Раздел 5. Аппараты автоматики……………………………..……58

Лекция 18

5.1 Реле тока, напряжения и мощности…………………………………..58

5.2 Промежуточные реле…………………………………………………...60

Лекция 19

5.3 Герметизированные магнитоуправляемые контакты (герконы)…...61

Лекция 20

5.4 Электронные и комбинированные реле автоматики и защиты………..65

Лекция 21

5.5 Датчики……………………………………………………………….68

5.5.1 Общие сведения…………………………………………….….68

Лекция 22

5.5.2 Пассивные датчики…………………………………………….…70

Лекция 23 (продолжение лекции 22)…………………………………………...73

Лекция 24

5.5.3 Активные датчики…………………………………………….…76

Раздел 1. Основные определения и классификация электрических аппаратов Лекция 1

1.1 Общие сведения

Электрическими аппаратами (ЭА) называются электротехнические устройства для управления потоками энергии и информации, режимами рабо­ты, контроля и защиты технических систем и их компонентов. Электрические аппараты в зависимости от элементной базы и принципа действия разделяются на две группы: электроме­ханические и статические. Основным признаком электромеханических аппаратов является наличие в них подвижных частей, с помощью которых осуществляется ком­мутация электрической цепи. Статические аппараты выполняются на основе электронных компонентов (диодов, тиристоров, транзисторов и др.), а также управляемых электромагнитных устройств (магнит­ных усилителей, дросселей насыщения и др.). Аппа­раты этого вида обычно использу­ются для управления потоками электрической энергии, а не информации.

Существуют также гибридные электрические аппараты, представляющие собой комбинацию электромеханических и статических аппаратов.

В основе функционирования большинства видов ЭА лежат процессы коммутации (включения и отключения) электрических цепей.

Другую многочисленную группу ЭА, предназна­ченных для управления режимами работы и защиты электротехнических систем и компонентов, состав­ляют регуляторы и стабилизаторы параметров элек­трической энергии (тока, напряжения, мощности, частоты и др.), а также ограничители перенапряже­ний и сверхтоков. Электрические аппараты этой группы функционируют на основе непрерывного или импульсного изменения проводимости электриче­ских цепей. Обычно они выполняются на базе силовых полупроводниковых, электромагнитных и других видов нелинейных элементов.

К ЭА управления режимами работы неэлектри­ческих систем относятся устройства, функционирующие, как правило, на основе электромагнитно­го, электродинамического и других видов привода, связанного с механическим исполнительным орга­ном. Примерами этой группы ЭА являются элект­ромагнитные муфты, электромагнитные клапаны и заслонки трубопроводов, подвесы, опоры, вибраци­онные устройства с управлением по определенным законам и др. Для ЭА этой группы характерно управление потоками механической, гидравличе­ской, тепловой и других видов энергии.

Традиционно к ЭА также относят различные виды датчиков, имеющих законченное конструк­тивное исполнение. Назначением большинства датчиков, относящихся к ЭА, является преобразо­вание параметров различных по природе физиче­ских величин в электрические сигналы информационного характера. Такие датчики ши­роко используются в различных системах автома­тического управления. В качестве датчиков электрических величин широко используются ма­ломощные трансформаторы тока и напряжения, называемые в этом случае измерительными.

Иногда к ЭА относятся различные конструктив­но законченные электротехнические компоненты, например электрические разъемы, а также элект­ромеханические устройства специального назначе­ния: пускорегулирующие аппараты светотехники, генераторы импульсов специальной формы, блоки контроля параметров сетевого напряжения и др.

В основу классификации ЭА могут быть поло­жены различные принципы. Обычно в качестве классификационных признаков и показателей ис­пользуются: значения рабочих напряжений и то­ков, род тока, принцип действия, конструктивное исполнение, особенности эксплуатации, назначе­ние и др. Не существует ни одной области, связанной с использованием элект­рической энергии, где бы не применялись ЭА.

Распределение электроэнергии по потребителям промышленных объектов и коммунального хозяйства на стороне низкого напряжения также осуществля­ется ЭА. Значительная часть ЭА используется в системе релейной защиты и автоматики.

В последнее время наметилась тенденция вытеснения электромеханических ЭА статическими. Основными преимуществами статических ЭА по сравнению с электромеханическими видами явля­ются:

• быстродействие;

• практически неограниченное число коммутаций силовых ключей;

• существенно больший ресурс работы;

• более широкие возможности по управлению выходными параметрами;

• низкое значение мощности, затрачиваемой на управление;

• большие функциональные возможности.

Эти преимущества делают некоторые виды статических ЭА, например регуляторы, вне конку­ренции с электромеханическими.

С другой стороны, электромеханические ЭА имеют следующие явные преимущества:

• более низкое (на несколько порядков) значение сопротивления включенных контактов по сравне­нию с сопротивлением большинства проводящих полупроводниковых ключей;

• практически идеальная гальваническая развяз­ка между цепями управления и силовой частью, а также между разомкнутыми силовыми цепями;

• работоспособность при более высоких значениях температуры и радиации окружающей среды;

• наличие видимости разрыва электрической цепи.

Благодаря этим преимуществам во многих обла­стях техники предпочтительно использование элек­тромеханических ЭА.

Компромиссным техническим решением явля­ется создание гибридных ЭА.