные решения, найденные в процессе
выполнения данной работы, могут быть использованы
при разработке новых или модернизации серийно
выпускаемых контакторов переменного тока. Применение
Рис. 3. Модернизированное контактно-дугогасительное
устройство для контакторов на номинальные токи 100 и
160 А (наименования позиций те же, что и для рис. 2)
дополнительной замкнутой полости с несовпадающими
входными и выхлопными отверстиями целесообразно в
тех случаях, когда из-за* больших коммутационных
нагрузок требуются выхлопные отверстия в камере и
когда по* условиям эксплуатации аппарата
недопустимо ,наличие ионизированной зоны выхлопа.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Мицкевич Г. Ф. Задачи дальнейшего развития
низковольтного аппаратостроения. —
«Электротехника», 1980, № 1, 36—38.
2. Amft D. Forderungen an und Forschungen fur Nie-
derspannungsschaltgerate.— „Impuls", H. 19, № 2, 1979,
42—44.
3. Amsinck R., Jqger K. W. Der Einfluss der Kontakt-
und Loschsystemgeometrie auf magnetische Blasfeld in
Schutzen. 3rd International Symposium on Switching Arc
Phenomena, Lodz, Poland, 1977, 66—69.
4. Amsinck R., lager K. W. Movement and Extinction
of Switching—Arcs in Contactor Quench-Systems. IEEE
Transactions on Components, Hybrids and
Manufacturing Technology, 1979, 2, № 1, 8—11.
5. Gessner K. L. Die Unterteilung wandernder Lichtbo-
gen durch Bleche guer zur Bogenachse. Dissertation,
Т. Н. Darmstadt, 1962, 36—43.
tb. Брон О. Б., Лярский Б. А., Претро Н. Н.
Газодинамические явления, сопровождающие движение
электрической дуги по контактам аппаратов
управления. — «Электротехн. пром-сть. Сер. Аппараты низкого
напряжения», 1977, вып. 9 (67), 1—3.
10
«ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ. Сер. АППАРАТЫ НИЗКОГО НАПРЯЖЕНИЯ», 1982\ вып. 1 (98)

УДК 621.316.7:621.382.2
МОДЕРНИЗАЦИЯ ТИРИСТОРНЫХ ПУСКАТЕЛЕЙ
СЕРИИ ПТ
В. И. ГУРЕВИЧ, А. Я. ПОКАТАЕВ, П. И. САВЧЕНКО
Для дистанционного включений, отключения и
реверса трехфазных двигателей и других нагрузок
переменного тока на стационарных и подвижных объектах
широко применяются тиристорные пускатели типов
ПТ-16-380 (Р) и ПТ-40-380 (Р) [1].
•- Эти устройства имеют так называемое
самоуправление тиристоров, при котором импульсы управления
формируются автоматически из анодного напряжения
при замыкании пускового контакта в цепи управления
(рис. 1).
Исследования [2] позволили выявить некоторые
особенности работы пускателей серии ПТ.
1. Резкое (до 10—20 раз) возрастание тока в
нагрузке, содержащей индуктивную составляющую при
работе в области малых токов, например, при
холостом ходе асинхронных двигателей и трансформаторов.
Это явление обусловлено нарушением симметричной
работы вентилей и появлением постоянной
составляющей в токе нагрузки.
2. Степень несимметрии работы вентилей
возрастает с увеличением разности статических токов
управления тиристоров, включенных встречно-параллельно в
общую пару, а также при увеличении
ограничительного сопротивления Ry в цепи управления.
3. Дополнительные исследования значений
статических' токов управления тиристоров, полученные на*
основе массовых измерений, показали, что для
практически полностью симметричной работы тиристоров
минимальный ток нагрузки должен быть не ниже некото.-
рого критического значения [2], которое, в частности,
для тиристоров Т160 и Т50, применяемых в
пускателях ПТ, составляет соответственно 6,5 и 2,2 А. При
токе нагрузки ниже этих значений асимметрия работы
тиристоров резко возрастает.
4. С изменением температуры окружающей среды
статические токи управления тиристоров линейной
изменяются, причем у тиристоров с большим начальным
током управления (при 0° С) последний изменяется в
большей степени. При этом разность статических
токов управления тиристоров, включенных в общую
пару, а следовательно, и значение критического тока
нагрузки увеличиваются с понижением температуры
среды и уменьшаются при ее повышении. В связи с этим
пускатели ПТ, которые по результатам заводских
испытаний работают удовлетворительно, могут быть
причиной резкого возрастания тока в нагрузке из-за нару-
Рис. 1. Схема самоуправления тиристоров в пускателе
ПТ
VI, V2 — силовые тиристоры; Ry — ограничительное
сопротивление; 5П — пусковой контакт; #н и Хв — параметры схемы
замещения нагрузки
шения симметричной работы тиристоров во время
эксплуатации в условиях отрицательных температур.
Выявленные особенности позволили разработать
ряд мероприятий, направленных на повышение
технико-экономических показателей ПТ.
Нормальная работа пускателя без изменения его
схемы может быть обеспечена подбором для встречно-
параллельного включения пускателей с одинаковыми
или близкими значениями статических токов
управления. Для ускоренного измерения статических токов
управления силовых тиристоров любого типоисполнения
с номинальными токами 50—1000 А разработан
прибор. Полное время одного измерения этим прибором
(с учетом подключения тиристора) не превышает 5 с,
максимальная погрешность измерения не более ±10%.
При использовании в пускателях тиристоров без
предварительного подбора по токам управления
возможно 'искусственное симметрирование работы
встречно-параллельно включенных тиристоров с помощью
Рис. 2. Схема принудительного
симметрирования работы
тиристоров
V5, V6 — разделительные диоды;
Rl, R2 — подстроечные резисторы
V6 R2
Рис. 3. Вариант схемы пускателя с шунтируемым R7
К — дополнительное реле с замыкающимися контактами
«ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ. Сер. АППАРАТЫ НИЗКОГО НАПРЯЖЕНИЯ», 1982, вып. 1 (98)
11

подстроечных резисторов (рис. 2) или нелинейных
сопротивлений.
Введя в схему дополнительное малогабаритное
электромагнитное реле К (рис. 3), можно существенно
Рис. 4. Схема
быстродействующей защиты тиристоров от
перегрузки
/ — схема сравнения (балансный
компаратор напряжения, например,
типа Т-203; 2 — источник опорного
напряжения; 3 — элемент настройки;
R3 — резистор, на котором
выделяется сигнал защиты; К3
—'исполнительный элемент защиты
снизить несимметрию работы вентилей, полностью или
частично шунтируя ограничительное сопротивление Rv
после отпирания тиристоров.
В отдельных случаях для борьбы с последствиями
несимметрии возможно применение защиты от работы
при токе нагрузки меньше критического. Это
возможно за счет подключения к трансформаторам тока,
имеющимся в схеме пускателя, дополнительного реле
с контактом, включенным в цепь питания пускового
реле. При этом дополнительное реле будет выключать
пускатель при снижении тока нагрузки ниже
-критического.
Температурная зависимость статического тока
управления может быть использована для повышения
эффективности тепловой защиты тиристоров от
перегрузки, для чего вместо применяемой в настоящее
время системы, основанной на контроле температуры
корпуса тиристора, целесообразно использовать . защиту,
основанную на контроле температуры непосредственно
полупроводниковой структуры измерением среднего
тока в цепи управления (рис. 4). При этом за* счет
повышения быстродействия защиты возможно
использование в пускателе тиристоров с меньшим запасом
по току.
ЛИТЕРАТУРА
1. Поскробко А. А., Братолюбов В. Б.
Бесконтактные коммутирующие и регулирующи^шолупроводнико-
вые устройства на переменном ток* М., «Энергия»,
1978, 192 с, ил.
2. Гуревич В. И., Покатаев А. #., Савченко П. И.
Исследование работы встречно-параллельно
включенных тиристоров с самоуправлением. — «Техническая
электродинамика», 1981, № 6.
УДК 621.316.5.027.2-213.34
РАЗМЕЩЕНИЕ КОМПЛЕКТУЮЩИХ ИЗДЕЛИЙ
В ОБОЛОЧКАХ ШАХТНОЙ
ВЗРЫВОБЕЗОПАСНОЙ ЭЛЕКТРОАППАРАТУРЫ
Канд. техн. наук Л. Л. ЛЛАЩАНСКИЙ,
П. П. БАЦЫЛЕВ
По условиям эксплуатации электрооборудования в
шахтах и рудниках его размеры необходимо сводить
до минимальных. Поэтому при проектировании
шахтных взрывобезопасных электрических аппаратов
первоочередной задачей является выбор наиболее
оптимального варианта размещения комплектующих
электротехнических изделий (именуемых в дальнейшем
компонентами) во взрывозащитных оболочках.
Принципы компоновки аппаратных камер основаны
на интуиции и опыте проектировщика. Методика [1],
учитывает требования эксплуатации, эргономики (учет
степени контакта комплектующих изделий с
обслуживающим персоналом через оперативные связи
обслуживания и наблюдения), требования экономического
характера (выбор взаимного расположения комплектующих
изделий с учетом минимального расхода монтажных
проводов). Однако из-за возросших требований
повышения ремонтопригодности, надежности и
обслуживаемости проектируемого шахтного взрывобезопасного
электрооборудования указанная методика нуждается в
некоторых уточнениях и дополнениях; учете надежности
и ремонтопригодности отдельных компонентов, учете
тепловой взаимосвязи между отдельными
компонентами, учете влияния на внутреннюю компоновку
внешнего расположения элементов управления, контроля и
сигнализации, выполняемых в соответствии с
современными требованиями эргономики [2], и т. д. Одним
из современных методов проектирования является
рассмотрение проектируемых объектов в качестве
разновидностей сложных или больших систем.
Понятие системы было впервые сформулировано в
рамках общей теории систем [3].
Особую роль в современной теории систем играют
целенаправленные системы, т. е. системы,
функционирование которых обеспечивает выполнение ряда задач.
Примером целенаправленной технической системы можно
считать электрическую схему любого электрического
аппарата [41. В данном случае система задана
пространственными признаками, поэтому в системе можно
выделить два типа объектов — множества элементов
(компонентов) и множества связей, состоящих из
внутренних, включающих любые связи между компонентами
(провода, механические связи, тепловой режим), и
внешних, включающих прежде всего связи
компонентов с обслуживающим персоналом (наблюдение,
осмотр, текущий ремонт, замена узлов и деталей и т.д.).
Графически эти связи можно представить в виде
схемы рис. 1.
12
«ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ. Сер. АППАРАТЫ НИЗКОГО НАПРЯЖЕНИЯ», 1982, вып. 1 (98)

