Приложение к лекции № 5

3. Коммутационно-защитная аппаратура судовых электроприводов

1. Электрические аппараты

1.1. Основные сведения

Аппарат ( от латинского «apparatus» - оборудование ) – прибор, техническое устройство, приспособление.

Коммутация ( от латинского «commutatio» - перемена ) – процесс переключенияэлектрических цепей.

Коммутационный аппарат ( англ. - switchgear ) – аппарат, предназначенный для переключения электрических цепей.

На современных судах все механизмы электрифицированы. Это означает, что они приводятся в движение при помощи электродвигателей. Для управления электродвигателями применяют электрические аппараты. Простейшим таким аппаратом является рубильник, при помощи которого вручную включают или выключают электродвигатель.

В общем случае электрическим аппаратом называют электротехническое устройство, предназначенное для управления электрическими токами или механическими нагрузками электрооборудования.

При этом под управлением электрическим током понимают коммутацию, стабилизацию, регулирование и преобразование электрического тока.

1.2. Классификация электрических аппаратов

В настоящее время существует множество разновидностей самих аппаратов и выполняемых ими функций, что делает невозможным классификацию аппаратов по одному какому-либо признаку.

Поэтому на практике электрические аппараты классифицируют по 8 основным признакам:

1. области применения;

2. назначению;

3. принципу действия;

4. напряжению;

5. конструктивному исполнению;

6. способу управления;

7. режиму работы;

8. наличию перемещающихся ( подвижных ) контактов.

1. По области применения электрические аппараты делятся на 2 группы ( публикация 50 ( 441 ) Международной электротехнической комиссии ):

1. аппаратура распределительных устройств - используют в силовых цепях;

2. аппаратура управления - используют в цепях управления –

называют командоаппаратами.

При этом к аппаратуре распределительных устройств относят аппараты, применяемые при генерировании, передаче, распределении и преобразовании электроэнергии, а к аппаратуре управления – аппараты, применяемые для управления аппаратами распределительных устройств.

Иначе говоря, аппараты распределительных устройств используют в силовых цепях, а аппараты управления – в цепях управления. Часто аппараты управления называют командоаппаратами.

К силовым относят цепи, содержащие элементы, предназначенные для производства, передачи, распределения и преобразования электроэнергии, в частности:

1. на постоянном токе – цепи обмоток якорей электродвигателей;

2. на переменном токе – цепи обмоток статоров асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором, а также цепи обмоток роторов асинхронных двигателей с фазным ротором.

К цепям управления относят вспомогательные цепи аппарата, предназначенные для его управления, например, цепь катушки контактора.

2. По назначению электрические аппараты делятся на 4 вида:

1. коммутационную – для включения и отключения электрических цепей ( рубильники, неавтоматические выключатели, переключатели, разъединители и др. );

2. защитную – для защиты электрических установок в режимах, отличных от номинальных ( предохранители, автоматические выключатели, реле тока, напряжения, мощности, конечные и путевые выключатели, и др. );

3. пуско-регулировочную – для пуска и регулирования различных параметров электрических установок ( пускатели, пусковые и пуско-регулировочные реостаты, регуляторы возбуждения и др. );

4. контролирующую – для контроля заданных режимов работы электрическихустановок ( реле температуры, давления, уровня, частоты вращения и др. ).

3. По принципу действия электрические аппараты делятся на 4 вида:

1. электромагнитные ( реле тока, напряжения и др.);

2. индукционные ( реле обратной мощности );

3. тепловые ( тепловые реле );

4. контактно-механические ( контроллеры, командоконтроллеры, конечные выключатели ).

4. По напряжению электрическая аппаратура делится на низковольтную ( до 230 В ) и высоковольтную ( свыше 230 В ).

5. По конструктивному исполнению электрические аппараты делятся на 4 вида:

1. открытые, не имеющие защитного корпуса и встраиваемые внутрь распределительных щитов, магнитных станций и т.п.;

2. брызгозащищенные, имеющие легкий корпус, защищающий от попадания брызг;

3. водозащищенные, находящиеся внутри корпуса, защищающего от проникновения воды при помощи резиновых прокладок;

4. герметичные, предназначенные для работы под водой при определенном давлении.

6. По способу управления различают электрическую аппаратуру:

1. ручного управления ( кнопочные посты управления, контроллеры, командоконтроллеры и др. );

2. автоматического управления ( автоматические пускатели, станции управления и др. ).

7. По режиму работы различают электрическую аппаратуру продолжительного ( S1 ), кратковременного ( S2 ) и повторно-кратковременного ( S3 ) режима работы.

В режиме S1 работают электроприводы вентиляторов и некоторых насосов, в режиме S2 – якорно-швартовные устройства, шлюпочные и траловые лебедки, в режиме S3 - грузовые лебедки и краны. Всего же режимов работы – 8 ( S1…S8 ),4 – повторно-кратковременный, включая пуск; S5 – повторно-кратковременный, включая электрическое торможение; S6 – продолжительный при переменной нагрузке; S7 – продолжительный , включая электрическое торможение, S8 – режим работы при периодическом изменении частоты вращения и нагрузки ). Однако судовые электроприводы работают, в основном, в режимах S1, S2 и S3.

8. По наличию перемещающихся ( подвижных ) контактов электрические аппараты делятся на 2 группы( ГОСТ 17703 – 72 ) :

1. контактные;

2. бесконтактные.

В контактных аппаратах переключение электрической цепи происходит путем перемещения контактных деталей аппарата относительно друг друга, а в бесконтактных –без такого перемещения деталей аппарата. В качестве контактных деталей применяются подвижные и неподвижные медные контакты , бесконтактных – полупроводниковые приборы – транзисторы и тиристоры.