Коммутационно защитная аппаратура

Введение

Электроаппаратура представляет собой важное звено в любом современном производстве, и играет важную роль в быту. Посредством электроаппаратуры реализуются все процессы, связанные с управлением электрическим оборудованием.
С целью включения и выключения электрических машин, а также электроприборов и электросетей, а также для осуществления управления функционированием разных электротехнических установок, а также для защиты их всевозможных элементов при нарушении их номинальных режимов работы используется коммутационная электрическая аппаратура, в которую входят:
Выключатели, рассчитанные на низкое и высокое напряжение
Рубильники
Переключатели
Минимальные автоматы и максимальные автоматы
Реостаты
Контроллеры
Реле
Магнитные пускатели
Управляющие кнопки
Аппаратура управления, аппаратура регулирования и аппаратура защиты разделяется по способу своего управления на ручную и на дистанционную аппаратуру, также она разделяется по напряжению электрической сети, в которую они и подключаются.[2]
Целью для данной работы является коммутационно защитная аппаратура.


коммутационно защитная аппаратура

Электроаппаратуру, которая используется как в осветительных, так и в силовых сетях для защитных целей и для управления, можно классифицировать по разным признакам. В зависимости от природы явления, которое находится в основе работы аппаратов, последние можно разделить на:
аппараты ручного управления, к которым принято относить: рубильники и переключатели, выключатели и контроллеры. Принцип работы подобных аппаратов заключается в механическом воздействии на них внешних сил;
электромагнитные аппараты, к которым принято относить: магнитные пускатели и контакторы, а также электромагнитные реле, принцип действия которых основан на электромагнитных силах, которые возникают в процессе работы такого аппарата.

В зависимости от выполняемых функций аппараты подразделяют на:
коммутационные аппараты, которые предназначены для включения и отключения различных цепей. Коммутационная аппаратура может представлять собой аппаратуру неавтоматического управления (к которой принято относить: рубильники и переключатели, а также магнитные пускатели) и аппаратуру автоматического управления (к которой принято относить: различные реле и контакторы, а также автоматические выключатели);
токоограничивающие и пускорегулирующие аппараты (реостаты и контролеры);
аппараты для защиты электрических цепей (реле защиты и предохранители).
Аппаратура рассчитана для выполнения работы в различном режиме: в длительном, в кратковременном, либо в условиях повторно-кратковременной нагрузки.
Электрические аппараты необходимо различать по ряду следующих признаков:
номинальный ток и номинальное напряжение;
число полюсов (фаз);
род тока (который может быть постоянным или переменным);
вид присоединения (с передним или с задним присоединением проводов);
способ защиты от воздействия со стороны окружающей среды (открытое исполнение, защищенное исполнение, пылезащищенное исполнение)
по другим признакам.[3]
Выключатели и переключатели. Поворотный выключатель необходим для включения и для выключения приемников электрической энергии, рассчитанных на напряжение до 220 Вольт. Простейшим выключателем низкого напряжения, который рассчитан на маленькую мощность, является кнопочный выключатель. Его конструкция включает в себя подвижную и неподвижную части. С целью включения и выключения, а также для переключения электрических цепей с постоянным напряжением до 220 Вольт и с переменным напряжением до 380 Вольт чаще всего используют пакетные выключатели и переключатели.
Пакетные выключатели и переключатели принято разделять на однополюсные, двухполюсные и трехполюсные, их изготовляют для цепей постоянного тока до 400 Ампер и цепей переменного тока до 250 Ампер, и исходя из величины своего предельного тока они в свою очередь имеют различные размеры. Пакетные выключатели и переключатели состоят из переключающего механизма и контактной системы. Контактная система состоит из отдельных контактных секций, которые собраны в пакет.
Каждая секция, которая образует один полюс контактной системы, состоит из изолятора, в пазах которого устанавливаются неподвижные контакты со специальными зажимами, которые предназначены для подключения проводов, подвижных пружинящих контактов, которые размещены на изолированном переключающем валике.
При повороте рукоятки данного валика выполняется коммутация электрических цепей, в которые подключается пакетный выключатель или переключатель.[7]
Рубильники. С целью включения и выключения электрических установок с напряжением до 500 Вольт при токах, которые являются выше 6 Ампер, используются рубильники. Выпускаются однополюсные, двухполюсные и трехполюсные рубильники, которые устанавливаются на щитах. Важными частями у трехполюсного рубильника являются медные ножи, которые поворачиваются на осях, которые в свою очередь укрепляются в неподвижных контактах.
К болтам контактов посредством гаек подключаются провода, идущие от приемника электрической энергии