2*<-
Рис. 1. Схема внутренних и внешних связей компонентов
внешние (эргономические связи); внутренние
(конструктивные связи);
О — оператор; J — N — компоненты; Сш — штатные работы по
управлению, контролю и сигнализации; Сорн —работы по
осмотру, регулировке и наладке; Сн — ремонтные работы по
замене вышедших из строя компонентов; Ск — кинематические
связи; Ст — тепловые связи; Сэ — электрические
(проводниковые) связи
Каждый элемент схемы характеризуется
определенной степенью внутренней и внешней взаимосвязи.
Элементы с более высокой степенью внутренних
взаимосвязей должны быть расположены как можно ближе
друг к другу, а элементы с более высокой степенью
внешних взаимосвязей — ближе к оператору, т. е. быть
в определенной степени доступными.
Для оценки внешних связей по количественному и
качественному признакам предлагается следующая
зависимость [1]:
&1 = (£ш/ + Cojjh/ -f Сн/) • kh
тле Сmi—единичный количественный показатель
связи t-ro компонента с обслуживающим
персоналом в процессе выполнения штатных
работ (управление, контроль,
сигнализация). Этот показатель обычно задается
техническим заданием на проектирование,
где указывается необходимое количество
приборов, сигнальных ламп, элементов
управления и т. п.;
Со риг — единичный количественный показатель
внешних (эргономических) связей i-го
компонента с обслуживающим персоналом в
процессе выполнения работ по осмотру,
регулировке и наладке. Определяется
исходя из технического задания на
проектирование, инструкций по монтажу и
эксплуатации данного компонента
(комплектующего изделия);
CBi — единичный количественный показатель
связи t-ro компонента с обслуживающим
персоналом в процессе замены и ремонтов,
связанных с демонтажом. Определяется
исходя из интенсивности отказов,
задаваемых как справочные данные либо
определяемых по методике, приведенной
в [5];
ki — качественный показатель внешних связей
i-vo компонента системы с
обслуживающим персоналом, определяемый, например,
экспертным методом. При определении ki
должно соблюдаться условие
где i — количество компонентов системы.
Оценку внутренних связей предлагается
производить следующим образом.
Поскольку учет теплового режима отдельных
компонентов, а также кинематических и механических
связей не представляет особой трудности, рассматривается
оценка электрических связей между отдельными
компонентами системы.
На рис. 2 показан граф взаимосвязей между
компонентами электрической системы (схемы). Точки на
этом графе представляют * компоненты системы, а
линии — электрические связи (пучки проводов) между
этими компонентами.
Рис. 2. Граф электрических связей между компонентами
электрической системы (схемы)
1, 2, 3 ..К, Р — компоненты электрической системы (схемы);
S — суммарное сечение проводов, соединяющих компоненты.
Для анализа и фиксации количественных и
качественных показателей взаимосвязей между отдельными
компонентами системы используется метод матрицы
взаимодействий [6], основой которого являются анализ
и фиксация взаимосвязей между парами компонентов
(табл. 1).
Таблица 1
1
Компоненты
системы
2
3
К
°:
Р
1
2
♦^12
3
«Sis
«^23
...
...
К
SlK
S2K
S3K
...
...
р
Sip
S2P
Szp
Skp
♦ .♦
«ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ. Сер. АППАРАТЫ НИЗКОГО НАПРЯЖЕНИЯ», 1982, вып. 1 (98|
13

В данном случае объективной базой для
определения взаимосвязей любого К-го компонента с любым
другим Р-м компонентом из экономических
соображений принято суммарное сечение электрических
проводов (SKp), связывающих эти компоненты.
Если пи п2, пъ,... П{ — количество проводов
соответствующих сечений 5Ь S2, S3, ...Si, электрически
соединяющие два компонента системы, например /С-й и
Р-й, суммарное выражение электрической связи между
этими компонентами можно записать в виде
п
sKP=£inKPi • skpi>
i = l
где SKp —суммарное сечение проводов,
соединяющих компоненты К и Р;
Пкрх—количество проводов £-го сечения,
соединяющих компоненты К и Р;
SKpi—сечение 1-х проводов, соединяющих
элементы К и Р.
Таким образом, определив величины степеней
внутренних и внешних взаимосвязей, т. е. оценив их ранги,
можно было бы объективно решить задачу
целесообразного взаимного расположения в пространстве
аппаратной оболочки отдельных компонентов. Однако при
решении этой задачи возникает сложный вопрос: с
чего же начинать компоновку? Какие требования
учитывать в первую, вторую, третью й т. д. очередь —
требования экономии монтажных проводов или
быстрой замены узлов (ремонтоспособность), требования
обеспечения теплового режима или надежность узлов
и деталей и т. п.?
Для решения этой задачи необходим
сравнительный анализ отдельных требований по степени их
важности. Исследованиями и практикой проектирования
взрывозащищенного и рудничного электрооборудования
установлено, что при проектировании расположения
комплектующих электротехнических изделий внутри
аппаратных оболочек обычно исходят из требований,
обеспечивающих функционирование связей,
приведенных на рис. 1.
Для определения очередности выполнения
указанных требований использован экспертный метод оценки
весомости указанных требований.
Обоснование оптимального количества экспертов
производилось исходя из вероятности правильных
решений при различном числе экспертов.
Согласно биномиальному закону распределения
Вер (т = п) = рп\
п
Bep(m>£)=S С1п-р1- (1-р)>*-1,
i=k
где р— вероятность правильного решения
одним экспертом;
т — число правильных решений из п;
Сп = "Т"; 7ГГ — число сочетаний из п элементов
п i\[n— 1)!
по i.
На основании данных этих уравнений были
построены зависимости (рис. 3) правильного решения
группы экспертов-от их количества.
При этом минимальную вероятность правильного
решения одним экспертом, исходя из практики
применения экспертных методов оценки качества продукции,
можно принять равной 70% [7].
L< , 1 ■ ■ ■ I I I I—L—J—I
5 6 7 8 9 70
Количество экспертоб, чел
Рис. 3. Зависимость правильного решения группы
экспертов от количества экспертов при условии, что 2/3
экспертов приняли правильное решение (четыре из пяти,
пять из семи, семь из десяти).
р — вероятность принятия правильного решения одним из
экспертов
Исходя из [7], решение принимается, если за него
голосуют не менее четырех экспертов из пяти, не
менее пяти экспертов из семи, не менее семи экспертов
из десяти.
Из зависимостей, приведенных на рис. 3, следует,
что для получения достаточно высоких вероятностей
правильных решений целесообразно иметь не менее
семи экспертов. Окончательно принятое число членов
экспертной комиссии составило 10 человек. Эксперты
были подобраны из числа ведущих специалистов,
имеющих большой стаж и опыт работы по
проектированию взрыВ)Обезопасной электрической аппаратуры.
Для получения необходимых данных экспертам
были розданы анкеты для определения единичных
показателей коэффициентов весомости тх—т6 по шести
требованиям рациональной компоновки аппаратных
камер, приведенным выше. Экспертиза проводилась в
соответствии с рекомендациями [8].
После получения анкетных данных от всех десяти
экспертов и занесения их в табл. 2 значения
коэффициентов весомости, лежащие в интервале 0—10, были
пронумерованы исходя из условия, что
п
2j ni'ij — l,
где ni'ij - нормированный коэффициент весомости 1-го
требования, назначенный /-м экспертом;
определяется как доля весомости 1-го в
общей сумме балльных оценок коэффициентов
весомости всех требований
тц
т IJ - п
I] mtj
i = i
где тц —коэффициент весомости 1-го требования,
определенный /-м экспертом в баллах;
п — число коэффициентов весомости, в данном
случае п=6.
14
((ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ. Сер. АППАРАТЫ НИЗКОГО НАПРЯЖЕНИЯ», 1982, tun. 1 (98)

Таблица 2
Эксперты
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Сумма коэффици»
ентов
весомости
Коэффициенты весомости
т,
7
6
5
8
7,5
8,5
10
8
8
6
74,0
тл
5
5,5
6
6
7
9
7
7
6
4
62,0
т3
4,5
7
6,5
4
5
7
6,5
4,5
10
2
57,0
т4
10
10
9
10
9
10
8,5
10
7
10
93,5
™5
8
9
10
5
10
8
9
10
9
8
86,0
тС)
4
2
7
4,5
3,5
5
6
6
4,5
3
45,5
Imn
1=1
38,5
39,5
43,5
37,5
42,0
47,5
47,0
45,5
44,5
33,0
416,5
Данные расчетов нормированных коэффициентов
весомости приведены в табл. 3.
Таблица 3
Эксперты
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
- 2 тц
^""аГ
Нормированные коэффициенты врсомости
т\
0,183
0,152
0,117
0,214
0,177
0,179
0,213
0,178
0,180
0,184
| 0,178
т\
0,130'
0,139
0,137
0,160
0,168
0,190
0,149
0,154
0,135
0,121
0,148
т'3
0,117
0,177
0,149
0,107
0,119
0,148
0,138
0,098
0,225
0,060
-
0,134
т\
0,259
0,253
0,207
0,266
0,214
0,210
0,181
0,219
0,157
0,302
0,227
т'э
0,207
0,228
0,229
0,133
0,238
0,168
0,191
0,219
0,202
0,242
0,206
т\
0,104
0,051
0,161
0,120
0,084
0,105
0,128
0,132
0,101
0,091
0,108
Расположив найденные значения mt в порядке
убывания, определяли очередность выполнения требований
рациональной компоновки аппаратных камер:
1) обеспечение теплового режима работы
термически уязвимых компонентов — Ст;
2) обеспечение конструктивно целесообразной
установки механически связанных компонентов — Ск;
3) необходимость установки наружных элементов
управления, контроля н сигнализации в местах
наиболее удобного их контакта с обслуживающим
персоналом — Сш;
4) обеспечение удобства осмотра, регулировки и
наладки отдельных компонентов в процессе эксплуатации
изделия — С0рН;
5) возможность удобной замены компонентов
исходя из их надежности — Сп;
6) стремление к минимальному расходу монтажных
проводов, электрически соединяющих компоненты,
путем сближения электрически многократно связанных
элементов электрической схемы — Сэ.
Оценка согласованности мнений экспертов
производилась с помощью коэффициента конкордации [9, 10],
для чего по результатам обработки экспертных данных,
приведенных в табл. 2 и 3, была составлена таблица
ранговых оценок (табл. 4).
I а б л и ц а 4
Эксперты
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Т
А/
А?
5
Ранговые
Ст
1
1
2
1
2
1
3
1
4
1
i 17
-18
324
Сн
2
2
1
4
1
4
2
2
2
2
22
-13
169
оценки (хц) экспертов i
требованиям
Сш
3
4
6
2
3
3
1
3
3
3
31
Сорн
4
5
5
3
4
2
4
4
5
4
40
Сн
5,
3
4
6
<)
5
5
6
1
6
46
35
-4
16
5
25
1016
11
121
10
Сэ
6
6
3
5
6
6
6
5
6
5
54
19
361
Для расчета значения коэффициентов конкордации
сначала была найдена сумма оценок (рангов) по
каждому из шести требований, полученная от всех десяти
экспертов
N
2*"»
а затем — разность между этой суммой и средней
суммой рангов по формуле
N
а*= 2х/'~:г'
где
л N
2 2 ХЧ 17 + 22 + 31 + 40 + 46 + 54
Т =
* = 1 /=1
= 35.
п 6
Далее рассчитывается сумма квадратов разностей
(отклонений) по формуле
Л / N \2 6/10 \ 3
s = 2 2^-rbz=2 2^-35Н016-
/»i \;=i / /=i \y=i /
Коэффициент конкордации рассчитывается по
формуле
12 5
№= ; № = 0,581.
AP(/l3 — п)
Значимость коэффициента конкордации согласно
ГОСТ 11.006—74 [11] и рекомендациям [9] была
оценена по критерию х2:
лгз = АГ(/г — 1) -W; х = 29,05
при f=n—1=6—1=5 степеней свободы.
«ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ. Сер. АППАРАТЫ НИЗКОГО НАПРЯЖЕНИЯ», 1982, вып. 1 (98)
15

