1 Основные положения теории коммутации электрических цепей.

Под коммутацией электрических цепей понимается операция замыкания или размыкания электрических цепей, при которой изменение её сопротивления происходит практически скачкообразно.

Качество коммутации электрической цепи определяется временем и глубиной коммутации, коммутационными перенапряжениями, а для контактных аппаратов – объемом ионизированных газов и электрическим износом контактов.

Глубиной коммутации - называется отношение сопротивления коммутирующего органа в отключенном состоянии к сопротивлению во включенном состоянии.

Во включенном состоянии сопротивление равно десятым долям Ома, а в отключенном – сопротивлению изоляции межконтактного промежутка. Для контактных аппаратов глубина коммутации имеет значение от 10¹⁰ до 10¹⁴.

Переход от одного режима работы к другому не происходит мгновенно, а занимает определенное время. Это определяется тем, что каждому установившемуся состоянию электрической цепи соответствует определенный запас электрической или магнитной энергии, созданный напряжением и током этой цепи. Переход к новому состоянию связан с нарастанием или убыванием энергии.

Энергия магнитного поля индуктивности W=LI²/2, электрического поля конденсатора W=CU²/2. Они не могут изменяться мгновенно. В противном случае мощность dW/dt достигала бы бесконечных значений, что невозможно. Для RL цепи на ЭДС e. Ri+L(di/dt)=e, если бы ток изменялся скачком, то di/dt – бесконечность, но e не бесконечно отсюда не выполняется второй закон Крихгофа.

Аналогично для RC цепи. RC(dUc/dt)=e-Uc. Если Uc изменяется скачком то е= беск. Отсюда напряжение на конденсаторе и ток в индуктивности никогда не меняются скачкообразно.

1.1. Классификация электрических аппаратов.

Распределение энергии между приемниками электрической энергии (двигателями, нагревательными, осветительными и другими электротехническими устройствами) и электриче­ская защита их осуществляются с помощью электрических аппаратов.

По назначению электрические аппараты можно разделить на четыре группы:

1) коммутирующие аппараты, производящие отключение и включение главных (силовых) электрических цепей в системах, генерирующих, передающих и распределяющих электрическую энергию;

2) реле и регуляторы, осуществляющие защиту и управление работой различных электротехнических устройств, а также реше­ние логических задач (ДА, НЕТ, ИЛИ и др.);

3) аппараты управления (контакторы, пускатели, контролле­ры, командоаппараты), управляющие работой электротехническо­го устройства, например пуск, регулирование частоты вращения, торможение, реверс электрических двигателей в системах электро­привода;

4) датчики, создающие электрические сигналы (ток, напряже­ние), соответствующие определенным параметрам протекающего технологического процесса.

Различают три группы коммутирующих аппаратов: 1) авто­матические выключатели, 2) плавкие предохранители и 3) неавтоматические выключатели.

Автоматические выключатели выполняют ручное и автомати­ческое включение и выключение, а неавтоматические выполняют только ручное отключение и включение.

Плавкие предохранители выполняют только разовое отклю­чение при недопустимых нарушениях режима работы электро­технического устройства.

Электрические аппараты классифицируются по роду тока и зна­чениям тока и напряжения. Различают сильноточные от 5А и выше и слаботочные — до 5А, низкого напряжения — до 1000 В и высокого напряжения — выше 1000 В. Электрические аппараты подразделяются также по числу раз­рываемых контактов-полюсов на одно-, двух- и трехполюсные.