Классификация электрических аппаратов

Многообразие видов классификации ЭА определяется областями их применения: в схемах автоматического управления различного электротехнического оборудования; в устройствах автоматического регулирования, стабилизации, контроля и измерения систем распределения электрической энергии и электроснабжения предприятий электрической энергией.

Классификация электрических аппаратов.

Электрические аппараты классифицируют по различным признакам;

‑ по величине рабочего напряжения ‑ низковольтные (до 1000 В) и высоковольтные (более 1000 В);

‑ по роду тока ‑ постоянного и переменного;

‑ по частоте источника питания ‑ с номинальной (до 50Гц) и повышенной (от 400 Гц до 10 кГц) частотой;

‑ по величине рабочего или коммутируемого тока – слаботочные (аппараты управления автоматики, защиты, сигнализации), и сильноточные коммутационные, используемые в силовых цепях;

‑ по роду выполняемых функций:

1. коммутирующие (выключатели, разъединители, контакторы, магнитные пускатели);

2. управления, защиты, сигнализаций (реле различного типа, контактные и бесконтактные путевые и конечные выключатели);

3. командные (кнопки управления, ключи, командоконтроллеры и командоаппараты);

4. аппараты защиты (разрядники, автоматические выключатели, плавкие предохранители).

По исполнению коммутирующего органа ‑ контактные и бесконтактные (статические), гибридные, бездуговые.

К электрическим аппаратам относятся также пускорегулировочные сопротивления.

В основе функционирования большинства видов ЭА лежат процессы коммутации (включения и отключения) электрических цепей. К таким ЭА относятся: автоматические выключатели, контакторы, реле, кнопки управления, тумблеры, переключатели, предохранителя и др.

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. ЭА 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. Примером этой группы ЭА является электромагнитные клапаны и заслонки трубопроводов и др. Для ЭА этой группы характерно управление потоками механической, гидравлической, тепловой и других видов энергии.

Традиционно к ЭА также относятся 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.

По назначению:

1. Коммутационные аппараты для замыкания и размыкания электрических цепей:

‑ рубильники;

‑ пакетные выключатели;

‑ выключатели нагрузки;

‑ разъединители;

‑ отделители;

‑ короткозамыкатели;

‑ автоматические выключатели;

‑ выключатели высокого напряжения;

‑ предохранители.

Для них характерно относительно редкое включение и отключение и наличие дугочистительных устройств. Включаются в силовую схему.

2. Пускорегулирующие аппараты ‑ обеспечивают плавное или ступенчатое регулирование скорости электрических двигателей, напряжения, тока, пуска, торможения.

Для них характерны частные включения и выключения, число которых достигает 3600 в час и более. Это:

‑ контроллеры;

‑ командоконтроллеры;

‑ контакторы;

‑ магнитные пускатели;

‑ реостаты;

‑ дроссели насыщения.

3. Ограничивающие аппараты, предназначены для ограничения токов к.з. (реакторы) и перенапряжений (разрядники, ограничители напряжения). Режимы к.з. и перенапряжений являются аварийными. Эти аппараты редко подвергаются наибольшим нагрузкам.

4. Аппаратура управления и защиты. Применяются в целях управления, слаботочных цепях. Это:

‑ реле тока, напряжение, мощности;

‑ реле времени;

‑ промежуточное реле;

‑ поляризованные реле;

‑ герконовые реле;

‑ оптронные реле;

‑ полупроводниковые реле;

‑ реле максимального тока;

‑ реле нулевого тока;

‑ температурные реле;

‑ предохранители;

‑ логические элементы.

5. Аппаратура для контроля и измерения электрических и неэлектрических величин. Это реле и датчики, трансформаторы тока и напряжения, емкостные делители напряжения.

Для реле характерно плавное изменение входной (контролируемой) величины, вызывающие скачкообразное изменение выходного сигнала.

В датчиках непрерывное изменение входной величины преобразуется в изменение какой-либо электрической величины, являющейся выходной. Это изменение может быть плавным (измерительные датчики) и скачкообразным (реле ‑ датчик).

С помощью измерительных трансформаторов тока и напряжения цепи первичной коммутации (главные цепи) изолируются от цепей измерительных и защитных приборов, а измеряемая величина приобретает стандартное значение, удобное для измерения.

