Электрические аппараты, общие сведения

К электрическим аппаратам (ЭА) относят широкий класс электротехнических устройств, применяемых при производстве, распределении и потреблении электрической энергии. Область устройств, относящихся к ЭА, и их классифика­ция постоянно изменяются в процессе развития электротехники. В настоящее время под ЭА по­нимают технические средства управления пото­ком электрической энергии в целях изменения режимов работы, регулирования параметров, контроля и защиты электротехнических объек­тов и их составных частей. Как правило, функ­ции большинства видов ЭА осуществляются по­средством коммутации электрических цепей с различной частотой.

До 1878 г. все ЭА назывались приборами и термин «аппарат» в близком понимании на­шего времени впервые в том году был использо­ван военным электротехником Н.А. Азаровым. С 1879 г. известный русский электротехник П.Н. Яблочков распространил термин «аппарат» на электротехнические устройства той эпохи — рубильники, переключатели, коммутаторы, реле и регуляторы.

Электрические аппараты обычно классифи­цируют по напряжению — аппараты высокого напряжения (АВН) и аппараты низкого напряже­ния (АНН). Большинство последних, как прави­ло, разделяют на следующие основные виды:

аппараты управления и регулирования — ав­томатические выключатели, контакторы, пуска­тели электродвигателей, регуляторы напряже­ния и другие аппараты, выполняющие преиму­щественно функции исполнительных устройств в системах управления режимами работы и за­щиты электротехнических систем и их ком­понентов;

аппараты автоматики и защиты — реле, дат­чики и другие аппараты, осуществляющие функ­ции контроля, усиления и преобразования элек­трических сигналов.

Аппараты автоматики используются преиму­щественно на информационных уровнях, а также в отдельных случаях, например в маломощных электротехнических устройствах, в качестве ис­полнительных устройств.

Создание и развитие ЭА неразрывно связаны с историей электротехники. Большой вклад в развитие электроаппаратостроения был сделан отечественными электротехниками. Истории развития ЭЛ посвящено много статей и моногра­фий, но наиболее полно она нашла отражение в работах М.А. Бабикова [6.49; 6.50], где особен­но ярко показан вклад отечественных ученых и инженеров в создание ЭА на разных историче­ских этапах.

Конец XIX в. явился периодом, когда были созданы и внедрены первые образцы, многих ви­дов ЭА. Создателей этих приборов отличала многогранная деятельность в различных облас­тях электротехники. Примером могут служить выдающиеся русские электротехники В.Н. Чико-лев и М.О, Доливо-Добровольский.

В.Н. Чиколевым были созданы первые сиг­нальные электромагнитные реле и автоматиче­ские выключатели с дистанционным управлени­ем, автоматический регулятор напряжения, рео­статный регулятор напряжения для возбужде­ния генератора и предохранители. М.О. Доливо-Добровольский разработал и впервые применил:

в 1890 г. — пусковой реостат к асинхронным двигателям и высоковольтный плавкий предо­хранитель; в 1891 г. — минимально-максималь­ное токовое реле; в 1893 г. — автотрансформа­тор для регулирования, выключатель-рубильник с пружинными контактами и автоматом; в 1910 г. — дугогасительное устройство из изоля­ционного материала с узкими щелями и метал­лической решетки; в 1914 г. —деионную решет­ку со специальными электромагнитами для втя­гивания дуги в щель.

Промышленное производство ЭА в России было организовано впервые в 1878 г. морским ведомством в г. Кронштадте под руководством А.П. Давыдова, Затем в более крупном масштабе было начато производство ЭА на первой элек­тротехнической фирме «П.Н. Яблочков — изо­бретатель и К°. Товарищество электрического освещения и изготовления электрических аппа­ратов и машин в России».

Развитие отечественного электроаппарата и строения после 1917 г. происходило в рамках плановой государственной экономики, ориенти­рованной на создание мощной отечественной ба­зы электротехнической промышленности.

В 1920 г. в соответствии с планом ГОЭЛРО началось развитие электромашиностроения как самостоятельной отрасли промышленности. В 1921 г. были созданы электроаппаратные цехи на крупнейших электромашиностроительных за­водах — «Электросила». ХЭМЗ и «Динамо». С 1925 по 1927 г. первым в Советском Союзе электроаппаратным заводом «Электроаппарат» (г. Ленинград) была разработана серия электри­ческих аппаратов высокого напряжения и освоен их промышленный выпуск.

