Електричні апарати

УДК 621.316(075.8) ББК 31.264 я 73 Р59
Рекомендовано Міністерством освіти і науки України як навчальний посібник для студентів напряму “Гірництво” вищих навчальних закладів” (лист № 14/12-2-2928 від 19.12.2005). Рецензенти: Л.B. Дубинець, доктор технічних наук, професор, завідувач кафедри автоматизованого електроприводу (Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В.Лазаряна); О.В. Садовой, доктор технічних наук, професор , завідувач кафедри електрообладнання , проректор з наукової роботи ( Дніпродзержинський державний технічний університет ); О.П. Єгоров , кандидат технічних наук, доцент, завідувач кафедри автоматизації виробничих процесів (Національна металургійна академія України); Науково-методична комісія з гірництва Міністерства освіти і науки України.
Р59	Рогоза М.В. Електричні апарати : Навч. посібник. - Д.: Національний гірничий університет, 2005. - 208 с.
ISBN 966-350-031-Х Розглянуто базові питання основ теорії електричних апаратів, описані будови і принципи роботи електричних апаратів розподільних пристроїв високої та низької напруги і апаратів електроприводу, а також конструкції вузлів апаратів, режими їх роботи, експлуатаційні характеристики. Дано рекомендації щодо вибору електричних апаратів. Призначений для підготовки студентів, які навчаються на спеціальностях, пов’язаних з напрямом „Гірництво”, а також на інших технічних спеціальностях вищих навчальних закладів освіти. ISBN 966-350-031-Х
УДК 621.316(075.8) ББК 31.264 я73
		© М.В. Рогоза, 2005 © Національний гірничий університет, 2005

ЗМІСТ

Передмова			7
Глава 1. Основні положення			8
1.1	Класифікація електричних апаратів		8
1.2.	Захисні оболонки електричних апаратів		9
1.3.	Вплив кліматичних факторів на електричні апарати		11
1.4.	Вимоги до електричних апаратів		13
Глава 2. Електричні контакти			15
2.1.	Загальні положення. Процес протікання електричного струму між контактами		15
2.2.	Режими роботи контактів		19
	2.2.1.	Вмикання кола	19
	2.2.2.	Контакти у замкнутому стані	21
	2.2.3.	Вимикання кола	24
2.3.	Матеріали контактів		25
2.4.	Конструкції твердометалевих контактів		29
	2.4.1.	Нерухомі розбірні і нерозбірні контакти	29
	2.4.2.	Рухомі контактні з'єднання, що не розмикаються	29
	2.4 3.	Розривні контакти	31
2.5.	Рідиннометалеві контакти		33
Глава 3. Вимикання електричних кіл			35
3.1.	Умови виникнення і горіння електричної дуги		35
3.2.	Дуга змінного струму. Процес відновлення напруги		38
3.3.	Способи гасіння електричної дуги		43
	3.3.1.	Вплив на стовпа електричної дуги	43
	3.3.2.	Переміщення дуги під впливом магнітного поля	45
	3.3.3.	Гасіння дуги за допомогою дугогасильної решітки	47
	3.3.4.	Гасіння дуги високим тиском	50
	3.3.5.	Гасіння електричної дуги в потоці стиснутого газу	51
	3.3.6.	Гасіння дуги в трансформаторному маслі	53
	3.3.7.	Гасіння дуги у вакуумному середовищі	54
	3.3.8.	Безконтактна комутація	55
	3.3.9.	Сучасні тенденції розвитку способів гасіння дуги	57
Глава 4. Контролери, командоапарати і реостати			58
4.1.	Контролери		58
4.2.	Командоапарати		60
	4.2.1.	Кнопки управління	60
	4.2.2.	Командоконтролери	61
	4.2.3.	Шляхові вимикачі і мікровимикачі	63
	4.2.4.	Універсальні перемикачі	64
	4.2.5.	Ключі управління	65
4.3.	Резистори пускових і пускорегулюючих реостатів		65
	4.3.1.	Класифікація резисторів	65
	4.3.2.	Матеріали резисторів	66
	4.3.3.	Конструкція резисторів	67
4.4.	Реостати		69
	4.4.1.	Конструкція реостатів із природним повітряним охолодженням	69
	4.4.2.	Масляні реостати	70
Глава 5. Контактори і магнітні пускачі			71
5.1.	Загальні положення		71
5.2.	Контактори постійного струму		73
	5.2.1.	Контактна система	73
	5.2.2.	Дугогасильний пристрій	75
	5.2.3.	Електромагніт	75
5.3.	Контактори змінного струму		75
	5.3.1.	Контактна система	75
	5.3.2.	Електромагніт	77
	5.3.3.	Контактори серії МК	77
	5.3.4.	Вакуумні контактори	79
5.4.	Магнітні пускачі		80
5.5.	Вибір контакторів і пускачів		83
Глава 6. Безконтактні комутаційні апарати			85
6.1.	Можливі схеми реалізації		85
6.2.	Основні типи сучасних тиристорних пускачів і регуляторів		86
	6.2.1.	Тиристорні пускачі серії 1 IT	88
	6.2.2.	Тиристорні станції управління типу БЛЕ	88
	6.2.3.	Тиристорні станції управління серії ПТУ	90
	6.2.4.	Тиристорний регулятор потужності	90
Глава 7. Рубильники і перемикачі			92
7.1.	Загальні положення		92
7.2.	Конструкція рубільників і перемикачів		93
Глава 8. Запобіжники			96
8.1.	Загальні положення		96
8.2.	Нагрів плавкої вставки при тривалому навантаженні і короткому замиканні		96
8.3.	Конструкція запобіжників низької напруги		101
	8.3.1.	Запобіжники з гасінням дуги в закритому обсязі	101
	8.3.2.	Запобіжники з дрібнозернистим наповнювачем	101
	8.3.3.	Запобіжники з рідиннометалевим контактом	103
	8.3.4.	Швидкодіючі запобіжники для захисту напівпровідникових приладів	104
	8.3.5.	Блоки «запобіжник — вимикач»	104
8.4.	Високовольтні запобіжники		104
	8.4.1.	Запобіжники з дрібнозернистим наповнювачем	105
	8.4.2.	Стріляючі запобіжники	106
8.5.	Вибір запобіжників		117
Глава 9. Автоматичні повітряні вимикачі (автомати)			112
9.1.	Загальні положення		112
9.2.	Основні конструктивні вузли автоматів		115
	9.2.1.	Струмоведуче коло	115
	9.2.2.	Дугогасильна система	115
	9 2.3.	Приводи	116
	9.2 4.	Механізм передачі зусилля від привода до контактів	117
	9.2.5.	Розчепителі автоматів	117
9.3.	Основні типи сучасних автоматів		119
	9.3.1.	Автомати серії А-3700	119
	9.3.2.	Автомати серії «Електрон»	121
	9.3.3.	Швидкодіючі автомати	122
9.4.	Вибір автоматичних вимикачів		124
Глава 10. Вимикачі змінного струму високої напруги			126
10.1.	Загальні положення		126
10.2.	Бакові (багатооб’ємні) масляні вимикачі		130
10.3.	Маломасляні (малооб’ємні) вимикачі		132
10.4.	Пові фяні вимикачі		136
10.5.	Елегазові вимикачі		141
10.6.	Електромагнитні вимикачі		143
10.7.	Вакуумні вимикачі		146
10.8.	Вибір вимикачів		151
Глава 11. Роз’єднувачі, віддільники і короткозамикачі			153
11.1.	Загальні положення		153
11.2.	Конструкція роз’єднувачів		154
11.3.	Віддільники і короткозамикачі		157
Глава 12. Обмежуючі апарати			160
12.1.	Реактори		160
	12.1.1.	Загальні положення	160
	12.1.2.	Конструкція реакторів	162
	12.1.3.	Здвоєні реактори	164
12.2.	Розрядники		167
Глава 13. Апарати для вимірів			172
13.1.	Трансформатори струму		172
13.2.	Трансформатори напруги		178
Додаток 1
	Умовні графічні позначення, що використовуються в електричних схемах відповідно до єдиної системи конструкторської документації (ЄСКД)		184
Додаток 2
	Буквені коди електричних елементів і пристроїв, що використовуються у електричних схемах відповідно до Єдиної системи конструкторської документації (ЄСКД)		194
Додаток 3
	Нагрівостійкість електроізоляційних матеріалів		196
Додаток 4
	Припустимі перевищення температури елементів апаратів низької напруги (для температури навколишнього повітря +40° С		197
Додаток 5
	Припустимі температури нагріву елементів високовольтних електричних апаратів		199
Додаток 6
	Технічні дані вакуумних контакторів		200
Додаток 7
	Технічні дані гібридних контакторів серії КТ		200
Додаток 8
	Технічні дані головних контактів контакторів серії КТ-6000		201
Додаток 9
	Технічні дані по електромагнітам Контакторів серії КТ-6000 та КТ-7000		201
Додаток 10
	Технічні параметри магнітних пускачів		202
Додаток 11
	Автоматичні повітряні вимикачі серії А-3100 та А-3700		203
Додаток 12
	Межа міцності σ_см різних металів на зминаня		204
Бібліографічний список			205

