Електричні апарати входять до складу систем керування. Функції електричних апаратів різноманітні. З їх допомогою можна здійснювати пуск, регулювання швидкості та електричне гальмування електродвигунів, регулювати розподіл навантаження і напруги на затискачах генераторів тощо.
Більшість електричних апаратів призначена для здійснення якої-небудь однієї функції. Наприклад, рубильники служать тільки для включення і відключення установок. Існують апарати, що виконують кілька функцій. Вони є, як правило, комплектними.
В електричних апаратах використовуються різні фізичні явища: вплив магнітного поля на феромагнітні тіла, взаємодія струму з магнітним полем, виникнення ЕРС і вихрових струмів у масивних провідних тілах у змінному магнітному полі тощо.
Коли апарат здійснює яку-небудь дію, то говорять, що "апарат спрацьовує". Якщо спрацьовування апарата відбувається в результаті впливу обслуговуючого персоналу на його механізм, то апарат називають ручним. Апарат, що спрацьовує незалежно від втручання оператора, називається автоматичним. Проміжними є напівавтоматичні апарати, частина операцій у яких виконується при втручанні оператора, а частина автоматично.
До електричних апаратів відносять рубильники, перемикачі, кнопки керування, універсальні перемикачі, пакетні вимикачі, шляхові вимикачі, кінцеві вимикачі, датчики, реле захисту, реле керування й автоматики, електромагнітні контактори, автоматичні вимикачі, контролери, магнітні пускачі, опори, потенціометри, конденсатори, крокові шукачі тощо.
Розглянемо деякі типи електричних апаратів.
Рубильники. Рубильники є найпростішими ручними комутаційними апаратами, призначеними для включення і відключення електричних кіл. Бувають однополюсними, двополюсними, триполюсними і багатополюсними.
Двополюсний рубильник зображений на рис. 5.41.
Рис. 5.41 - Найпростіший двополюсний рубильник 1- ніж, 2 – стійка, 3 – губка, 4 – рукоятка, 5 - основа.
Для створення надійного електричного контакту необхідний певний тиск між контактними поверхнями. У рубильниках, розрахованих на невеликі струми, цей тиск здійснюється за рахунок пружних властивостей міді губок та ножів. У рубильниках на великі струми необхідний тиск створюється спеціальними неструмоведучими сталевими пружинами.
Відомо, що при замиканні і розмиканні контактів утворюються електричні дуги. У низьковольтних рубильниках змінного струму на середні і малі струми гасіння дуги здійснюється швидкою деіонизацією газів. Ефективним заходом є застосування дугогасних ґрат, що складаються з набору мідних або сталевих пластин, ізольованих одна від одної і від інших частин апарата. Дуга направляється в дугогасні ґрати, де розбивається на ряд коротких дуг між пластинами і швидко гасне. При цьому дугогасні пластини інтенсивно поглинають тепло.
Кнопки керування. Кнопки керування застосовуються для дистанційного керування електромагнітними апаратами (контакторами, пускачами), а також для включення кіл сигналізації. Будова кнопки показано на рис. 5.42.
Рис.5.42 - Кнопка керування
1 - корпус, 2 - металевий стрижень, 3- кнопка, 4 - зворотна пружина, 5 – розмикаючі контакти, 6 - контактний місток, 7 - контактна пружина, 8 - замикаючі контакти.
Кнопка має один або два контакти місткового типу, що, у залежності від призначення, можуть бути розмикаючими чи замикаючими. Контакти виконуються мідними, посрібленими, срібними, метало-керамічними. Кнопки можуть виконуватися із самоповерненням у вихідне положення. Кнопки можуть комплектуватися в кнопкові пости.
Універсальні перемикачі. Універсальні перемикачі служать для ручного переключення кола керування і силових кіл малої потужності.
Установлюються на щитах і пультах керування. Дозволяють одержати будь-яку послідовність переключень стосовно до різних умов роботи. Будова універсального перемикача приведена на рис. 5.43.
Рис.5.43 - Будова універсального перемикача.
Універсальний перемикач складається з набору контактних секцій, стягнутих шпильками. Через усі секції проходить центральний вал, що несе кулачкові шайби з пластмаси, що замикають і розмикають контакти при повороті рукоятки.
Пакетні перемикачі. Пакетні вимикачі і перемикачі (пакетніки) використовуються для пуску дрібних двигунів і переключення кіл керування. Зовнішній вигляд пакетного перемикача приведений на рис. 5.44.
Рис. 5.44 - Зовнішній вигляд пакетного перемикача.
Реле. Розрізняють реле керування і автоматики, реле захисту.
Реле керування й автоматики призначені для автоматичного керування електроприводами та іншими електротехнічними пристроями. Реле керування можуть також служити для захисту електроустановок.
