Кляйн Р.Я. Фізичні явища в електричних апаратах
Перша частина навчального посібника присвячена основам теорії електричних апаратів, в якій розглядаються фізичні явища при комутації електричних ланцюгів, процеси нагрівання апаратів в різних режимах роботи, динаміка електромагнітів, а також методи розрахунку основних елементів електричних апаратів.
Скачати книгу Зміст
ВСТУП
В 1. Визначення. Електричний апарат - це електротехнічний пристрій, яке використовується для включення і відключення електричних ланцюгів, контролю, вимірювання, захисту, управління і регулювання установок, призначених для передачі, перетворення, розподілу і споживання електроенергії.
Під електричним апаратом розуміється широке коло всіляких пристроїв, застосовуваних у побуті, промисловості та енергетиці.
Таким чином, з огляду на багатофункціональне призначення електричних апаратів об'єктивно можна визначити, що електричні апарати - це кошти для управління потоком електричної енергії.
В 2. Функції електричних апаратів.
Функції управління струмом включають в себе наступні різновиди: комутацію, стабілізацію, регулювання, перетворення, контроль і захист.
Комутація (від латинського commutatio - зміна) може бути дискретною (ступінчастою) або плавною (безперервної) (рис.1). Приклад дискретної комутації - включення або відключення електричного кола контактами апарату. Таку комутацію здійснюють, наприклад, вимикачі, контактори, реле і ін. Плавну комутацію струму в ланцюзі здійснюють, наприклад, різні підсилювачі, що працюють в усилительном режимі: плавні зміни вхідного параметра викликають плавні зміни вихідного параметра.
Стабілізація (від латинського stabilis - стійкий) приведення будь-якого параметра або навантаження працюючого обладнання в стійкий стан. Цю функцію виконують такі апарати як стабілізатори (ферорезонансні або напівпровідникові).
Регулювання (від латинського regulare) автоматичну підтримку заданого режиму роботи будь-якої установки або автоматична підтримка на певному рівні того чи іншого технічного параметра працюючого обладнання (електрична напруга, частота обертання, температура і т.п.).
Перетворення - зміна величини будь-якого параметра, наприклад, напруги одного рівня в напругу іншого рівня, частоти, потужності, температури і т.д. Цю функцію виконують трансформатори, перетворювачі і ін.
Контроль - спостереження за зміною будь-якого параметра, його вимір, видача інформації про стан контрольованої величини. Цю функцію виконують датчики.
За щ і т а електротехнічного обладнання від аварійних режимів (короткого замикання, перевантаження, зміни частоти струму, перенапруги, зміни напрямку потоків електроенергії та ін.).
У 3. Класифікація електричних апаратів. Класифікація електричних апаратів може бути проведена за низкою ознак: призначенням, області застосування, принципу дії, роду струму, виконання захисту від впливів навколишнього середовища, конструктивними особливостями та ін.
В3.1. За призначенням: Комутаційні апарати розподільних пристроїв, що служать для включення і відключення електричних ланцюгів. До цієї групи належать рубильники, пакетні вимикачі, вимикачі навантаження, вимикачі високої напруги, роз'єднувачі, віддільники, короткозамикачі, автоматичні вимикачі, запобіжники. Для апаратів цієї групи характерно відносно рідкісне їх включення відключення.
Обмежують апарати, призначені для обмеження струмів короткого замикання (реактори) і перенапруг (розрядники). Режими короткого замикання і перенапруги є аварійними, і ці апарати рідко піддаються найбільшим навантаженням.
Пускорегулюючі апарати, призначені для пуску, регулювання частоти обертання, напруги і струму електричних машин або будь-яких інших споживачів електричної енергії. До цієї групи належать контролери, Командоконтроллери, контактори, пускачі, резистори й реостати. Для апаратів цієї групи характерні часті включення і відключення, число яких досягає 3600 на годину і більше.
Апарати для контролю заданих електричних або неелектричних параметрів. До цієї групи належать реле і датчики. Для реле характерно плавне зміна вхідний (контрольованої) величини, що викликає стрибкоподібне зміна вихідного сигналу. Вихідний сигнал зазвичай впливає на схему автоматики. У датчиках безперервна зміна вхідної величини перетвориться в зміну будь-якої електричної величини, що є вихідний. Ця зміна вихідної величини може бити як плавним (вимірювальні датчики), так і стрибкоподібним (реле-датчики). За допомогою датчиків можуть контролюватися як електричні, так і неелектричні величини.
Апарати для вимірювань. За допомогою цих апаратів ланцюга первинної комутації (головного струму) ізолюються від ланцюгів вимірювальних і захисних приладів, а вимірювана величина набуває стандарт, зручний для вимірювань. До них відносяться трансформатори струму, напруги, ємнісні подільники напруги.
Електричні регулятори. Призначені для регулювання заданого параметра за певним законом. Зокрема, такі апарати служать для підтримки на незмінному рівні напруги, струму, частоти обертання та інших величин.
В3.2. По областях застосування: Апарати електричних систем і електропостачання. Сюди відносяться в основному електричні апарати розподільних пристроїв низької і високої напруги і обмежують апарати.
Апарати управління. До цієї групи належать в основному пускорегулюючі апарати.
Апарати автоматики. Група включає в себе апарати контролюючих функцій.
В3.3. По номінальній напрузі: Електричні апарати поділяються на апарати низької напруги (з номінальною напругою до 1000 В) і високої напруги (з номінальною напругою понад 1000 В).
В3.4. За виконання захисту електричні апарати поділяються на апарати відкритого виконання, захищеного виконання, герметичного виконання і вибухо-безпечного виконання.