Используя табличные значения х2 npfi
доверительной вероятности а = 99, имеем: Лабл =20,5, что
меньше х2 = 29,05.
Таким образом, с вероятностью 99% можно
утверждать, что существует определенная согласованность
мнений экспертов относительно степени важности
требований рациональной компоновки аппаратных
оболочек шахтного взрывобезопасного электрооборудования,
оцениваемая коэффициентом конкордации W=0,581.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Бацылев П. П. Компоновка аппаратных камер
взрывобезопасного электрооборудования. — «Взрыво-
безопасное электрооборудование. (Разработка и
исследование)». Сб науч. трудов. 1974, вып. 10, 146—152.
2. Вудсон У., Комовер Д: Справочник по
инженерной психологии для инженеров и
художников-конструкторов М., «Мир», 1968, 518 с.
3. Берталанфи фон Л. Общая теория систем —
критический обзор. — Исследования общей теории систем.
Пер с англ М., «Прогресс», 1969, 32 с.
4. Иоффе Л. Ш., Клейнер Г. Б. Системный анализ
и структурное моделирование целенаправленных
систем, М., Информэлектро, 1978, 56 с.
5. Быков А. И., Ванеев Б. Н., Главный В. Д. и др.
Надежность взрывозащищенного и рудничного
электрооборудования. М., «Недра», 1979, 302 с.
6. Методика оценки качества промышленной
продукции. М., Изд-во стандартов, 1972, 60 с.
7. Методика применения экспертных методов для
оценки качества продукции. М., Изд-во стандартов,
1975, 55 с.
8. Бешелев С. Д., Гуревич Ф. Г. Математико-стати-
стические методы'экспертных оценок. М., «Статистика»,
1974, 159 с.
9. Адлер Ю. П., Александров И. Ф., Грановский
Ю. В, Наймов В. В. Об одном методе формализации
априорной информации при планировании
эксперимента. Е кн.: Планирование эксперимента. М., «Наука»,
1966, 129—133.
10. Прикладная статистика «Правила проверки
опытного распределения с теоретическим». ГОСТ
11.096—74.
И. Справочник по надежности, т. I. Пер. с англ.
Под ред. Б. Р. Левина, М, «Мир», 1969, 339 с.
УДК 621.316 9
ОРГАНЫ ТОКА ЗАЩИТ ОТ ЗАМЫКАНИЙ
НА ЗЕМЛЮ СЕТЕЙ 6—10 кВ
Г. С. НУ ДЕЛ БМ АН, Н. А. КОЧКИН,
О. Л. ЭВЕРСКОВ
Для измерительных органов защит, выполненных
на интегральных микросхемах (ИМС) и
предназначенных для встраивания в КРУ 6—10 кВ, разработаны
орган тока- нулевой последовательности и
направленный орган тока нулевой последовательности. Орган
тока используется в качестве устройства,
реагирующего на замыкания на землю генераторов, двигателей и
линий с малыми токами замыканий на землю.
Воспринимающая часть органа (рис. 1) включает
промежуточный трансформатор тока ТА1, нагруженный
на резисторы R2... R6, которые дискретно
регулируют уставку срабатывания по току. Преобразующая
часть органа представляет собой настроенный на
частоту 50 Гц активный фильтр на операционном
усилителе (ОУ) А1, резисторах R7, R8, R9 и конденсаторах С/,
С2. Для повышения помехозащищенности к выходам
операционных усилителей А1 и A3 подключены
конденсаторы С4 и С8 соответственно. Сравнивающая часть
органа состоит из порогового элемента на
операционном усилителе А2У время измерительной цепи VD3y
R14, R15 и С6 и триггера Шмитта, построенного на
операционном усилителе A3. Резистор R13 и резисторы
Rll, R12 являются элементами токозадающей цепи
порогового элемента. Резистор R11 — подстроечный. Ис-
у15В
$ Выход
}-/55
Рис. 1. Принципиальная электрическая схема органа тока нулевой последовательности
]Q «ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ. Сер. АППАРАТЫ НИЗКОГО НАПРЯЖЕНИЯ», 1982, вып. 1 (98)

полнительная часть представляет собой каскад на
транзисторе VT1, в цепь коллектора которого включено
выходное быстродействующее peлev KL1. Параллельно
реле подключены защитный диод VD5 и цепь
сигнализации: светодиод VD8 и резистор R20.
Управляющий сигнал на транзистор VT1 поступает
через токозадающий резистор R19. Диод VD6
выполняет защитную функцию.
Уставки тока срабатывания органа тока регулиру-'
ются изменением сопротивления цеди нагрузки
вторичной обмотки трансформатора тока ТЛ1.
Положение переключателей уставок на схеме
соответствует минимальной уставке.
Оперативные цепи реле питаются от специального
преобразовательного блока с выходными уровнями
+ 15 В, 0, —15 В. Функционально данный орган тока
заменяет реле типа РТЗ-50 [1], которое имеет
следующие недостатки:
значительный разброс уставок срабатывания по
первичному току при работе с различными
трансформаторами тока нулевой последовательности (ТТНП)
одного типа;
большую зависимость фактической (по первичному
току) кратности регулирования уставок срабатывания
от типа ТТНП;
недостаточную фактическую кратность
регулирования уставок срабатывания при подключении защиты
■0W50
•0-/5В
V+15
•0-Г5В
Vtl5B
■0-/55
Рис. 3. Осциллограмма работы реле при больших
токах к. з.
к двум и более ТТНП одновременно, соединенным
своими обмотками последовательно или параллельно,
согласно или встречно и др.
Новый орган тока не имеет отмеченных
недостатков.
Работа органа проверялась при различном
включении измерительных трансформаторов тока типа ТЗЛМ
и ТЗРЛ.
Схемы, испытания реле приведены на рис. 2.
Результаты испытания реле на минимальной и
максимальной уставках приведены в таблице.
Схема
испытании
(рис. 2)
а
б
в
г
д
т
ип трансформатора тока
ТЗРЛ | ТЗЛМ
0,02
0,65
0,6
1,0
0,78
0,79
7уст> Л
0,15 1 0,02
'сраб> А
4,8
4,6
7,4
5,4
5,4
0,53
0,53
0,71
0,59
0,59
0,15
3,9
3,9
7,4
4,2
4,2
Рис. 2. Схемы испытаний органа тока нулевой
последовательности с трансформаторами тока типа ТЗЛМ и
ТЗРЛ.
Наличие частотного селективного фильтра
позволяет снизить коэффициент броска, требуемый для
выбора уставок.
Определялись амплитуды входного тока и работа
органа при протекании токов большой кратности через
первичную обмотку измерительных трансформаторов
тока нулевой последовательности (рис. 3).
Орган тока нулевой последовательности
представляет собой «объемный» блок на конструктивах БУК-б.
На лицевой плате размещены переключатели
уставок и светодиод, по свечению которого судят о
срабатывании органа.
Основные технические данные органа тока
нулевой последовательности
Класс точности 10
Коэффициент возврата не менее 0,9
Коэффициент подавления сигналов
частоты 150 Гц не менее 4
Потребляемая мощность по цепям
переменного тока определяемая
при уставке реле 7=0,02 А не более 0,01 В-А
«ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ.- Сер. АППАРАТЫ НИЗКОГО НАПРЯЖЕНИЯ», 1982, вып. 1 (98)
17

*57 4/м Л*
Рис: 4. Принципиальная электрическая схема направленного органа тока от замыканий на землю
Направленный орган тока (рис. 4) служит для
сетей с изолированной нейтралью, имеющих малые
токи замыкания на землю (0,2—20 А), и в которых но
требованиям техники безопасности необходимо
немедленное отключение поврежденного присоединения.
Основным недостатком направленной токовой
защиты типа ЗЗП-112 является ее неселективиая работа на
неповрежденных присоединениях при отключении
поврежденного присоединения. Это вызвано тем, что при
отключении последнего в сети происходит переходный
процесс, при этом частота тока 3 /0 равна
номинальной, а частота напряжения 3 U0 примерно вдвое
ниже. При этбм создаются условия для срабатывания
защиты. Для отстройки от этого режима замедляют
действие защиты до 0,15 с, что недопустимо по
условиям быстродействия. Кроме того, для защиты цепей
напряжения от перенапряжений необходимо
вспомогательное устройство типа ВУ-1.
Направленный орган тока, в котором эти
недостатки устранены, состоит из преобразователя тока,
преобразователя напряжения, фазосравнивающей схемы,
интегратора, реагирующего органа, элемента задержки
времени и выходного органа.ч
Преобразователь тока состоит из трансформатора
тока ТА1; интегратора R2, С1; усилителя,
выполненного на ОУ А1, и селективного фильтра — на ОУ A3.
Трансформатор ТА1 согласовывает угловые
характеристики ТТНП с угловыми характеристиками
направленного органа тока, обеспечивает термическую
стойкость при двойных Коротких замыканиях.
Интегратор R2, С1 позволяет правильно определять
направление мощности при дуговых замыканиях, интегрируя
кратковременные импульсы тока дугового замыкания.
Уставки по току регулируются изменением
коэффициента усиления усилителя А1 за счет подключения
соответствующих резисторов (R11... R15) в цепи
обратной связи. Диоды VD4 ... VD7 ограничивают
выходной сигнал при больших токах. Конденсатор СЗ в
цепи обратной связи <Ж А1 корректирует угловые
характеристики направленного органа тока на
минимальной \ставке при малых токах. На более грубых
и
1 г
м
1Н *1
Улг
ГЛ
У
1 к II 1
Ып
и
f [
г к
kAj/\jv п
т/ч Г
vVT, Ь
/ f—
а
Щ
tYY""7
Ujvi
N vJ
Ir |
"ihd
ГШч
\Ю
ъ*^
]Г~
\
/
Щл
6
Рис. 5. Временные диаграммы работы направленного
органа тока
а — при к з. в зоне; в — работа органа на неповрежденном
присоединении при отключении поврежденного присоединения
U А2 — выходное напряжение преобразователя напряжения;
£/АЗ — выходное напряжение преобразователя тока; UAA —
напряжение на выходе ОУ А4; UCA0 — напряжение на
интегрирующем конденсаторе; UА5 — напряжение на неинвертирующем
входе ОУ Л5, ^СП — напряжение на конденсаторе элемента
задержки, {/у Т1 — выходное напряжение
18
«ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ. Сер. АППАРАТЫ НИЗКОГО НАПРЯЖЕНИЯ», 1982, вып. 1 198J

