1) Электрические аппараты и их классификация
Электрическими аппаратами (ЭА) называются электротехнические устройства для управления потоками энергии и информации, режимами работы, контроля и защиты технических систем и их компонентов. В понятие эл.аппаратов входят бытовые и пром.устройства и установки.
Классификация электрических аппаратов может быть проведена по разным признакам:
1. По назначение (самое осн.) 2. По обл. применения. 3. По роду тока. 4. По исполнению защиты от воздействий ОС.
1. По назначению бывают: А) коммутационные - замыкание и размыкание эл.сетей. Это рубильники, пакетные выключатели, авт.выключатели, выключатели высокого напр., отделители, короткозамыкатели и др. Харак.особенность – относит.редкое включение и отключение, но бывают и частовключающиеся. Б) ограничивающие – для ограничения величины тока КЗ (реакторы) или огранчиения перенапряжения (разрядники). Редко эти аппараты подвергаются перегрузкам. В) пускорегулирующие – для пуска, регулир. частоты вращения, тока, напряжения эл.машин, а также для пуска и регулирования параметров других потребителей ЭЭ. Это контакторы, пускатели, командо-аппараты, контроллеры. Характерное частое вкл.и откл. Г) контролирующие – контроль заданных эл. и неэл.параметоров (реле, датчики). Датчики это преобразование изменен. неэл.величин в эл. Д) аппараты для изменений – изолирует цепи главного тока или силовой цеи от измерит. цепей и защитных приборов. Они преобразуют измеряемую величину до стандартного значения, удобного для измерений. Это тр-ры тока и напр. Е) регулирующие – для ругулир. заданного параметра по определенному закону. Регуляторы служат для поддержания на заданном уровне тока, напр., частоты вращ, темп-ры.
2. По принципу работы аппараты:
2.1 Контактные - воздействие на управляющую цепь осущ. путем замыкания и размык. эл.контактов. 2.2. Безконтактные - не имеют таких контактов и воздействуют на электрическую цепь путем изм. эл.параметров L,C.
Контактные бывают: 1) автоматические-такие аппараты, кот. приводятся в действие в зав. от контролируемого параметра рабочей цепи эл.машины. 2) неавтоматические- аппараты, работа которых зависит только от воли оператора.
В пределах одной группы эл.аппараты различаются оп напряжению: низкому до 1кВ, высокого свыше 1кВ.
3. По роду тока: постоянные, переменного тока пром.частоты, перем.тока повыш.частоты.
4. По степени воздействия ос:
Степень защиты обозначается IP00. Первая цифра обозначает степень защиты от прикосновения персонала к токовед.частям. Вторая цифра-степень защиты от попадания влаги.
IP00 – открытое исполнение, отсут. защиты от попадания влаги.
IP20 – внутрь аппарата не может попасть стержень D=12мм, влага попадает легко (сетка защитная). IP22 – не могут попасть капли под углом более и равно 15градусов. IP40 – не попадают предметы D=1mm. IP67 – герметичное исполнение, исключается попадание влаги.
2) Эду в электрических аппаратах. Метод расчета эду основанный на взаимодействии проводника с током и магнитным полем.
При КЗ электрические аппараты испытывают электродинамические усилия стремящиеся деформировать токоведущие элементы и изоляторы. Эл. динамическая стойкость – способность противостоять действию эл. динамических сил, возникающих при протекании тока к.з. и сохранять свою работоспособность после прекращения действия этих сил. Эл. динамическая стойкость может выражаться либо непосредственным значением амплитудного значения тока iдин, либо кратностью этого тока относительно амплитуды номинального тока.
.
Метод расчета ЭДУ – основан на взаимодействии проводника с током и магнитным полем. Если проводник с током поместить в магнитное поле с индукцией B то на него будет действовать сила dF
;
Если =90 то
.
Направление силы определяется по правилу левой руки, когда линии магнитной индукции входят в ладонь, пальцы показывают направление тока, тогда большой палец показывает направление силы. Этот метод рекомендуется применять тогда когда аналитически можно определить индукцию в любой точке поля (в любой точке провода). Поскольку магнитное поле создается полем другого проводника и его индукция пропорциональна току то можно записать F=ci1i2 где с – берется из справочника и зависит от формы поперечного сечения проводника.
Величина электродинамического усилия будет зависеть от формы проводника и его геометрических размеров. В этом случае вводят понятие коэф формы который определяется по кривым Дуайта.
3) ЭДУ ПРИ ОДНОФАЗНОМ ПЕРЕМЕННОМ ТОКЕ. 4) ВЛИЯНИЕ АПЕРИОДИЧЕСКОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ НА ВЕЛИЧИНУ ЭДУ ПРИ ОДНОФАЗНОМ ПЕРЕМЕННОМ ТОКЕ. 5) ЭДУ ПРИ ПЕРЕМЕННОМ ТОКЕ БЕЗ УЧЕТА И С УЧЕТОМ АПЕРИОДИЧЕСКОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ. ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКАЯ СТОЙКОСТЬ АППАРАТОВ
Пусть ток протекающий в однофазной цепи не имеет апериодической составляющей и изменяется по синусоидальному закону
Если токи в проводниках будут одного направления то проводники будут притягиваться с силой:
.
Где
.
Среднее значение силы за период:
При переменном однофазном токе максимальное значение силы при одном и том же действующем значении тока оказывается в 2 раза большим, чем при постоянном. При однофазном переменном токе ЭДУ изменяясь во времени не меняет своего знака.
С учетом апериодической составляющей
Kуд=1,8.
Величина ЭДУ при наличии апериодической составляющей будет изменяться по следующему закону:
.
Апериодическая составляющая тока в 3,24 раза увеличивает амплитуду силы т.е. ЭДУ почти в 6,5 раз на переменном токе больше чем на постоянном.
Эл. динамическая стойкость – способность противостоять действию эл. динамических сил, возникающих при протекании тока к.з. и сохранять свою работоспособность после прекращения действия этих сил. Эл. динамическая стойкость может выражаться лиюо непосредственным значением амплитудного значения тока iдин, либо кратностью этого тока относительно амплитуды номинального тока.
.