Спрацьовування реле відбувається або при втягуванні якоря, або при відпусканні його. На рис. 5.45 показано реле з хитним якорем. Притягання якоря приведе до розмикання або замикання контактів. На рис. 5.46 показано реле соленоїдного типу. Якір утягується полем котушки усередину гільзи з немагнітного матеріалу, змушуючи спрацьовувати контакти реле.
Рис. 5.45 - Реле з хитним якорем.
Рис. 5.46 - Реле соленоїдного типу.
Реле захисту контролюють і керують режимом роботи елементів електричної системи: генераторів, трансформаторів, двигунів, ліній передачі. При порушенні нормального режиму роботи реле посилають імпульс, що приводить у дію апаратуру автоматичного керування, яка відновлює нормальні умови роботи або відключає ушкоджену ділянку. До реле захисту відносяться, зокрема, теплове реле (п. 8.4), пристрій захисного відключення (п. 8.4).
Контактори. Електромагнітні контактори застосовуються за частих включень і вимикань потужних електричних кіл. Контактори не призначені для відключення аварійних струмів короткого замикання або перевантаження.
Електромагнітний контактор має котушку, що втягує, рухливий якір, систему головних контактів, дугогасний пристрій. Головні контакти розраховані на включення і відключення значних струмів.
Магнітні пускачі. Магнітні пускачі призначені для керування електродвигунами малої і середньої потужності. Основним елементом магнітного пускача є контактор. Управління здійснюється за допомогою кнопкового посту, що вбудовується в пускач або розташовується окремо. Більшість пускачів має вбудоване теплове реле, що захищає двигун від перевантаження.
На рис.5.47 показана найпростіша схема включення трифазного асинхронного двигуна за допомогою магнітного пускача. При натисканні на кнопку "пуск" спрацьовує пускач і на затискачі С1, С2, С3 статора двигуна подається напруга. Блок-контакт АБ, що замкнувся, шунтує кнопку "пуск", яку можна відпустити. Для зупинки двигуна досить натиснути кнопку "стоп".
Рис.5.47 - Найпростіша схема включення трифазного асинхронного двигуна за допомогою магнітного пускача.
Автоматичні вимикачі. Автоматичний вимикач (автомат) є апаратом захисту, що одночасно виконує функцію ручного вимикача для рідких комутацій мережі. Більш докладно автоматичні вимикачі будуть розглянуті у п. 8.4.
Загальні відомості про апаратуру високої напруги. До комутаційної апаратури високої напруги, що використовується на електричних станціях і підстанціях, відносяться роз'єднувачі, вимикачі навантаження, масляні і безмасляні автоматичні вимикачі.
За допомогою роз'єднувачів до мережі приєднують, головним чином, малопотужні установки. Роз'єднувачі призначені для приєднання установок до мережі або відключення їх без напруги або під напругою, але за відсутності навантаження.
Для відключення установок під навантаженням застосовують вимикачі навантаження (струми до 400 А).
Масляні і безмасляні автоматичні вимикачі застосовують для відключення номінальних струмів і струмів короткого замикання. З високовольтними вимикачами послідовно включають роз'єднувачі, що призначені для зняття напруги з вимикача для його огляду або ремонту.
|
|
Рис.5.48 - Масляний вимикач
1 - силове коло, 2 - порцелянові ізолятори, 3- рухливі контакти, 4 нерухомі контакти, 5 - пружина, що відключає.
Масляний вимикач практично являє собою звичайний повітряний рубильник, занурений у бак з мастилом (рис. 5.48).
Мастило використовується як середовище, що виділяє в процесі гасіння дуги газ і має високу дугогасну здатність. Мастило також є охолоджуючим середовищем й ізолює контакти.
Недоліком масляних вимикачів є їх вибухонебезпечність і горючість масляного наповнення. При утворенні дуги виділяється багато газів, тиск яких передається стінкам масляного бака і може викликати вибух.
Питання для самоконтролю за темою "Електричні машини та апарати":
1. Визначення трансформатора.
2. Класифікація трансформаторів.
3. Основні частини трансформатора.
4. Принцип роботи однофазного трансформатора.
5. Режими роботи однофазного трансформатора.
6. Будова трифазного трансформатора.
7. Принцип зворотності електричних машин постійного струму.
8. Класифікація генераторів постійного струму.
9. Класифікація двигунів постійного струму.
10. Класифікація електричних машин змінного струму.
11. Створення магнітного поля, що обертається.
12. Конструкція трифазного асинхронного електродвигуна.
13. Принцип дії трифазного асинхронного електродвигуна.
14. Основні характеристики трифазного асинхронного електродвигуна.
15. Схеми пуску трифазного асинхронного електродвигуна.
16. Конструкція трифазних синхронних машин.
17. Принцип дії трифазних синхронних машин.
18. Основні характеристики трифазних синхронних машин.
19. Основні типи електричних апаратів.
| « 5.3.2 Синхронні машини. | Глава 6. Електричні вимірювання та прилади. » |