уставках и при больших токах влияние конденсатора
СЗ незначительно. Селективный фильтр A3,
настроенный на частоту 50 Гц, подавляет высшие
гармонические составляющие в цепи тока.
Преобразователь напряжения состоит из
промежуточного трансформатора^ напряжения TV1, пассивного
фильтра R3, С2 и двуполярного порогового элемента,
выполненного на ОУ А2, изменением входного
сопротивления которого (R8, R9) выставляется уставка по
напряжению.
Трансформатор TV1 и фильтр R3, С2 защищают
орган тока от перенапряжений и помех, возникающих в
цепи напряжения 3U0. Двуполярный пороговый
элемент допускает независимую от напряжения
чувствительность по току.
Синусоидальный сигнал с ОУ A3 и двуполярный
сигнал прямоугольной формы с ОУ А2 подаются на
вход фазосравнивающей схемы на ОУ А4, которая
одновременно задает порог срабатывания по току.
В исходном состоянии на выходе
фазосравнивающей схемы сигнал тормозного знака, интегратор (VD14,
R28, R29, С10) заряжен до определенного уровня
напряжения тормозного знака, реагирующий орган на
ОУ А5, элемент задержки (VD19, R37, R38, С12) и,
следовательно, выходной орган (VT1, KL1) находятся
в несработанном состоянии. Состояние реагирующего
органа и элемента задержки не изменится, если
длительность импульсов на выходе фазосравнивающей
схемы меньше, а паузы больше установленного
времени Г/4. Если соотношение между длительностями
импульсов и пауз на выходе ОУ А4 таково, что
напряжение на выходе интегратора достигает уровня
порога срабатывания реагирующего органа и в течение
периода Т не снижается до уровня порога возврата его,
элемент временной задержки и выходной орган сраба-
УДК 621 316.9
УСТРОЙСТВО ОБНАРУЖЕНИЯ
НЕИСПРАВНОСТЕЙ В ЦЕПЯХ НАПРЯЖЕНИЯ
НУЛЕВОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ
М. А. ШАМИС, И. П. АМУРСКИЙ
Ступенчатая токовая направленная защита нулевой
последовательности (ТНЗНП) широко используется как
основная защита от однофазных к. з. на землю ВЛ
110—220 кВ и как резервная защита от указанных
повреждений В Л более высокого напряжения [1].
Направленность ТНЗНП обеспечивается наличием в
составе защиты органа направления мощности (OHM)
нулевой последовательности, цепи напряжения
которого подключаются к соединенным в «разомкнутый
треугольник» вторичным обмоткам измерительного
трансформатора напряжения. В большинстве случаев
OHM состоит из двух реле, одно из которых
(разрешающее) срабатывает при направлении мощности
к. з. от шин в линию, а другое (блокирующее) — при
противоположном направлении мощности к. з.
Возникновение неисправностей в цепях
напряжения нулевой последовательности приводит либо к
отказу в срабатывании ступени ТНЗНП, если
направленность ступени обеспечивается разрешающим реле
OHM, либо к излишнему срабатыванию ступени, если
ее направленность обеспечивается блокирующим реле.
Из-за разветвленности цепей напряжения нулевоц по-
«ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ. Сер. АППАРАТЫ НИЗКОГО
тывают. В режиме, когда в цепи напряжения
протекает переходной процесс частотой 25 Гц, реагирующий
орган после срабатывания успевает возвратиться в
исходное состояние в течение времени, равного Т, и,
следовательно, элемент временной задержки и
выходной орган не срабатывают. Работа направленного
органа тока поясняется временными диаграммами
(рис. 5).
Таким образом, время задержки направленного
органа тока от излишних срабатываний сокращено до
0,02 с вместо 0,1—0,15 с.
Основные технические данные направленного реле тока
Уставки срабатывания по
первичному току, А 0,07; 0,2; 0,5; 1; 2
Уставки срабатывания по
напряжению, В ' 10; 20
Угол максимальной
чувствительности, град 90
Ширина зоны работы при £/=100 В,
2/у^/вх<20 А, град 140—180
Время срабатывания при £/=100 В,
—— , мс не более 55
'у
ЛИТЕРАТУРА
1. Алексеев В. С. и др. Реле защиты. М., «Энергия»,
1976.
2. Кискачи В. М. Селективная чувствительная
защита от замыканий на землю в сетях с малыми
емкостными токами типа ЗЗП-1. — «Электрические
станции», 1966, № 3.
следовательности на подстанции вероятность
возникновения таких неисправностей сравнительно высока.
При этом следует учитывать, что возникновение
неисправностей, вызывающих закорачивание цепей
напряжения нулевой последовательности, у одного *. из
устройств, подключаемых к измерительному
трансформатору напряжения, приводит к нарушению
работоспособности всех других устройств, соединенных с
цепями разомкнутого треугольника указанного
трансформатора. В то же время устройства блокировки при
нарушениях цепей переменного напряжения, которые
обычно входят в состав дистанционных защит ВЛ [1],
не обнаруживают неисправности в цепях напряжения
нулевой последовательности.
Для обнаружения указанного вида неисправностей
разработано устройство (УОН), которое входит в
состав шкафа дистанционной и токовой ступенчатых
защит типа ШДЭ2801. Способ действия указанного
устройства основан на измерении напряжения
небаланса на выходе «разомкнутого треугольника».
Отмеченный небаланс обусловливается как
погрешностью измерительного трансформатора напряжения,
так наличием в первичных фазных напряжениях
составляющих нулевой последовательности [2] и
наблюдается практически на всех подстанциях.
Отсутствие небаланса может свидетельствовать о
неисправности цепей напряжения нулевой последовательности.
Принципиальная схема устройства приведена на
рисунке. Напряжение нулевой последовательности
через промежуточный трансформатор Т VI поступает на
НАПРЯЖЕНИЯ», 1982, вып. 1 (98) 19

Принципиальная электрическая схема устройства для обнаружения неисправностей
вход селективного активного фильтра с
многоконтурной обратной связью, настроенного на частоту
третьей гармоники и выполненного на операционном
усилителе А1. В состав фильтра входят резисторы R1...
R4 и конденсаторы^ CI, C2. Наличие фильтра третьей
гармоники обеспечивает отстройку УОН от
имеющих частоту основной гармоники наводок, которые
могут возникнуть при обрыве цепей разомкнутого
треугольника.
С выхода фильтра сигнал через резистор R5
поступает на вход реагирующего органа,
представляющего собой однополупериодную схему сравнения,
реализованную на операционном усилителе А2.
(Возможность применения однополупериодной схемы сравнения
обусловлена отсутствием повышенных требований к
быстродействию УОН). Порог срабатывания
реагирующего органа, обеспечивающий уставку £/ср = 0,15 В,
определяется током, протекающим через резистор R6.
К выходу операционного усилителя Л2
подключена /?С-цепь, образованная резисторами R8, R9 и кон-,
денсатором С5. Конденсатор С5 через токоограннчи-
вающий резистор R10 соединен с транзистором,
выполняющим функцию усилителя мощности.
При наличии сигнала, превышающего порог
срабатывания реагирующего органа, напряжение 0а2 на
выходе операционного усилителя А2 имеет
отрицательную полярность, а при отсутствии — положительную.
Под действием напряжения £/а2 заряжается
конденсатор С5. При £/А2>0 постоянная времени изменения
напряжения на конденсаторе С5 т+ определяется
резисторами R9, RIO, a при UA2<.0 постоянная времени
т_ определяется резисторами R8... R10. Значения
указанных резисторов выбраны так, что выполняются
условия R8<^R9<^R10 и R8<^R10, вследствие чего— т+>т_.
По этой причине достаточно кратковременного
появления отрицательного сигнала на выходе
операционного усилителя А2, чтобы в течение оставшейся части
периода напряжение на конценсаторе С5 было
отрицательным. При этом транзистор VT1 закрыт:
устройство находится в несработанном состоянии. При
длительном отсутствии напряжения небаланса
напряжение на конденсаторе С5 становится положительным,
вследствие чего транзистор VT1 открывается. При
этом начинает светиться светодиод VD5, сигнализируя
о срабатывании УОН, и при срабатывании реле KL1
подается сигнал в цепи сигнализации о неисправности
цепей напряжения нулевой последовательности. В
шкафу типа ШДЭ2801 предусмотрена возможность
действия УОН на вывод направленности I и II ступеней
ТНЗНП, что исключает отказ в срабатывании
указанных ступеней при неисправности цепей напряжения
нулевой последовательности.
Как показали испытания, время срабатывания УОН
при изменении входного напряжения, имеющего
частоту третьей гармоники, от 0 до 2 £/Ср не превышает
15 мс, а время возврата при изменении указанного
напряжения от 2 £/Ср до 0 не превышает 20 мс.
Напряжение срабатывания органа на частоте основной
гармоники превышает напряжение срабатывания на
частоте третьей гармоники более чем в 5,5 раза.
Реализация тестового контроля УОН, также как и
реле тока, описанного в [3], основана на
преобразовании частотно-избирательной системы реле в
автогенератор. Однако в отличие от [3], где при проверке
образуется генератор мягкого возбуждения, в данном
случае на основе активного частотного фильтра
образуется релейный автогенератор [4]. Указанный
автогенератор реализуется подключением к
дополнительному входу селективного фильтра (резистор R1)
выхода реагирующего органа, образованного на
операционном усилителе Л2. При этом на вход селективного
фильтра с выхода реагирующего органа подается
постоянное напряжение Uv\, соответствующее
сработанному состоянию УОН, что приводит к изменению
напряжения на выходе фильтра. Согласно [5]
передаточная функция селективного фильтра имеет вид
U2 Н C00«S
Vl «S2 + aa>0S + cog*
где Uи U2 — входное и выходное напряжение
фильтра;
Н, а, «о — параметры фильтра при входном
резисторе R1;
S — оператор дифференцирования.
С учетом уравнения (1) реакция фильтра U2(\)(t)
на подачу постоянного сигнала Up] определяется
следующим образом:
ни» ^г^
"2(1)«) = -
Xsin
u>0(t-
X
(2)
где 7\ — момент замыкания контакта переключателя
SB1.
20
«ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ. Сер. АППАРАТЫ НИЗКОГО НАПРЯЖЕНИЯ», 1t82, вып. 1 |М)

