Электрические аппараты

Электрический аппарат (ЭА) – это электрическое устройство, которое используется для включения и отключения электрических цепей, контроля, измерения, защиты, управления и регулирования установок, предназначенных для передачи, преобразования, распределения и потребления электроэнергии.

Понятие «электрический аппарат» охватывает обширный круг бытовых и промышленных устройств. Многообразие самих аппаратов и выполняемых ими функций, совмещение в одном аппарате нескольких функций не позволяет строго классифицировать их по одному какому-то признаку. Классификация электрических аппаратов может быть проведена по ряду признаков: назначению, области применения, принципу действия, роду тока, исполнению защиты от воздействия окружающей среды, конструктивным особенностям и т.д. Основной является классификация по назначению, которая предусматривает разделение электрических аппаратов на следующие большие группы:

·   коммутационные аппараты распределительных устройств, служащие для включения и отключения электрических цепей. К этой группе относятся рубильники, пакетные выключатели, выключатели высокого напряжения, разъединители, отделители, короткозамыкатели, автоматические выключатели, предохранители. Для аппаратов этой группы характерно относительно редкое их включение и выключение;

·   ограничивающие аппараты, предназначенные для ограничения токов короткого замыкания (к.з.) (реакторы) и перенапряжений (разрядники). Режимы короткого замыкания и перенапряжений являются аварийными, и эти аппараты редко подвергаются наибольшим нагрузкам;

·   пускорегулирующие аппараты, предназначенные для пуска, регулирования частоты вращения, напряжения и тока электрических машин или каких-либо других потребителей электроэнергии. К этой группе относятся контроллеры, командоконтроллеры, контакторы, пускатели, резисторы и реостаты. Для аппаратов этой группы характерны частые включения и отключения, число которых достигает 3600 в час и более;

·   аппараты для контроля заданных электрических и неэлектрических величин, к которым относятся реле и датчики. Для реле характерно плавное изменение входной (контролируемой) величины, вызывающее скачкообразное изменение выходного сигнала. Выходной сигнал обычно воздействует на систему автоматики. В датчиках непрерывное изменение входной величины преобразуется в изменение какой-либо электрической величины, являющейся выходной. Это изменение выходной величины может быть как плавным (измерительные датчики), так и скачкообразным (реле-датчики). С помощью датчиков могут контролироваться как электрические, так и неэлектрические величины;

·   аппараты для измерений, с помощью которых цепи первичной коммутации (главного тока) изолируются от цепей  измерительных и защитных приборов, а измеряемая величина приобретает стандартное значение, удобное для измерений. К ним относятся трансформаторы тока, напряжения, емкостные делители напряжения;

·   электрические регуляторы, предназначенные для регулирования заданного параметра по определенному закону. В частности, такие аппараты служат для  под-держания на неизменном уровне напряжения, тока, температуры, частоты вращения и других величин.

Разделение электрических аппаратов по другим признакам, например, по областям применения, более условно. Аппараты для электрических систем и электроснабжения объединяют в группу аппаратов распределительных устройств низкого и высокого напряжения. Аппараты, применяющиеся в схемах автоматического управления электроприводом и для автоматизации производственных процессов, объединяют в группу аппаратов управления. Одни и те же аппараты могут быть отнесены как к группе аппаратов распределительных устройств, так и к группе аппаратов управления, например, рубильники, пакетные выключатели, контакторы, трансформаторы тока, реле и другие.

По номинальному напряжению электрические аппараты разделяются на две группы: аппараты низкого напряжения НН (до 1000 В) и высокого напряжения ВН (более   1 кВ).

Требования, предъявляемые к электрическим аппаратам, весьма разнообразны и зависят от назначения, условий эксплуатации, необходимой надежности и т.д. Однако можно сформулировать требования, которые являются общими для всех электрических аппаратов:

1) При номинальном режиме работы температура токоведущих элементов аппарата не должна превосходить значений, рекомендуемых стандартом или другими нормативными документами.

2) При коротком замыкании и других аварийных режимах токоведущие элементы аппарата подвергаются значительным термическим и динамическим воздействиям тока. Эти воздействия не должны вызывать остаточных явлений, нарушающих работоспособность аппарата после устранения короткого замыкания.

3) Изоляция электрических аппаратов должна выдерживать перенапряжения, которые имеют место в эксплуатации, и обладать определенным запасом, учитывающим ухудшение свойств изоляции с течением времени и вследствие осаждения пыли, грязи и влаги.

4) Контакты электрических аппаратов должны быть способны включать и отключать все токи рабочих режимов, а также и токи аварийных режимов, которые могут возникнуть в управляемых и защищаемых цепях.

5) К каждому аппарату предъявляется ряд специфических требований, обусловленных его назначением. Так, например, выключатель ВН должен отключать ток  к.з. за малое время (0,04…0,06 с.). Трансформатор тока должен давать токовую и угловую погрешности, не превышающие определенного значения.

6) В связи с широкой автоматизацией производственных процессов, применением сложных схем автоматики увеличивается число аппаратов, участвующих в работе. Возможность отказа в работе аппарата требует их резервирования и создания специальной системы поиска неисправностей. В связи с этим электрические аппараты должны обладать высокой надежностью.

7) Масса, габаритные размеры, стоимость и время, необходимое для установки и обслуживания электрического аппарата должны быть минимальными. Отвечающие современным требованиям электрические аппараты за срок службы 25 лет не должны нуждаться в ремонте и сложной ревизии. Конструкция электрического аппарата должна обеспечивать возможность автоматизации в процессе их изготовления и эксплуатации.