В период с 1928 по 1932 г. в России были соз­даны новые конструкции аппаратов на напряже­ния до 110 кВ, вентильные разрядники на напря­жение 35 кВ, комплектные распределительные конструкции, трансформаторы тока с фарфоро­вой изоляцией и многие другие новые типы ЭА.

С 1933 по 1937 г. впервые были разработаны и 1 освоены в производстве масляные выключатели на напряжение до 220 кВ. В этот период также был налажен выпуск широкой номенклатуры быстродействующих реле защиты, аппаратов системной автоматики и др.

В первые послевоенные годы (1946— 1950гг.) были созданы новые типы безмасляных выклю­чателей высокого напряжения на сжатом возду­хе, автогазовые и с магнитным дутьем. Большое внимание было уделено созданию комплектно-распределительных устройств, а также аппара­тов автоматики и защиты, в частности быстро­действующих реле. Следует отметить, что в этот период большое внимание уделялось разработ­кам методов расчета и проектирования различ­ных видов ЭА.

В 50-х и начале 60-х годов возникла потреб­ность в повышении рабочих напряжений ЭА (до 400 кВ и выше) для дальних линий электропередачи, а также для широкого внедрения сис­тем автоматизации в различных областях про­мышленности. В результате в научных учрежде­ниях и на промышленных предприятиях отечест­венного электроаппаратостроения в эти годы бы­ли созданы все необходимые виды ЭА для осна­щения линий передачи 400 кВ.

В 1890 г, во Франции впервые была синтези­рована шестифтористая сера и во всем мире этот газ известен именно под этим названием. Только в России с 1947г. этот газ называется элегазом— электрическим газом, это название дано шестифтористой сере Б.М. Гохбергом, который еще перед войной начал изучать электрические свойства этого удивительною газа в связи с проводившимися в его лаборатории работами по созданию высоковольтных электростатиче­ских ускорителей заряженных частиц. Им же впервые были высказаны предположения о воз­можности применения элегаза в качестве изоля­ционной среды оборудования высокого напря­жения не только электрофизического, но и энер­гетического назначения — конденсаторов, трансформаторов, кабелей. Исследования отече­ственных ученых по применению элегаза велись по четырем основным направлениям:

получение экспериментальных данных по электрической прочности отдельных видов чисто газовых промежутков, в том числе типо­вых для изоляционных узлов элегазовых аппара­тов (А.Г. Арсон, В.Н. Борин, А.Л. Виленчук, М.И. Сысоев, О.Н. Щербина). На базе экспери­ментальных данных строились инженерные ме­тоды расчета элегазовой изоляции;

изучение электрической прочности вдоль по­верхности твердого диэлектрика в элегазе, раз­работка инженерных методов расчета напряже­ния поверхностного разряда и конструирование на этой основе изоляторов для элегазового обо­рудования (В.Н. Борин, В-Н. Вариводов, А.Л. Виленчук, А-Л, Нетерсон, О.Н. Щербина);

изучение физики пробоя элегаза, построение физически обоснованного метода расчета элега­зовой изоляции (И.М. Бортник, В.П. Вертиков, А.А. Панов);

изучение химических процессов в элегазо­вой изоляции, в том числе происходящих под действием электрических разрядов, изучение процессов взаимодействия элегаза, примесей в нем и продуктов его разложения в электриче­ском разряде с проводниковыми и диэлектриче­скими материалами, разработка на этой основе методов обеспечения стабильных характеристик элегаза и конструкционных материалов (В.Г. Аракслян).

Надо отметить, что по всем четырем перечис­ленным направлениям отечественные работы по научному уровню не отставали от уровня зару­бежных исследований, а иногда и опережали их.

Создание дальних линий передачи напряже­нием 750 кВ также потребовало разработки но­вых высоковольтных ЭА, которые были успеш­но разработаны и внедрены в эксплуатацию.

Важнейшей частью большинства видов ЭА являются контакты. Поэтому создание эффек­тивных ЭА неразрывно связано с разработкой научных основ в этой области.

Дата добавления: 2014-12-25