Сопротивление резистора R1 выбрано так, что в
процессе изменения напряжения £/2(0 —^2(п(0
возникают условия для изменения состояния (в данном
случае — возврата) реагирующего органа, которые в
рассматриваемом случае имеют вид
/WK-tfn. (3)
где Un — порог срабатывания реагирующего органа.
Указанное приводит к появлению на выходе
реагирующего органа напряжения £/Р2« —Up\,
вызывающего соответствующую реакцию фильтра U2(2)(t):
H(Up2-Upl) —»«-'•
^2(2) (О =
")
X sin К (/ - Т2)
X
(4)
где Т2 — момент возврата реагирующего органа.
При этом напряжение на выходе фильтра U2(t) будет
определяться двумя слагающими:
U2(t) = Um(t) + U2{2)[t].
Появление слагающей U2{2){t) приводит к тому, что
вновь возникают условия для срабатывания
реагирующего органа для подачи на вход фильтра
постоянного сигнала £/р1 и т. д. Таким образом, охваченная
обратной связью система селективный фильтр —
реагирующий орган переходит в автоколебательный режим
работы, который в зависимости от реализации
реагирующего органа может носить как устойчивый, так и
неустойчивый характер. При принятой в УОН схеме
реагирующего органа условия его возврата (3)
возникают в течение второго после замыкания контакта
переключателя SB1 полупериода изменения
напряжения на выходе селективного фильтра U2t, что
обеспечивает простые устойчивые автоколебания, форма
которых несущественно отличается от синусоидальной.
При этом характер изменения сигналов на выходе
селективного фильтра и реагирующего органа при
образовании автоколебательной системы должен
соответствовать несработанному состоянию УОН. Поэтому
отсутствие возврата УОН при замыкании контакта
переключателя S51 может свидетельствовать о
неисправности устройства.
При описанной реализации тестового контроля
промежуточный трансформатор напряжения не
проверяется, однако, как показали расчеты надежности,
проверять этот трансформатор допустимо только при
профилактическом восстановлении. В остальной части
устройства контроль посредством образования
релейного автогенератора практически полностью выявляет
катастрофические отказы элементов УОН, как и при
использовании внешнего источника испытательных
воздействий. При этом тестовый контроль созданием
релейного автогенератора возможен при минимальной
аппаратурной избыточности и минимальном
количестве коммутаций, обусловленных необходимостью
проверки устройства. Последнее позволяет существенно
снизить вероятность внесения неисправности при
тестовом контроле.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Федосеев А. М. Релейная защита электрических
систем. М., «Энергия», 1976.
2. Руководящие указания по релейной защите.
Ступенчатая токовая защита нулевой последовательности
от замыканий на землю 110—220 кВ. М.,—Л., Госэнер-
гоиздат, 1961.
3. Нудельман Г. С, Шамис М. А.
Быстродействующее реле тока защит от замыканий на землю. —
«Электротехн. пром-сть. Сер. Аппараты низкого
напряжения», 1981, вып. 1(92).
4. Цыпкин #. 3. Релейные автоматические
системы. М., «Наука», 1974.
5. Активные R—С-фильтры на операционных
усилителях. Пер. — с англ. под ред. Г. Н. Алексакова. М.,
«Энергия», 1974.
ЗА РУБЕЖОМ
УДК 621.3169
ПОВЕДЕНИЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ
ТРАНСФОРМАТОРОВ И СВЯЗАННЫХ
С НИМИ ДИСТАНЦИОННОЙ ЗАЩИТЫ
И НАПРАВЛЕННОЙ ЗАЩИТЫ СРАВНЕНИЯ
ПРИ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССАХ
Chamia M., Dienne M. Transient behaviour of instrument
transformers and associated high-speed distance and dijec-
tional comparision protection.—„Electra", 1980, № 72,
115—139.
Для оценки поведения релейной защиты при
переходных процессах комитетами СИГРЭ собраны
сведения (в виде ответов на вопросник) за последние
10 лет о частоте появления повреждений в
энергосистемах, переходных характеристиках трансформаторов
тока и напряжения, работе релейной защиты и
параметрах энергосистем.
Переходные процессы при возникновении
повреждений. В первые мгновения после повреждения линии в
результате волновых процессов переходные колебания
состоят из высших гармоник, наложенных на
основную частоту переходного процесса, равную f = v/4l-±-
-*-v/2l, где / — длина линии, v — скорость
распространения волны, приблизительно равная скорости света
для прямой последовательности и 0,7 для нулевой.
Практически основная частота бывает равна от
150 Гц до нескольких килогерц (для коротких линий).
Постоянная времени затухания этих колебаний равна
50—100 мс для междуфазных повреждений и 3—
20 мс для замыканий на землю при длине линии
50—300 км. Продольная компенсация и шунтирующие
реакторы не влияют на колебания, вызванные
бегущими волнами, так как для них эти элементы системы
представляют собой соответственно короткозамкнутую
цепь или разрыв.
Переходные колебания в короткозамкнутой цепи.
На следующей стадии переходного процесса волновые
параметры системы могут не приниматься во внима-
«ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ. Сер. АППАРАТЫ НИЗКОГО НАПРЯЖЕНИЯ», 1982, вып. 1 (98)
21

ние. Колебания возбуждаются в резонансных цепях
из L, С, R — сосредоточенных элементов системы. В
сетях с синусоидальной ЭДС и без продольной
компенсации ток переходного процесса при коротком
замыкании содержит апериодическую составляющую,
амплитуда которой по данным опроса в большинстве
случаев не превосходит 50% амплитуды переменной
составляющей тока короткого замыкания, а постоянная
времени затухания равна 10-—100 мс. Для
сверхвысоковольтных систем постоянная времени достигает
200—300 мс (редко 400 мс —вблизи мощных
станций). Обычно и напряжение в переходном режиме
имеет апериодическую составляющую, за исключением
гомогенных систем, где источник и линия имеют
равные постоянные времени. Если источник
характеризуется несколькими постоянными времени, то в токе
короткого замыкания присутствуют- несколько
апериодических составляющих. В сетях *с продольной
емкостной компенсацией вместо апериодической
составляющей переходный процесс содержит субгармонические
затухающие колебания с частотой около 50%
основной частоты сети, постоянной затухания 0,1—0,2 с и
амплитудой, равной 100% и больше амплитуды
установившегося тока. Пробой защитного разрядника у
конденсатора продольной компенсации после короткого
замыкания вызывает резкое искажение формы тока и
напряжения в первые 5—20 мс после повреждения,
приводит к несимметрии фаз и появлению колебаний
в системе нулевой последовательности.
Отключение повреждений. Переходные процессы при
отключении повреждений имеют вид колебаний
напряжения с частотами от 100 Гц до нескольких
килогерц. Величина и частота восстанавливающегося
напряжения зависят от параметров источника и
расстояния до места повреждения. Наибольшая
интенсивность переходного процесса соответствует отключению
выключателя в момент максимума напряжения.
Возможны и феррорезонансные колебания — затухающие
или устойчивые, частота их может быть равна
промышленной или быть субгармонической.
Нормальные переключения. При нормальных
эксплуатационных переключениях стремятся избегать
интенсивных переходных процессов, но это не всегда
возможно. Например, включение силового
трансформатора в режиме холостого хода приводит к броску
тока намагничивания. Амплитуда его соизмерима с
током короткого замыкания, а длительность достигает
нескольких секунд. Бросок тока намагничивания
содержит апериодическую составляющую и вторую
гармонику, типичное значение амплитуды которой 20%
(третьей гармоники — 8%). При включении кабеля
через большую индуктивность возникают резонансные
колебания с частотой от сотен герц до килогерц. При
этом возможен и феррорезонанс, например, когда
включается трансформатор, соединенный с кабелем
или длинной линией.
Измерение тока. Основная причина погрешностей
трансформаторов тока — экспоненциально
затухающая апериодическая составляющая переходного тока.
Остаточная индукция после насыщения сердечника
характеризуется остаточным фактором Кг, который
определяется как отношение остаточного потока к
потоку насыщения. В соответствии с рекомендациями,
выработанными рабочей группой 14-го технического
комитета Э8 МЭК, трансформаторы .тока разделяются
на три группы: ТРХ, TPY, TPZ.
Трансформаторы тока с замкнутым магнитным
сердечником (ТРХ). ТРХ — это обычный трансформатор
тока, который может трансформировать как
переменную, так и постоянную составляющую первичного тока
в определенных пределах. Остаточный фактор ТРХ
достигает 0,8. Погрешность ТРХ сильно зависит от
постоянной составляющей тока, которая в соответствии
с остаточной индукцией и затухающим при быстром
автоматическом повторном включении потоком может
привести к быстрому насыщению сердечника.
Согласно опросу, кратность К максимального тока при
повреждении но отношению к номиинальиому в
большинстве случаев не превосходит 50 (изредка 100 —
при близких коротких замыканиях линий 380—
500 кВ), причем часть потребителей считает, что
смещение тока при этом не может достигать 100%-
Постоянная времени т затухания апериодической составляющей
такова, чтоутМин-^ и т-/СМакс меняются от 0,5 до 5 с.
Форма искаженного тока после насыщения сердечника
сильно зависит от конструкции ТРХ и характера
нагрузки. При расчетах принимают нагрузку резистив-
ной, а вторичный ток после насыщения состоящим
из двух составляющих: экспоненциальной,
затухающей с постоянной времени насыщенной вторичной
цепи, и почти периодической, пропорциональной первой
производной первичного тока. Насыщение приводит к
значительным погрешностям по амплитуде и фазе,
однако в первые моменты до насыщения ТРХ правильно
воспроизводит первичный ток.
Трансформаторы тока с малым воздушным зазором
для устранения остаточного намагничивания (ТРУ).
Трансформатор тока типа TPY правильно
воспроизводит обе составляющие первичного тока и благодаря
наличию малого воздушного зазора имеет низкий
остаточный коэффициент Кг (0,1)-
Трансформаторы тока с воздушным зазором (TPZ).
Трансформатор тока с воздушным зазором типа TPZ
воспроизводит только переменную составляющую
первичного тока. Остаточный коэффициент благодаря
значительному воздушному зазору почти равен нулю.
TPZ не подвержен насыщению, но в переходном
режиме при наличии в первичном токе
апериодической составляющей имеет большую погрешность по
амплитуде и фазе. Эти погрешности и в
установившемся режиме больше, чем у ТРХ и TPY, из-за
малой постоянной времени TPZ.
Участники коллоквиума в Мельбурне в 1979 г.
пришли к соглашению, что TPZ имеет ограниченное
применение (для специальных случаев). Относительно
достоинств ТРХ и TPY мнения разделились. Все
страны согласны, что номинальный вторичный ток 1 А
оптимален для применения в мощных системах с
современными реле, имеющими небольшую потребляемую
мощность.
Трансформаторы напряжения. Переходные процессы
в трансформаторах напряжения, магнитных и
емкостных различны при различных явлениях в первичной
сети.
При замыкании фазы на землю во вторичной
обмотке магнитного трансформатора возникают
высокочастотные колебания, затухающие в течение 10—20 мс.
В емкостном трансформаторе напряжения возникает
низкочастотный колебательный или апериодический
процесс, который продолжается' до 100 мс.
При внезапном повышении напряжения на
трансформаторе, вызванном подачей напряжения на линию
или АПВ, магнитный трансформатор напряжения
может насыщаться.
Понижение напряжения при коротком замыкании
зависит от соотношения сопротивлений источника и
линии (коэффициента импеданса Ки). При большом
Ки напряжение резко падает даже при замыкании на
удаленном конце линии. По статистическим данным
минимальный Ки равен 0,02 (линия 400 км, 380 кВ),
а максимальный — 340 (линия 2,5 км„ 110—330 кВ).
Максимальная длина линии 380—500 кВ равна 524 км
с Ки 0,09, минимальная — 0,4 км с Ки 2,25.
22
«ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ. Сер. АППАРАТЫ НИЗКОГО НАПРЯЖЕНИЯ». 1982, вып. 1 (98)

