Лекция № 1 Общие сведения об электрических аппаратах

Электрическими аппаратами называют особые электро­технические устройства, предназначенные для управления, ре­гулирования или защиты электрических цепей и машин. Элек­трические аппараты классифицируют:

по назначению — выключающие (для отключения и вклю­чения электрических цепей), защитные (для защиты электриче­ских цепей и машин путем их отключения при токах перегрузки и короткого замыкания, а также при изменениях напряжения и других нарушениях режимов работы электроустановки), пускорегулировочные (для осуществления пуска и регулирова­ния частоты вращения, тока и напряжения электрических ма­шин), контролирующие (для контроля заданных параметров электрической цепи; они реагируют при нарушении этих пара­метров путем подачи импульсов тока, вызывающих действие сигнала или отключающего аппарата);

Коммутационные (включающие), т. Е. используемые для включения и отключения электрических цепей;

пускорегулирующие, при помощи которых осуществляется пуск и регулирование частоты вращения, тока и напряжения электрических машин;

защитные, отключающие элект­рические цепи и машины при возникновении токов перегрузки, ко­ротких замыканиях, изменении напряжения и т. Д.;

контролирую­щие, применяемые для наблюдения за параметрами электрической цепи и при их нарушении подающие импульс на сигнальные прибо­ры или отключающие аппараты.

по принципу работы — контактные (путем замыкания и размыкания подвижных контактных частей осуществляется воздействие на управляемую электрическую цепь), бесконтакт­ные (осуществляющие управление присоединенными к ним электрическими цепями путем изменения своих электрических параметров — индуктивности, емкости, сопротивления и т. д.);

по напряжению — низкого (до 1000 В, но обычно до 660 В включительно) и высокого (выше 1000 В, но чаще всего 6 кВ и выше);

по роду тока — постоянного или переменного;

по исполнению — в открытом, защищенном, взрывобезопас-ном и др.

Электрические аппараты могут классифицироваться и по другим признакам, например по количеству полюсов (одно­полюсные или трехполюсные), по способу гашения в аппарате электрической дуги (с гашением в деионной решетке, в масле или в газовой среде), по способу действия (электромагнитные, тепловые, индукционные).

К электрическим аппаратам предъявляются разнообразные требования, определяемые главным образом их назначением и условиями окружающей среды. Все электрические аппараты должны удовлетворять следующим общим требованиям:

1. токоведущие части должны выдерживать нагревы опре­деленной температуры, вызванные протеканием через них длительно-номинальных токов и кратковременно — токов пе­регрузки и сквозного короткого замыкания;

2. контактные части и механизм должны выдерживать без нарушения регулировки гарантированное заводом-изготови­телем количество циклов включений и отключений;

3. контакты должны быть способны включать и отключать все токи рабочих режимов, а контакты многих аппаратов также и токи аварийных режимов;

4. детали должны выдерживать без каких-либо нарушений, препятствующих его дальнейшей нормальной работе, электро­динамические усилия, возникающие в токоведущих частях при протекании через них токов перегрузки или короткого за­мыкания;

5. электрическая изоляция должна обеспечивать надежную и безопасную работу аппарата при заданных значениях напря­жения, а также при кратковременных перенапряжениях опре­деленной величины.

Основными и наиболее ответственными частями электри­ческих аппаратов общепромышленного назначения являются контакты.

Контактные поверхности, даже хорошо отшлифованные, имеют микроскопические возвышения и впадины, вследствие чего действительное прикосновение происходит не по всей их площади, а лишь в отдельных точках, которые называют точка­ми соприкосновения. В контактах, не испытывающих при со­прикосновении значительных давлений (усилий, прижимающих контакты друг к другу), число точек соприкосновения незна­чительно.

При увеличенном давлении, прижимающем контактные поверхности друг к другу со значительным усилием, выступаю­щие на их поверхности неровности деформируются (сминают­ся) и первоначальные точки соприкосновения превращаются в небольшие площадки. С увеличением силы нажатия контак­тов растет одновременно количество точек соприкосновения и увеличивается их общая площадь.

Однако следует иметь в виду, что интенсивность процесса образования новых точек соприкосновения при дальнейшем возрастании давления в контактах постепенно замедляется, так как это давление воспринимается большим количеством точек и большей площадью контактов, вследствие чего удельное давление в точках соприкосновения уменьшается и поэто­му материал контактов сминается уже не так интенсивно.

Переход тока с одной контактной поверхности на другую происходит через точки соприкосновения, т. е. через участки с сильно суженным сечением. Сопротивление в контакте опреде­ляется сопротивлениями в месте перехода тока, поэтому на­зывается сопротивлением сужения или переходным сопротив­лением.

Величина переходного сопротивления является одним из наиболее объективных показателей качества контактов в ап­паратах.

Качество контакта в аппарате зависит не только от давле­ния в контактах, но также от правильности обработки и состоя­ния контактных поверхностей. Плохо обработанные и окислив­шиеся (покрытые пленками окислов) контакты имеют большое переходное сопротивление. Поэтому при монтаже электри­ческих аппаратов особое внимание должно обращаться на состояние их контактов. Окислившиеся контактные поверх­ности медных контактов должны обрабатываться напильни­ком для создания шероховатости, при которой обеспечива­ется лучший контакт, чем при полированных или шлифо­ванных поверхностях. Поверхности контактов должны быть чистыми, а давление в контактах соответствовать заводским данным.

В последние годы многие электрические аппараты выпуска­ют с контактами, покрытыми металлокерамикой, обладающей большой механической прочностью и высокой термической устойчивостью. Металлокерамические покрытия контак­тов изготовляют прессованием смеси порошков тугоплавких металлов (вольфрама, молибдена) с порошками таких хорошо проводящих электрический ток металлов, как медь и серебро. Контакты с металлокерамическим покрытием очищают, про­мывая чистым бензином. Обрабатывать их напильником за­прещается.

Электрические аппараты, поступившие на монтаж в завод­ской упаковке и без признаков повреждений, вскрывать и тем более разбирать не следует. При необходимости устране­ния мелких повреждений в аппарате все работы должны вы­полняться так, чтобы максимально сохранилась заводская сборка и регулировка контактов, механизма и других частей аппарата.