Физические процессы в электрических аппаратах

Общие технические характеристики электрических аппаратов

Классификация электрических аппаратов низкого напряжения

Классификация электрических аппаратов по номинальному напряжению

Классификация электрических аппаратов по устройству коммутирующего органа

Классификация электрических аппаратов по функциональному признаку

Классификация электрических аппаратов

Электромеханические средства автоматизации

Электрический аппарат – электротехническое устройство, предназначенное для коммутации, стабилизации или регулирования электрических, механических или иных нагрузок. Область применения электрических аппаратов: производство; преобразование и распределение; потребление электрической энергии. К электрическим аппаратам обычно относят электротехнические устройства, осуществляющие непериодическую коммутацию, не относят, например, коллекторы электрических машин.

Коммутация бывает ступенчатая или плавная, коммутируется ток, напряжение или мощность.

Электромагнитные муфты, тормозные электромагниты, электромагниты заслонок и клапанов в гидравлических и пневматических установках осуществляют коммутирование механических нагрузок.

Коммутационные аппараты – выключатели высокого и низкого напряжения; разъединители, короткозамыкатели, отделители высокого напряжения; предохранители высокого и низкого напряжения; контакторы, реле управления, магнитные пускатели низкого напряжения;

Защитные и контрольные аппараты – реле тока, напряжения, мощности, температуры, времени. Электрические датчики неэлектрических величин (давления, температуры, уровня, перемещения), измерительные трансформаторы тока и напряжения;

Токоограничивающие аппараты – реакторы и сопротивления;

Регулирующие аппараты – регуляторы электрические (напряжения, тока, скорости, температуры).

По виду коммутирующего органа имеются две характерные разновидности электрических аппаратов – контактные и бесконтактные.

Бесконтактные аппараты – цепь коммутируется нелинейным элементом, сопротивление которого может изменяться в широких пределах плавно или скачкообразно. Достоинства – отсутствует электрическая дуга, высокое быстродействие, отсутствие подвижных частей, шумовых и световых явлений в процессе коммутации. Недостатки – нет полного и видимого разрыва электрической цепи, высокая чувствительность к перегреву и, как следствие, требование специальных охлаждающих устройств.

Видимый разрыв является обязательным требованием техники безопасности при выполнении отключений для ремонтных работ на электроустановках.

Контактные аппараты – коммутация осуществляется подвижными металлическими контактами. Коммутация происходит скачкообразно. Достоинства – при размыкании контактов создается полный и видимый разрыв цепи, сопротивление замкнутых контактов измеряется микроомами, разомкнутых – мегомами. Возможна коммутация высоких напряжений и токов. Недостатки – возникновение электрической дуги, расплавленного металлического мостика, шумовых и световых эффектов, сравнительно велико время коммутации.

В зависимости от коммутируемого напряжения электрические аппараты разделяются на аппараты высокого напряжения (от единиц до сотен и более киловольт) и аппараты низкого напряжения (до 1000 В).

Аппараты низкого напряжения подразделяются на аппараты автоматики и аппараты управления.

Аппараты автоматики – служат для коммутации малых токов (единицы ампер) при невысоких напряжениях сети, например, реле, датчики, автоматические регуляторы. Условия коммутации относительно легкие и осуществляются простыми средствами. Основные характеристики этой группы аппаратов определяются не коммутирующим элементом, а входным измерительным органом, в качестве которого часто используется электромагнитная система.

Аппараты управления – предназначены для работы в цепях управления приемниками электроэнергии, например, пускатели, контакторы, командоаппараты. По выполняемым функциям и характеристикам близко к ним стоят аппараты распределения энергии, предназначенные для управления режимами и для защиты сетей до 1000В (автоматы, предохранители).

Аппарат изготавливается на номинальные технические параметры – номинальное напряжение и номинальный ток. Наиболее распространены следующие значения номинальных напряжений:

- переменный ток – 24; 36; 127; 220; 380 В;

- постоянный ток – 12; 24; 48; 110; 220; 440 В.

Характерные значения номинальных токов: 0,1; 0,2; 0,5; 1; 3; 6; 10; 16; 25; 40; 63; 100; 160; 250; 400; 630; 1000 А.

Электрический аппарат должен обладать определенным уровнем электрической изоляции, термической и электродинамической устойчивостью к токам короткого замыкания.

На рис. 3.1 показан пример использования электрических аппаратов в схеме защиты силовой электрической цепи.

Рис. 3.1. Электрические аппараты в схеме защиты

На рис. 3.1 обозначено: ТрТ – измерительный трансформатор тока; В – выключатель; КЗ – короткое замыкание; ТрН – измерительный трансформатор напряжения; РТ – реле тока; ОК – отключающая катушка; РН – реле напряжения; РВ – реле времени; РП – реле промежуточное; ВН – шины высокого напряжения.

На рисунке показана ситуация возникновения однофазного короткого замыкания. В этом случае трансформатором ТрТ вырабатывается сигнал на вторичной обмотке достаточный для срабатывания токового реле, которое запускает реле времени РВ. Если превышение тока длится дольше времени уставки РВ, то реле времени срабатывает и подает питание на промежуточное реле РП. РП подает питание на отключающую катушку, сердечник которой приводит в движение выключатель и цепь размыкается. Другой группой контактов РП подключает к питающему устройству собственных нужд сигнальное устройство, обозначенное на рисунке «Сигнал».

Аналогично работает цепь контроля напряжения. При выходе значения уровня напряжения из зоны номинального значения, например превышение, сигнал с трансформатора напряжения ТрН вызывает срабатывание реле напряжения, которое подает питание на РП. Далее работа схема аналогична, за исключением того, что выдержка времени не вводится.

Дата добавления: 2014-01-03