Магнитные трансформаторы напряжения. Вторичное
напряжение магнитного трансформатора напряжения
при коротком замыкании, кроме установившейся
переменной составляющей, содержит экспоненциально
затухающую составляющую и высокочастотную с
частотой от нескольких сотен герц до нескольких десятков
килогерц. Из-за большой постоянной времени
трансформатора поток в сердечнике сохраняет значение,
предшествовавшее короткому замыканию, что
вызывает протекание постоянного тока по первичной обмотке.
Падение напряжения от этого тока на резистивном
сопротивлении первичной обмотки вызывает
переходную погрешность магнитного трансформатора
напряжения. Переходный ток нагрузки также содержит
экспоненциальную составляющую, но с меньшей
постоянной времени (для cos ср = 0,8, т = 2,4 мс), так что ею
можно пренебречь уже через 10 мс. Апериодическая
составляющая максимальна при коротком замыкании
в момент перехода напряжения через нуль и
минимальна в момент максимума напряжения, но в этом
случае имеют максимальную .амплитуду переходные
составляющие высокой частоты.
Емкостные трансформаторы напряжения. Переходные
процессы в емкостных трансформаторах напряжения
при коротком замыкании вызываются энергией,
накопленной в сердечнике и в емкости по отношению к
заземлению первичной обмотки трансформатора. Первая
вызывает низкочастотные колебания с собственной
частотой 5—10 Гц, максимальная интенсивность которых
соответствует замыканию в момент перехода
напряжения через нуль. Колебания начинаются с малой
амплитуды и достигают максимума (10—20%) через
25—50 мс. Колебания имеют меньшую амплитуду и
затухают быстрей при резпетивной нагрузке. Вторая
составляющая вызывает кратковременные (несколько
миллисекунд) высокочастотные колебания с частотой
в несколько сотен герц. Максимальная интенсивность
и продолжительность их — при замыкании в момент
максимума напряжения
Частота и амплитуда переходного процесса в
значительной степени зависят от характера и схемы
подсоединения нагрузки. При чисто резистивной нагрузке
переходный процесс затухает экспоненциально,
максимальная интенсивность — при замыкании в момент
перехода напряжения через нуль.
Принципы работы быстродействующей дистанционной
защиты и защиты сравнения направлений
Дистанционная защита
Для построения реле сопротивления используется
сравнение сигналов либо по амплитуде, либо по фазе,
причем последний способ предпочтительнее как для
аналоговых, так и для цифровых устройств на
полупроводниках и интегральных микросхемах. Для
устранения влияния высоко- и низкочастотных переходных
составляющих на работу реле используют полосовые
фильтры с полосой пропускания в несколько килогерц.
Необходимая ширина полосы определяется частотой
помехи и допустимым временем замедления реле.
Динамические характеристики реле в сильной
степени зависят от принципа работы его исполнительной
части Различают интегральные системы, где интеграл
по времени результирующего сигнала от
измерительной части реле должен изменить- полярность или
достичь определенной величины, и неинтегральные
системы, которые реагируют на функцию от времени
существования результирующего сигнала. В
интегральных системах время интегрирования обычно
устанавливается в четверть периода промышленной частоты.
Это обусловливает инерционность и
помехоустойчивость таких реле. Интегральные системы могут
выполняться со сбросом интегрированного сигнала до
нуля в начале каждого периода измерения.
Неинтегральные системы более быстродействующие.
Для обеспечения помехоустойчивости таких систем
требуется хорошая фильтрация входных сигналов.
Существуют гибридные системы — с интегрированием
выходного сигнала неинтегралыюй системы. При этом
одновременно достигаются быстродействие и
достаточная помехоустойчивость. Чтобы уменьшить влияние
переходных процессов измерительных
трансформаторов или измерительной части реле на поведение
защиты, иногда используют динамическое изменение
критерия срабатывания пли сужение частотной полосы
фильтра при обнаружении помех.
Волновая защита
В волновой защите используются бегущие по
линии при повреждении волны, а для направленности —
тот факт, что волны тока и напряжения имеют
одинаковую полярность в прямой волне и разные в
отраженной. Время срабатывания защиты 2—3 мс, так как
не требуется фильтрации сигналов. В другом типе
волновой защиты используется соотношение между
волнами тока и напряжения на разных концах линии.
Характеристическая функция, основанная на
информации о токе и напряжении с обоих концов линии,
времени распространения волны и сопротивления
источников, выбирается такой, чтобы величина ее
равнялась нулю для всех внешних повреждений и
отличалась от нуля для внутренних. По сути это
дифференциальная токовая защита, так как значение
характеристической функции при внутренних поврежденных
прямо связано с током повреждения. В защите
используется интегральная реагирующая система; время
срабатывания — менее 20 мс.
Влияние насыщения трансформаторов тока
Насыщение трансформатора тока означает
передачу им неправильной информации в течение части
периода. Если насыщение вызвано переменным током,
искажены обе полуволны вторичного тока, если
постоянной составляющей тока повреждения — искажена
только полуволна тока одной полярности. Форма тока
при насыщении зависит от первичного тока,
параметров трансформатора тока и вторичной нагрузки.
Форма компенсированного напряжения UC = U—IZr в реле
сопротивления при насыщении зависит также от
соотношения между импедансом петли короткого
замыкания и сопротивлением уставки Z,. Насыщение
вызывает появление излишних' переходов через нуль в
кривой (Ус- Существует два пути коррекции влияния
насыщения на работу реле.
Первый — сделать реле таким, чтобы оно
отказывало при искаженной форме тока и ожидало, пока
придет правильная информация. Для этого нужно уметь
обнаруживать насыщение и замедлять реле на время
от полупериода для неинтегральных реагирующих
систем до нескольких периодов для интегральных. Гораздо
чаще используется второй путь: реле сопротивления
воспринимает любую информацию, следовательно,
может неправильно работать при искаженном токе.
Выбором схемы реле и системы подведенных величин
достигают меньшей вероятности того вида
неправильного действия, который менее желателен.
Влияние переходных процессов в емкостных
трансформаторах напряжения
Переходные составляющие в напряжении при
использовании емкостных трансформаторов напряжения
имеют низкую частоту (или являются
апериодическими) и могут иметь большую относительную величину,
поскольку остаточное напряжение промышленной час-
«ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ. Сер. АППАРАТЫ НИЗКОГО НАПРЯЖЕНИЯ», 1982, вып. 1 (98)
23

тоты может быть невелико.. Форма первичного
напряжения в переходных режимах может быть
восстановлена на зажимах реле или путем фильтрации
вторичного сигнала или искусственным 'ускорением гашения
энергии, накопленной в цепях емкостного
трансформатора напряжения с помощью демпфирующих цепей,
подключаемых параллельно нагрузке при обнаружении
изменения вторичного напряжения. Использование
фильтров вносит замедление в действие защиты.
Подключение фильтра только при обнаружении скачка
напряжения позволяет уменьшить это замедление.
Использование в качестве поляризующего напряжения
сигнала от неповрежденных фаз уменьшает влияние
переходных процессов при однофазных замыканиях на
землю. Использование напряжения, предшествующего
замыканию (работа по памяти), также позволяет
уменьшить влияние переходных процессов в
емкостном трансформаторе напряжения на работу реле, но,
как и полная поперечная поляризация, может
приводить в некоторых случаях к замедлению или
излишним срабатываниям реле сопротивления. В последнее
время для релейной защиты начинают использоваться
емкостные делители напряжения со статическими
усилителями.
Для правильного действия защиты в переходных
режимах важно, чтобы для данного типа реле
использовались подходящие измерительные
трансформаторы. При этом следует учесть параметры
энергосистемы и решить вопрос, чему отдать предпочтение:
надежности срабатывания при замыканиях в зоне или
надежности ч несрабатывания при внешних
замыканиях. Некоторые потребители использовали
трансформаторы тока типа ТРХ для защиты шин, TPY — для
дифференциальной защиты трансформаторов, TPZ —
для дистанционной защиты и во всех случаях
предпочитали магнитные трансформаторы напряжения.
Другие для каждого уровня напряжения
разрабатывают полную систему измерительные трансформато-
СТАНДАРТИЗАЦИЯ
УДК 621.316.5.027.2.066.6.762
НЕОБХОДИМОСТЬ КОРРЕКТИРОВКИ
ДЕЙСТВУЮЩИХ СТАНДАРТОВ НА ГЕРКОНЫ
Канд. техн. наук М. Г. КОБЛЕНЦ
За последние годы герметичные контакты все
чаще начинают применяться как коммутирующие
элементы различных устройств сильноточной
промышленной автоматики.
В настоящее время промышленностью освоено
производство герсиконов (герметичных силовых
контактов) типа КМГ12 на номинальный ток 6,3 А и
ведутся работы по расширению их номенклатуры и шкалы
номинальных токов. Освоено также производство гер-
конов повышенной мощности типа МКА52202 с
током нагрузки до 4 А и типа КРМ-6 — до 5 А.
Как герсиконы, так и герконы повышенной
мощности рекомендуется использовать для коммутации
электрических цепей (вспомогательных и силовых), в том
числе катушек электрических аппаратов (являющихся
индуктивной нагрузкой) и обмоток электродвигателей
(также являющихся индуктивной нагрузкой) взамен
ры — защита или выбирают такую систему по
условиям быстродействия и надежности для худшего
случая и считают, что в целях стандартизации допустимо
иметь для остальных случаев измерительные
трансформаторы больших, чем необходимо, размеров.
Испытания систем защиты. Для оценки
сравнительных характеристик защит используются динамические
модели систем, на которых можно провести полные
испытания в условиях, близких к реальным. К
моделям фольшой мощности подключают непосредственно
измерительные трансформаторы и защиту, к моделям
средней мощности — модели измерительных
трансформаторов и защиту, модели малой мощности требуют
использования измерительных усилителей.
Натурные испытания требуются в том случае, если
испытания на модели вызывают сомнения.
Большинство потребителей проводит собственные модельные
испытания. Для этЬго большие фирмы записывают на
магнитной пленке результаты действительных
испытаний в системе и используют эту информацию для
модельных испытаний, даже если она не содержит
предельных режимов. В практике используют цифровые
и аналоговые модели. В будущем можно надеяться
на создание стандартного теста для защит,
основанного на действительной информации о повреждениях
в энергосистемах.
Результаты эксплуатации различных систем защит
показывают, что на 52582 случая правильной работы
реле сопротивления (электромеханических и статиче-.
ских) приходится 12 случаев неправильных действий
из-за плохих характеристик измерительных
трансформаторов и 100 случаев — из-за ошибок
обслуживающего персонала. Разработка защит новых типов
(таких, как волновая) упростит проблемы, связанные с
переходными характеристиками измерительных .
трансформаторов.
А. П. Малый
магнитных пускателей, выполняющих эти функции в
настоящее время.
Однако нормативно-техническая документация на
герсиконы и герконы повышенной мощности
нормирует, для изделий различные технические характеристики,
несмотря на то, что изделия имеют одинаковое
назначенце.
Такое положение создалось исторически:
изделия выпускаются различными ведомствами;
герсиконы разрабатывались как коммутационный
электрический аппарат на напряжение до 1000 В, а
герконы — как электровакуумный прибор электронной
техники;
герконы повышенной мощности, рекомендуемые
разработчиком для силовых и вспомогательных
(сильноточных) электрических цепей, были созданы в
результате развития маломощных герконов,
предназначавшихся для слаботочных электрических цепей с
низкими уровнями токов и напряжений, а не для силовых
цепей;
по рекламным соображениям изготовителей
герконов, не показывавших в своей технической
информации в явном виде недостаточный уровень
коммутационных возможностей герконов, как аппаратов, предна-
24
«ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ. Сер. АППАРАТЫ НИЗКОГО НАПРЯЖЕНИЯ», 1982, вып. 1 198)

