Основы устройства электроаппаратов
Для управления, регулирования и защиты электрических сетей и оборудования применяются контактные и бесконтактные аппараты.
Основными и наиболее ответственными частями электрических аппаратов являются контакты. При прохождении электрического тока в месте соприкосновения двух поверхностей проводников возникает переходное сопротивление, которое зависит от физических свойств материалов, их состояния, силы сжатия в месте контакта, площади соприкосновения, температуры нагрева и др. Значение переходного сопротивления является одним из наиболее важных показателей качества контактов в аппаратах. Материалами для контактов служат чистые металлы (медь, серебро, вольфрам и т. д.) и сплавы (палладий — медь, золото — никель и др.), выбор которых зависит от назначения контактов и условий их работы.
В работе контакты в электрических аппаратах могут иметь два состояния: разомкнутое с действием на замыкание и замкнутое с действием на размыкание.
Контакты подвержены электрическому износу: при размыкании контактами электрической цепи, в которой протекают большие токи, образуется электрическая дуга с температурой, при которой материал контакта плавится, частично испаряется, изменяя поверхность соединения. Для ослабления влияния этих явлений применяются различные меры (покрытие контактных поверхностей тугоплавкими металлами или металлокерамикой) и различные дугогасительные устройства (гашение дуги магнитным полем, парами или газами под давлением и др.). Контакты, покрытые металлокерамикой, обладают большой механической прочностью и высокой термической устойчивостью.
Конструктивно разрывные контакты, используемые в наиболее распространенных малообъемных масляных выключателях, выполняются в виде розеток. Розеточный контакт состоит из вложенных в кольцо трапециевидных пластин (ламелей) с вырезами, образующими в центре круглое отверстие, в которое входит подвижный контакт (стержень). Во включенном положении пластины сжаты пружинами, плотно охватывают круглый стержень и создают с ним надежный контакт.
В электрических аппаратах на напряжение свыше 1000 В применяют дугогасительные устройства. Под действием электрической дуги трансформаторное масло разлагается, образуется поток газа, который охлаждает (гасит) дугу. В малообъемных выключателях дугогасительная камера расположена над неподвижными контактами и собрана из пластин электроизоляционных материалов: фибры, гетинакса, прессованного электрокартона, образующие отверстия, щели и каналы, в которых гасится дуга.
Возникшая электрическая дуга при отключении выключателя под действием высокой температуры разлагает масло, образуя газы. Газы создают в дугогасительной камере повышенное давление, которое возрастает по мере движения контактного стержня и растягивания дуги. Газы, прорываясь в щели и отверстия камеры, обдувают и гасят дугу.
В автоматических аппаратах напряжением до 1000 В включения и отключения главных контактов производят посредством электромагнитной системы, с помощью которой подвижные контакты прижимаются к неподвижным и удерживаются ими в этом положении.
Ручные аппараты снабжаются простыми рычажными приводами, рукоятки управления которых непосредственно связаны с подвижной системой аппарата.
Управление выключателя напряжением свыше 1000 В осуществляется с помощью приводов, которые автоматически (дистанционно) включают и отключают аппарат, расположенный на расстоянии.
По роду используемой энергии приводы бывают ручными, электромагнитными, грузовыми, пружинными и пружинно-грузовыми. В приводы может быть встроено реле, с помощью которого защищают электрооборудование при нарушениях нормальных режимов работы и дистанционно управляют выключателем.