. При замыкании цепи медные ножи входят в промежутки между пружинящими контактами, к зажимам которых подключены провода от электрической сети. Наряду с обычными рубильниками принято использовать рубильники-переключатели, которые часто еще называют перекидными рубильниками.
Переключатели, помимо верхних пружинящих контактов, обладают аналогичным числом нижних контактов. Ножи перекидного рубильника можно соединять как с верхними, так и с нижними контактами для включения различных приемников электроэнергии. В соответствии с правилами по техники безопасности рубильники и переключатели закрываются специальными защитными кожухами.[2]
Автоматические выключатели. Автоматические выключатели (автоматы) необходимы с целью защиты электрооборудования от токов короткого замыкания и перегрузки.
Автоматические выключатели разделяются на два вида:
максимальные автоматы
минимальные автоматы
Такой автомат, который отключает цепь, когда протекающей по ней ток в ней достигает такой величины, которая является большей допустимой, принято называть максимальным автоматом.
Основными частями для максимального автомата являются следующие части:
электромагнит
якорь-защелка
выключатель
Тогда когда электрический ток в цепи автомата находится выше допустимой величины, электромагнит притягивает якорь-защелку. Нож выключателя освобождается и под воздействием пружины автоматически размыкает электрическую цепь, в которую и включен автомат. После этого повторное включение автомата осуществляется вручную.
Такой автомат, который отключает цепь, тогда когда напряжение в ней становится ниже допустимого, принято называть минимальным автоматом. Когда в цепи автомата проходит ток меньше допустимой величины, сердечник электромагнита не может удержать плечо якоря-защелки вертикально.
В результате этого пружина оттягивает якорь от сердечника электромагнита и защелка, поднимаясь вверх, освобождает нож выключателя, который под воздействием пружины разомкнет цепь, которая находится под защитой автомата.
Автоматы можно отрегулировать на определенную величину силу тока, при которой осуществляются отключение. Большим преимуществом автоматов является то, что точность их установки на определенную силу тока значительно больше по своей величине, чем при защите цепей при помощи использования плавких предохранителей.[1]
Плавкие предохранители. Плавким предохранителем принято считать электрический аппарат, который размыкает электрическую цепь посредством расплавления специальной плавкой вставки, которая нагревается током, превышающим его номинальное значение.
Плавкие предохранители необходимы и используются с целью защиты электрических цепей и элементов электрических установок при появлении перегрузок или возникновении коротких замыканий. Самыми распространенными материалами, которые используются для изготовления плавких вставок — это такие металлы как цинк и серебро.
Главными характеристиками для плавких предохранителей являются:
Во-первых, защитные (времятоковые) характеристики
Во-вторых, предельная разрывная способность
Защитной характеристикой предохранителя является зависимость полного времени отключения от тока, который отключается предохранителем. Защитной времятоковой характеристикой определяются:
способность защиты определенного элемента установки от перегрузки;
избирательность (селективность) действия предохранителя в сочетании с действием прочих элементов защиты;
способность отстраиваться от пусковых и пиковых токов защищаемого приемника электрической энергии.
Предельной разрывной способностью предохранителя при данном напряжении считается максимальное значение тока короткого замыкания сети, при котором обеспечивается надежность работы предохранителя. Чем больше будет разрывная способность, тем лучше будут предохранители по уровню своего качества и тем при больших мощностях электроэнергетических установок они смогут использоваться.
Разрывная способность предохранителя состоит в зависимости от быстроты гашения дуги при перегорании плавкой вставки, а при остальных равных условиях она будет тем больше, чем ниже находится времятоковая характеристика предохранителя.[5]
Контактные реле. Контактным реле необходимо называть электрический аппарат автоматического действия, который должен срабатывать при определенных импульсах (на которые он и рассчитан реагировать) и воздействовать своими контактами на электрические цепи. Уставкой реле принято считать такое значение импульса, при достижении которого реле срабатывает (замыкая или размыкая свои контакты).
Релейные элементы очень широко используются в схемах управления и автоматики, так как с их помощью можно:
осуществлять управление большими мощностями на выходе при маломощных входных сигналах;
осуществлять логические операции
создавать релейные устройства, которые характеризуются большой функциональностью
выполнять коммутацию электроцепей
фиксировать отклонения контрольного параметра от заданного уровня
выполнять функции запоминающего элемента и так далее
Контактные реле по принципу своего действия принято разделять на три группы:
электромагнитные контактные реле
индукционные контактные реле
тепловые контактные реле
Электромагнитные реле