значенных для коммутации силовых и
вспомогательных цепей;
в результате недостаточного надзора со стороны
органов межведомственной стандартизации за
выполнением нормативно-технической документации на
изделия.
Такое положение нарушает принципы, положенные
в основу стандартизации, затрудняет выбор
коммутационных аппаратов для их использования в
комплектных устройствах, зачастую приводит к ошибкам при
проектировании устройств и к неправильному
использованию изделий, резко снижающему их надежность.
Поскольку герсиконы и герконы повышенной
мощности по роду выполняемых функций являются
коммутационными аппаратами, предназначенными для
коммутации силовых и вспомогательных электрических
цепей, они должны удовлетворять требованиям
ГОСТ 12434—73 «Аппараты электрические
коммутационные на напряжение до 1000 В» и рекомендациям
СЭВ —PC 2901—70.
Герсиконы полностью удовлетворяют требованиям
этих стандартов, однако герконы повышенной
мощности, также рекомендуемые для коммутации силовых
и вспомогательных электрических цепей, не
удовлетворяют требованиям этих стандартов.
Вся система стандартизации электрических
аппаратов, в том числе и коммутационных, предназначенных,
для работы в силовых и вспомогательных цепях,
прежде всего нормирует для изделий величины
номинальных напряжений и номинальных токов, а остальные
основные характеристики нормируются относительно
номинального тока и номинального напряжения.
Согласно требованиям ГОСТ 12434—73 и PC
2901—70 величина номинальных напряжений должна
выбираться из ряда, приведенного в ГОСТ 21128—75
и СТ СЭВ 779—77, а номинальных токов — согласно
ГОСТ 6827—76, СТ СЭВ 780—77 и публикации МЭК
56-2-1971, и в документации должны указываться
рекомендуемые значения номинальных токов.
В отношении герсиконов указанные требования
выполнены.
В отношении герконов повышенной мощности эти
требования обобщающих стандартов не выполнены.
Более того, в нормативно-технической
документации на герконы повышенной мощности отсутствуют
такие общепринятые понятия, как номинальное
напряжение, номинальное рабочее напряжение, номинальное
напряжение по' изоляции, номинальный ток,
номинальный рабочий ток. Взамен этого указываются значения
максимального рабочего напряжения, максимального
коммутируемого тока, максимальной коммутируемой
мощности, электрической прочности изоляции, как это
принято для слаботочных электрических аппаратов с
низкими уровнями токов и напряжений. Это
относится и к наиболее мощным герконам зарубежных фирм.
Для того чтобы судить о возможности
использования герконов повышенной мощности в качестве
устройства для пуска электродвигателей и управления
электромагнитами и иметь возможность сопоставлять
технические хадактеристики герконов различных
изготовителей между собой и с техническими
характеристиками герсиконов, необходимо, чтобы для герконов,
так 'же, как и для герксиконов, дополнительно к
указанным характеристикам изготовители нормировали
номинальные значения напряжений и номинальные
значения токов.
Для того чтобы установить величину номинальных
значений напряжений и номинальных токов герконов
повышенной мощности, приходится руководствоваться
следующими соображениями.
Действующая международная и отечественная
нормативно-техническая документация (публикации МЭК
337-1 и 158-1, рекомендации СЭВ PC 938—73,
PC 2801—70, СТ СЭВ 780—77, отечественные
стандарты ГОСТ 12434—73, ГОСТ 6827—76, ГОСТ 11206—77
и др.), нормирующая номинальные значения токов и
напряжений для главных и вспомогательных
контактов коммутационных электрических аппаратов,
предназначенных для коммутации индуктивных нагрузок —
катушек аппаратов и обмоток двигателей, косвенно
позволяет установить связь между максимальными
значениями тока, напряжения и мощности и
номинальными значениями этих величин.
Например, номинальное напряжение по изоляции
(обычно принимаемое равным номинальному рабочему
напряжению) в соответствии с PC 2901—70, ГОСТ
12434—73 и др. нормативно-техническими документами
является функцией испытательного напряжения и
характеризуется зависимостью, приведенной в табл. 1.
Таблица 1
Номинальное напряжение по Испытательное напряжение,
изоляции, В В (действующее значение)
С
выше 24
»6°
„300
До 24
»
60
300
660
500
1000
2000
2500
В указанных документах имеется примечание
о том, что для герконов допускается снижение
испытательного напряжения, но это продиктовано не
требованиями к аппаратуре автоматического управления,
где при коммутации индуктивных цепей возможны
большие перенапряжения, а возможностями герконов,
имеющих низкое испытательное напряжение.
Как следует из табл. 1, например, при
испытательном напряжении 600—800 В наибольшее значение
номинального напряжения по изоляции может быть
принято 24 В.
Номинальный рабочий ток коммутационных
электрических аппаратов, согласно техническим
документам, должен быть выбран так, чтобы не только не
было недопустимого превышения температуры токове-
дущих частей, но и чтобы аппарат оставался
пригодным к работе после коммутации им токов больше
номинального. Так, например, согласно рекомендациям
СЭВ PC 938—73, при коммутации электрическим
аппаратом цепей короткозамкнутых двигателей
переменного тока малой мощности в режиме нормальных
коммутаций АС-3 при каждом включении пусковой ток
нормируется как шестикратный по отношению к
номинальному, а при редких коммутациях — как
десятикратный при включении и восьмикратный при
отключении.
При коммутации вспомогательных цепей, например,
катушек электрических аппаратов переменного тока,
в соответствии с публикацией МЭК 337—1, для
категории применения АС-11, в режиме нормальных
коммутаций, пусковой ток нормируется как десятикратный
по отношению к номинальному рабочему току, а в
режиме редких коммутаций — как
одиннадцатикратный по отношению к номинальному рабочему току.
Руководствуясь вышеприведенными требованиями
для герсиконов и герконов повышенной мощности,
максимальный коммутируемый ток /макс по
отношению к номинальному рабочему току /нр должен быть:
при включении /Макс=(10—11)/Нр, (1)
при отключении /макс = (8—11) /нр. (2)
«ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ. С«р. АППАРАТЫ НИЗКОГО НАПРЯЖЕНИЯ», 1t82, 1ып. 1 (98)
25

Таблица 2
Характеристики
Зарубежные
Гюн-
тер
1 » 1
Номинальный ток, А
Номинальное напряжение, В
Максимальный коммутируемый
ток, А
Напряжение, В
Максимальная коммутируемая
мощность, В • А
Включение и отключение
индуктивной нагрузки переменного
тока (двигатель, электромагнит) в
течение (2,5-М,5) • 106 циклов
при включении
при отключении
максимальное рабочее
испытательное
при включении
при отключении
при напряжении, В
при этом ток
включения, А
при этом ток
отключения, А
соответствует
мощности, В • А
ЭРИИ
3 |
Пау-
рид
82400
4 |
Б-1605
5
Не указывается
2
220
800
350
1
3
250
2000
300
15
3
230
600
2500
1 500
125
8,7
1,25
156
30
3
300
800
3600
360
Отечественные
М К Л 52202
6 |
7
8
КРМ6
9
КЭМ1
10
20
380
800
1 1900
1 960
1 ПО
3
0,4
44
220
2
0,2
44
380
1,25
0,125
46
5
550
3000
80
1
220
500
30
КМГ12
11
6,3
380
180
63
440
3000
68400
24000
380
15
2,6
1000
При грубом округлении можно принять, что при
включении и отключении
/Нр « 0,1 /макс*
(3)
С другой стороны, номинальный рабочий ток /нр
зависит от величины максимально допустимой
мощности коммутации РМакс и величины номинального
рабочего напряжения £/нр, установленного согласно
табл. 1:
/нр«0,1:
поскольку
и11р
(4)
'макс —
и}
нр
В табл. 2 приведены характеристики наиболее
мощных отечественных и зарубежных герконов согласно
технической информации изготовителей (рубрики
таблицы 2—10) и для герсиконов (рубрика 11).
Как следует из табл. 2, величина номинального
рабочего напряжения и номинального рабочего тока для
герконов повышенной мощности не нормируется.
Определить эти величины можно на основании
вышеприведенных соображений.
Таблица
Изготовитель
СССР
СССР
СССР
СССР
Швейцария
Англия
США
ФРГ
3
Тип изделия
КМГ12
МКА52202
КРМ6
КЭМ1
ЭРНИ
Паурид 82400
Б-1605
Гюнтер

Наибольшее
номинальное
рабочее

напряжение, В
380
24
380*
380
24
220
24
24
24

Наибольший
номинальный
рабочий
ток, А
6,3
2
0,125
0,02
0,1
0,12
0,3
0,3
0,2

Номинальная
мощность
коммутации,
В-А
2400
48
8
2,4
30
7,2
7,2
4,8
^Испытательное напряжение при этом 800 В, что ниже
требований ПУЭ.
Руководствуясь табл. 1 и формулами (3) и (4)
для изделий, приведенных в табл. 2, подсчитаны
значения номинальных параметров при использовании
этих изделий в качестве коммутирующих элементов
26
«ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ. Сер. АППАРАТЫ НИЗКОГО НАПРЯЖЕНИЯ», 1982, вып. 1 (98)

