Часть I конспекта охватывает первый модуль (из двух) обучения по курсу. По мнению автора, эта часть является основополагающей для понимания всех процессов, связанных с аппаратами.

Конспект включает введение, дающее классификацию аппаратов, пять глав, шесть приложений.

Первая глава включает материал о тепловых процессах в электрических аппаратах, вторая глава – о контактной системе, третья глава – о электромагнитных явлениях и системах, четвертая – о электродинамической стойкости, пятая – о электродинамической дуге и дугогасительных системах.

Содержание пяти глав соответствует теоретическому материалу, который дается в современных учебниках по электрическим аппаратам [1,2], но ни в коем случае не заменяет их. Для лучшего понимания и усвоения материала студенты должны иметь учебник в печатной или электронной версии.

Справочные данные, приведенные в приложениях, содержат дополнительные сведения к рассматриваемым теоретическим вопросам и необходимы для решения конкретных технических задач студентами.

В конце каждой главы приведены примеры и контрольные вопросы по приведенному теоретическому материалу.

Конспект предназначен студентам дневного и заочного факультетов, а также для дистанционного обучения.

Автор выражает огромную благодарность рецензентам:

п

рофессору МЭИ Владлену Гавриловичу Дегтярю, и начальнику сектора ВЭИ Владлену Семеновичу Чемерису за большой труд и конструктивные замечания по конспекту.

Введение

Термин “аппарат” происходит от латинского слова “apparatus” – техническое устройство. В России этот термин впервые введён в 1879 г известным электротехником П.Н.Яблочкиным на такие электротехнические устройства, как: рубильники, переключатели, коммутаторы, реле и регуляторы.

В настоящее время электрическими аппаратами называются электротехнические устройства управления потоком энергии и информации.

При этом энергия может быть механической, тепловой, электрической. Например, потоком механической энергии от двигателя к технологической машине может управлять электромагнитная муфта, потоком тепловой энергии – электромагнитный клапан, потоком информации, например в телефонии, управляют реле.

Наиболее широкое применение электрические аппараты получили для управления потоками электрической энергии при изменении режимов работы, регулирования параметров, контроля и защиты электротехнических устройств.

Рассмотрим классификацию электрических аппаратов.

Электрические аппараты разделяют по напряжению:

- аппараты низкого напряжения (до 1000 В);

-аппараты высокого напряжения (свыше 1000 В).

Аппараты низкого напряжения можно классифицировать по значению коммутируемого тока: слаботочные (до 10А) и сильноточные (свыше 10 А). Нижние пределы коммутиру-емых токов достигают 10^-9А, а напряжений - 10^-5 В.

По назначению аппараты низкого напряжения делятся на виды.

Аппараты управления и защиты: автоматические выключатели, контакторы, реле, пускатели электродвига-телей, переключатели, рубильники, предохранители, кнопки управления и другие аппараты.

Аппараты автоматического регулирования: стабилизаторы и регуляторы напряжения, тока, мощности и других параметров электрической энергии.

Аппараты автоматики: реле, датчики, усилители, преобразователи и другие аппараты, предназначенные для контроля, усиления и преобразования электрических сигналов.

Аппараты высокого напряжения работают в сетях с напряжением до 1150 кВ переменного тока и 750 кВ постоянного тока и по назначению делятся на виды:

- выключатели высокого напряжения;

- токоограничивающие реакторы;

- ограничители перенапряжений;

- разъединители и отделители для отключения цепи без

тока при ремонте электрооборудования;

- измерительные трансформатора для высоковольтных

цепей.

Независимо от назначения, области применения и принципа действия все электрические аппараты можно разделить на две группы:

- электромеханические, содержащие подвижные элементы, которые, перемещаясь, выполняют функцию данного аппарата;

- силовые электронные (бесконтактные), которые в результате изменения параметров и характеристик элементов, входящих в аппарат, выполняют его функцию.

Наличие подвижных механических частей, явление дугообразования (или искра) при коммутации, ограниченное быстродействие - всё это привело к созданию силовых электронных аппаратов.

Первыми такими аппаратами были дроссели насыщения, управляемые путём подмагничивания постоянным током (магнитные усилители).

В 80-х годах прошлого столетия начался новый этап в развитии силовой электроники, обусловленный созданием мощных быстродействующих и полностью управляемых силовых полупроводниковых приборов: мощных полевых транзисторов с изолированным затвором. Одновременно развитие электронных технологий позволило организовать массовое производство силовых интегральных модулей, которые в одном корпусе объединяли силовые электронные ключи и элементы микроэлектроники.

Новый класс силовых электронных аппаратов обладает большими функциональными возможностями для управ-ления, защиты, диагностики.

Однако, электронные аппараты не могут заменить большинство видов электромеханических аппаратов из-за низкого качества коммутации.

Силовые электронные ключи во включённом состоянии имеют значительно большую мощность потребления, чем металлические контакты. С другой стороны, они не способны создать уровень изоляции, соответствующий разомкнутым контактам электромеханических аппаратов.

Поэтому на практике применяют гибридные электри-ческие аппараты.