Аппаратура управления и защиты

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Управление электротехническими устройствами осуществляется с помощью большого числа различных аппаратов. В зависимости от назначения их можно подразделить на две основные группы: коммутационные аппараты (высоковольтные выключатели, разъединители, контакторы и др.) и защитные аппараты (автоматические воздушные выключатели, плавкие предохранители, различные реле и разрядники для защиты от перенапряжений).

Все эти аппараты в местах установки соединяются по определенным схемам посредством голых шин, укрепленных на изоляторах, или посредством силовых кабелей. Монтаж и эксплуатация неизолированных шин проще и дешевле, кроме того, для них допускается большая плотность тока.

В большинстве случаев прокладываются алюминиевые шины; стальные шины применяются в установках с токами не выше 200 А.

Алюминиевые шины применяются одно­полосные и многополосные прямоугольного сечения с размерами полосы пример­но 120 X 10 мм. Для больших переменных токов часто устанавливаются шины коробчатого сечения (рис. 17.1). Их преимущества — механическая прочность и простота монтажных работ. Кроме того, благодаря расположению проводящего материала по периферии общего сечения в коробчатых шиная при промышленной частоте мало сказываются поверхностный эффект и эффект близости, уменьшающие активное сечение проводника. Шины укрепляются на опорных изоляторах. На прямолинейных участках проводки, в промежутках между креплениями шин к изоляторам, предусматриваются специальные устройства, обеспечивающие свободное удлинение шин при нагревании (шинные компенсаторы).

В трехфазных системах в соответствии с последовательностью фаз шины должны быть окрашены в следующие цвета: фаза А — желтый, фаза В — зеленый и фаза С — красный; нейтральные шины: при изолированной нейтрали —белый; при заземленной нейтрали — черный. При постоянном токе положительная шина окрашивается в красный, отрицательная — в синий, а нейтраль — в белый цвет.

Для надежной работы электрических аппаратов весьма важными являются условия осуществления контактов. Последние могут быть жесткими (неразъемными), например присоединения проводников к выводам машины или аппарата; скользящими между неподвижными и подвижными токоведущими частями; коммутационные — в отключающих аппаратах. Эти контакты работают в наиболее тяжелых условиях, особенно если они должны отключать токи коротких замыканий.

При всяком контакте действительное соприкосновение двух проводящих тел осуществляется в виде элементарных площадок касания, возникающих при смятии выступающих микроскопических бугорков касающихся поверхностей (рис. 17.2). Следовательно, имеет место сужение поперечного сечения пути тока. Дополнительное сопротивление, обусловленное этим сужением, называется переходным сопротивлением контакта. Оно тем меньше, чем больше сила нажатия контактов, увеличивающая смятие микроскопических бугорков.

Переходное сопротивление контакта может возрастать в десятки и сотни раз вследствие окисления контактных поверхностей. В частности, нередко такое отклонение вызывается нагревом контактов свыше 70—75 °С. По этой причине необходимо предусматривать все возможные меры для предупреждения нагревания и окисления

Отключение электрической цепи обычно не может быть мгновенным. При разрыве цепи тока неизбежно возникновение большей или меньшей ЭДС самоиндукции; под действием этой ЭДС совместно с напряжением сети промежуток между расходящимися контактами пробивается и возникает электрическая дуга. Высокая температура последней может вызвать быстрое разрушение или сваривание контактов. Особенно опасно действие дуги в аппаратах высокого напряжения при отключениях токов короткого замыкания.

Отключение цепей, переменного тока существенно упрощается, так как переменный ток периодически проходит через нулевое значение, что приводит к гашению дуги. Выключатель переменного тока должен быть сконструирован так, чтобы предотвратить повторное зажигание дуги, после того как она погасла при прохождении через нуль переменного тока.

Значительно труднее отключение цепей постоянного тока высокого напряжения. Выключатели для этого тока должны быть рассчитаны на поглощение весьма значительной энергии, выделяющейся при длительном горении дуги постоянного тока.