устройств промышленной автоматики согласно выше-
оговоренным рекомендациям МЭК, СЭВ и ГОСТ. Эти
значения приведены в табл. 3 в последовательности
уменьшения номинальной мощности коммутации
отдельно для отечественных и зарубежных изделии.
Наличие сведений о номинальных данных герконов,
в том числе номинальной мощности, приведенных в
табл. 3, позволяет сопоставлять технический уровень
герконов различных изготовителей и судить q
возможности их использования в качестве коммутирующего
элемента в силовых и вспомогательных цепях
устройств промышленной, автоматики.
Нормируемые в настоящее время технические
характеристики герконов, привеАенные в табл 2 для
отечественных и зарубежных изделий, не позволяют
судить о техническом уровне изделий различных
изготовителей.
В частности, как следует из табл. 3, номинальная
мощность отечественных герконов МКА52202 в 6,6
раза больше, чем зарубежных герконов типа Пау-
рид 82400 и Б-1605, в то время как сопоставление
рекламных данных, приведенных в табл. 2, создает
обратное впечатление.
Поскольку герконы повышенной мощности все
чаще начинают применяться в качестве
коммутирующего элемента для работы в силовых и вспомогательных
цепях, необходимо, чтобы нормативно-техническая
документация обязывала изготовителей герконов в
своей технической документации на изделия (в том
числе в информационных материалах), помимо
основных характеристик (приведенных в табл. 2),
дополнительно указывать величину номинального рабочего
напряжения, номинального рабочего тока и номинальной
коммутируемой мощности, регламентированных выше-
оговоренными публикациями МЭК, рекомендациями
^ЭВ и требованиями ГОСТ к силовым и
вспомогательным контактам коммутационных электрических
аппаратов.
В связи с изложенные необходимо:
1. ГОСТ 19150—73 «Контакты магнитоуправляемые
герметизированные для устройств широкого
применения. Общие технические условия», раздел 2,2
—«Требования к электрическим параметрам и режимам»
дополнить указанием о том, что если изготовитель
рекомендует применять герконы для коммутации силовых
и вспомогательных цепей, то он должен
дополнительно указывать величину номинального рабочего тока,
номинального рабочего напряжения и номинальной
УДК 621.316.57.014.2.001.4
УСТАНОВКА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЙ
КОММУТАЦИОННОЙ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ
АВТОМАТИЧЕСКИХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ
в. н. постольник
Коммутационная износостойкость является одним
из основных критериев, определяющих
работоспособность автоматических выключателей (АВ). Согласно
требованиям технических условий коммутационная из-
мощности, при этом контакты должны удовлетворять
требованиям публикации МЭК 337-1 и
соответствующим рекомендациям СЭВ и отечественным стандартам.
2. Соответственно в ГОСТ 17499—72 «Контакты
магнитоуправляемые. Термины и определения» ввести
термины: «номинальное рабочее напряжение»,
«номинальный рабочий ток», исходя из вышеоговоренной
публикации МЭК 337-1.
3. Учитывая, что в ГОСТ 17499—72 «Контакты
магнитоуправляемые. Термины и определения» ряд
терминов не соответствует терминам, имеющимся в
ГОСТ 17703—72 «Аппараты электрические
коммутационные. Основные понятия, термины и определения»
(термины имеют одинаковый смысл, но
формулируются по-разному), необходимо соответствующим
образом откорректировать вышеуказанные ГОСТы.
Например, в ГОСТ 17703—72 имеются термины: 113 —
собственное время включения, 114 — собственное
время отключения, 117 — коммутационная способность,
а в ГОСТ 17499—72 те же величины соответственно
называются: 27 — время срабатывания, 28 — время
отпускания, 25 — коммутируемая мощность.
4. Термин «геркон» — герметизированный магнито-
управляемый контакт (термин 10, ГОСТ 19499—72)
требует уточнения, так как геркон, являясь
электрооборудованием, должен подчиняться требованиям
ГОСТ 18311—72 «Электрооборудование. Основные
понятия, термины и определения»; согласно этому
ГОСТу термин «герметизированный» следует заменить
термином «герметичный контакт», поскольку геркон
является электротехническим устройством, на которое
распространяется термин 26 ГОСТ 18311—72.
5. ГОСТ 19278—73 «Контакты магнитоуправляемые
герметизированные, классификация и условные
обозначения» также требует корректировки. Например,
термин «мощный геркон» (стр. 4 стандарта) на мощность
свыше 1000 В-А уже не будет герконом, поскольку
он не будет удовлетворять требованиям термина
«геркон» (термин № 10 ГОСТ 17499—72), так как на
мощность 1000 ВА и выше уже нельзя создать аппарат,
который мог бы в одном элементе совмещать функции
контактов и участков электрических и магнитных
цепей.
Вышеизложенное свидетельствует о необходимости
соответствующей доработки действующих стандартов
на герконы с целью приведения их в соответствие с
действующими стандартами на аппараты
электрические коммутационные на напряжение до 1000 В.
ПРОИЗВОДСТВО
носостойкость различных серий АВ под током
составляет от 5000 до 20000 циклов ВО, при испытании
пауза между циклами ВО — от 20 до 45 с. Таким
образом, процесс исследования комутационной
износостойкости является длительным.
Для повышения производительности труда,
точности и сопоставимости результатов исследований
необходимо автоматизировать процесс испытаний. Первым
шагом в этом направлении является создание
специализированных установок.
Испытание АВ в режиме коммутации без тока в
главной цепи проводится на установке, описанной
«ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ. Сер. АППАРАТЫ НИЗКОГО НАПРЯЖЕНИЯ», 1982, вып. 1 (98)
27

в [1]. Для проведения исследований и испытаний АВ
в режиме коммутации токовых нагрузок от 50 до
1000 А постоянного и переменного токов разработана
и изготовлена установка, обеспечивающая
оперирование выключателями в заданном техническими
условиями режиме, регулирование параметров цепи, защиту
испытательных контуров и исследуемых аппаратов
при аварийных режимах работы, осциллографирова-
ние процесса изменения напряжения на контактах и
тока при включении и отключении цепи. Осциллогра-
фирование проводится через каждые 1000 циклов ВО
или (при необходимости) чаще шлейфовым
осциллографом типа К-121.
Стенд (рис. 1) состоит из блока питания цепи,
управления (БПУ), станции управления (СУ), блока
питания силовой цепи (БПС), приводной стойки (ПС) и
нагрузки (Н). Блок питания цепи управления
позволяет получить необходимые для работы станции
управления и приводных стоек напряжения 6, 12, 24,
ПО В постоянного и 5 В переменного тока.
Напряжения 6, 12 и 24 В служат для питания элементов
серии «Логика-Т», для чего использованы источники
типа БЭА 9867-02А1.
В станции управления применены как
бесконтактные унифицированные логические элементы типа
«Логика-Т», так^ и контактная аппаратура: реле типа
РПУ-0 и РПГ-010212 с втягивающими катушками на
24 В постоянного тока, пускатели типа ПМЕ-111 с втя-
'
fin U
о//
?
6ПС
ги
С У
<
!
ПГ-
И
Рис. 1. Блок-схема стенда для испытаний автоматических
выключателей на коммутационную износостойкость.
гивающими катушками на напряжение 220 В,
частоты 50 Гц, герконы типа КМК-3.
Блок-схема станции управления представлена на
рис. 2.
Время между циклами ВО при исследовании АВ
задается тремя реле времени, выполненными на
элементах Т-101, Т-303 и Т-304. Реле времени
запускаются при подаче напряжения 6 и 12 В. Сигнал от
реле времени (после отработки установленной величины
времени) поступает на триггер 1 (элемент Т-102).
Триггер включает ждущий мультивибратор на
элементах Т-101, Т-107 и Т-302. Мультивибратор выдает
импульсы напряжения длительностью 1,2 с (при
необходимости регулируется от 1 до 2 с) с паузой 1 с,
которые поступают на пересчетную декаду (триггеры 2,
3 и 4) и далее на дешифратор, выполненный на
элементах Т-107. С дешифратора импульсы напряжения
от 1-го по 7-й поступают на усилители на элементах
Т-402. Посредством усилителей включаются реле или
типа РПУ-0, контакты которых управляют работой
дистанционного привода АВ, или типа РПГ, контакты
которых управляют работой электромагнитного
клапана пневматического привода приводной стойки. Вось-^
мой импульс с дешифратора поступает на вход триг-"
гера 1 и возвращает его в первоначальное состояние
до повторного воздействия сигнала от реле времени.
Диаграмма прохождения импульсов по блокам
приведена на рис. 3.
Коммутатор напряжения станции управления
служит для выбора необходимого напряжения питания
электромагнитного или электромеханического привода.
Блок линейных контакторов (пускатели типа
ПМЕ-111) предназначен для включения напряжения
питания приводов АВ. Для предохранения
втягивающих катушек электромагнитных приводов от
перегорания имеется блок защиты, принцип работы которого
следующий. При протекании тока через катушки
привода более 1 с реле времени включает реле типа
РПУ-0, которое размыкают цепь управления
линейного контактора, а главные контакты последнего
отключают электромагнитный привод, работающий в
форсированном режиме.
Блок
питания
Прибод
Датчик >-
тока
Реле
бремени
(элементен
Т-101, Г-505,
Т-ЗОЧ)
Триггер!
{элемент
1Ю2)

Коммутатор напря-
Линейные
к он та к -
торы
Реле
бремени
(элемент
Т-503)
Усилитель\
( элемент
Т-Ч02)
Ждущий
мультивио
ротор
(элементы
T101JIOU5(U
блок
ЗОщиты
прибодоб
блок
информации
Пересчет
на я
дел-ado
(Триггеры
2,5 *)
Исполнителе
ные реле
Reouucppa-
тор
(элементы
Т-101)
Усилители
(элементы
Т-Ч02)
исполни
тельные
реле
На прибод или
ЛС
■»* Защитный A3
Рис. 2. Блок-схема станции управления
28
«ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ. Сер, АППАРАТЫ НИЗКОГО НАПРЯЖЕНИЯ», 1982, вып. 1 (98)

Репе
Ьремеми ГГГ
Триггер)
л i
Ждущий
мультиЗибра UUUUUUUU
Триггер 2 \
LJ l_J L_J
Триггере
Триггере
1 I
Дешифратор
ZT
«и
Т~L
Рис. 3. Диаграмма прохождения импульсов по блокам
станции управления
Станция управления содержит блок информации
(импульсные счетчики типа СИ-206 с катушкой на
24 В постоянного тока) и схему защиты испытатель-
пых нагрузок. В качестве датчика тока используется
геркон типа КМК-3, устанавливаемый на токоподводя-
щей шине // (см. рис. 4). При протекании по шине
тока вокруг проводника образуется магнитное поле,
под действием которого контакты геркона
замыкаются. В случае постоянного испытательного тока
устанавливается один геркон; в случае трехфазного
переменного тока герконы устанавливаются в каждую
фазу и соединяются между собой параллельно.
При замыкании контактов геркона импульс
напряжения поступает на вход усилителя (1/2 элемента
Т-402) и срабатывает счетчик. Одновременно сигнал
поступает на вход реле времени, собранного на
элементе Т-303. В случае поломки привода или другого
дефекта, когда контакты испытуемого АВ остаются в
замкнутом состоянии более 2,5 с, сигнал от реле
времени поступает на вход другого усилителя (1/2
элемента Т-402), открывается триод, срабатывает реле
типа РПУ-0, которое своими контактами замыкает
цепь катушки дистанционного расцепителя защитного
АВ, и испытательная цепь обесточивается.
Приводная стойка на два рабочих места
представляет собой сварную конструкцию, на которой
установлены пневматические приводы типа ПК-753 и
защитные АВ серии А3700. Испытываемые выключатели
монтируются на панелях, выполненных из
изоляционного материала и установленных вертикально.
Приводная стойка (рис. 4) состоит из пневматического
привода 2, установленного на плите /, рейки 6, на kotoj
рой закреплены ролики 7 для оперирования ручкой
испытываемых АВ 8, и рычага 9, фиксирующего
рейку в вертикальном положении. Величина хода рейки
регулируется упором 4. При включении
электромагнитного клапана 3 сжатый воздух воздействует на
поршень пневматического привода, с которым связана
рейка, и происходит включение выключателя. При
отключении электромагнитного клапана подача
сжатого воздуха прекращается, и под действием
возвратной пружины поршень возвращается в исходное
состояние, происходит отключение АВ.
При испытании на коммутационную
износостойкость частота оперирования и время нахождения во
включенном положении АВ задается станцией
управления.
Нагрузка состоит из воздушных реакторов и
резисторов с выводами для регулирования величины
тока, коэффициента мощности или постоянной времени
испытательной цепи.
Параметры испытательного контура регулируются
по методике, приведенной в [2].
Описанная установка изготовлена и уже
используется при исследовании и испытании на
коммутационную износостойкость автоматических выключателей
различных серий.
Сеть
Рис. 4. Приводная стойка на два рабочих места
ЛИТЕРАТУРА
1. Спилка В. К., Яковлев В. А. Оборудование для
испытаний автоматических выключателей. — «Электро-
техн. пром-сть. Сер. Аппараты низкого напряжения»,
1972, вып. 5 (13).
2. Букин В. С, Малюк Г. А., Спилка Б. /С
Упрощенный метод подбора величин нагрузок при
коммутационных испытаниях. — «Электротехн. пром-сть. Сер.
Аппараты низкого напряжения», 1976, вып. 2 (51).
3. Элементы транзисторные бесконтактные серии
«Логика-Т». Краткое описание и инструкция по
эксплуатации, 1971.
«ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ. Сер. АППАРАТЫ НИЗКОГО НАПРЯЖЕНИЯ», 1982, шип. 1 (98)

50 коп.
Индекс 59354
«Электротехн. пром-сть.
Сер. Аппараты низкого
напряжения», 1982,
вып. 1 (98), с. 1—28.