6. Электрические регуляторы, предназначенные для непрерывного и прерывистого автоматического регулирования заданного параметра по определенному закону. Они служат для поддержания на заданном уровне напряжения, тока, частоты вращения электрического двигателя, температуры, давления и др.

По исполнению:

‑ открытие‑ защита от прикосновения с токоведущими и подвижными частями отсутствует;

‑ защищенная;

‑ пылеводозащищенные;

‑ пылеводонепроницаемые;

‑ герметического исполнения;

По принципу действия:

‑ электромеханические; ‑ индукционные;

‑ магнитоэлектрические; ‑ тепловые;

‑ полупроводниковые; ‑ герконовые.

По способу переключения: контактные, бесконтактные, гибридные.

По способу включения: первичные, вторичные.

По способу управления:

‑ аппаратура непосредственного управления;

‑ дистанционного управления;

‑ автоматического управления.

По быстродействию:

‑ нормальные;

‑ реле времени;

‑ быстродействующие;

‑ сверхбыстродействующие.

По характеру работы электрических аппаратов:

‑ аппараты работающие длительно;

‑ аппараты предназначенные для работы в кратковременном режиме;

‑ аппараты работающие в условиях повторно кратковременной нагрузки.

По способу гашение электрической дуги:

‑ контактные;

‑ гибридные;

‑ бесконтактные;

‑бездуговые;

‑без дугогашения

-с дугогашением с помощью магнитного дутья, с помощью повышения давления в замкнутом объеме, с помощью дугогасительных решеток.

Требования, предъявленные к электрическим аппаратам.

Многообразие конструктивных разновидностей современных электрических аппаратов формирует различные требования, предъявляемые к ним. Однако существуют и некоторые общие требования вне зависимости от назначения, применения или конструкции аппаратов.

1. Нагревание всех без исключения аппаратов должны иметь место в пределах норм, установленных ГОСТ. При этом, так как предел нагревания прежде всего определяется электрической изоляцией токоведущих частей аппаратов, изолирующих материалы должны быть выбраны с надлежащим уровнем теплостойкости. Кроме того нагревания аппарата ограничивает также контактная часть. Контакты аппарата должны надежно работать при всех заданных режимах работы аппарата, при допустимом числе включений в час не оплавлялись, не окислялись и не подвергались действию коррозии.

2. При номинальном режиме работы температуры токоведущих элементов аппарата не должна превосходить паспортных значений.

3. При к.з. токоведущие элементы подвергаются значительным термическим и динамическим нагрузкам, вызываемым большим током. Эти нагрузки не должны вызывать остаточных явлений, нарушающих работоспособность аппарата при устранении к.з.

4. Контакты аппаратов, предназначенных для отключения токов к.з. должна быть рассчитана на этот режим к.з.

5. Аппараты, предназначенные для частных включений и выключений должны иметь высокую износостойкость и быстродействие.

6. Изоляция электрических аппаратов должна выдерживать возможные перенапряжения.

7. Высокая надежность аппаратов безотказность в работе.

8. Высокая чувствительность.

9. Экономичность (малогабаритность, наименьший вес аппарата, минимальное количество дорогостоящих материалов для изготовления отдельных частей).

10. Малое собственное потребление энергии.

11. Простота устройства и обслуживания аппаратов.

12. Удобство монтажа и эксплуатации, минимальная потребность в уходе.

Подход к выбору электрических аппаратов.

При выборе в каталоге соответствующего аппарата необходимо знать:

‑ величину номинального предела напряжения сети, а также его снижение или превышения в процентах (пределы колебания);

‑ временные характеристики;

‑ коэффициент возврата для контакторов;

‑ мощность электромагнитных катушек и величину тока при замыкание и размыкании электрических контактов;

‑ количество включений в час;

‑ температура и относительную влажность окружающего воздуха;

‑ высоту работающего объекта над уровнем моря;

‑ нормальные или тропические условия работы;

‑ наличие солнечной радиации;

‑ возможные удары и вибрации;

‑ расположение аппарата в пространстве.

Аппаратура управления выпускается на различные напряжения вплоть до 380 В 50 Гц и 220 В напряжения переменного и постоянного тока. Отдельные аппараты выпускаются на 500 В переменного и 440 В постоянного тока.