ПЕРЕДМОВА

Навчальний посібник призначено для бакалаврів напряму 0903 „Гірництво”, які вивчають нормативну дисципліну „Основи електротехніки, електричне обладнання”.

Завдання діяльності бакалавра передбачають виконання робіт відповідно із заданим алгоритмом. Рівень професійної діяльності бакалаврів згідно Закону України „Про вищу освіту” - експлуатаційний. Бакалавр, зокрема, повинен уміти аналізувати роботу системи та її елементів з метою підтримування її працездатності у процесі експлуатації.

Аналіз функціонування електричного обладнання гірничих підприємств базується на знаннях головних положень теорії, принципів дії та конструкцій електричних апаратів, які здійснюють управління потоком електроенергії від джерела до електроприймача. Поряд з електричними машинами електричні апарати є основними засобами електрифікації і автоматизації гірничих виробництв.

Головна навчальна ціль посібника - введення до засвоєння загальних головних положень теорії електричних апаратів, принципів дії, області використання та вибору комутаційних, пускорегулюючих, обмежувальних апаратів та апаратів для вимірювання.

Посібник складається з 13 глав, кожна з яких місить анотацію, основний текст, резюме та контрольні запитання для самоперевірки.

У анотаціях до глав сформульовані навчальні цілі, які дають представлення про вимоги щодо необхідних умінь студента після вивчення розділу і згідно яких можна однозначно зробити висновок о ступені їх досягнення.

Основний текст являє собою блоки модулів самостійного змістового значення, які підлягають контролю засвоєння.

У резюме до кожної глави відображаються пов’язані з навчальними цілями основні її положення.

У тексті після формул та символів фізичних величин позначення їх одиниць у системі СИ поминуті.

Навчальний посібник спирається на основоположні праці О.А. Чуніхіна, І.С. Таєва, Б.К. Буля, П.В. Сахарова, Л.А. Родштейна, М.О. Жаворонкова, О.О. Васильєва, Л.Д. Рожкової, B.C. Козуліна та інш.

Автор з вдячністю прийме зауваження та побажання, що будуть сприяти подальшому покращенню змісту посібника.

Дослідження

Підготовка кадрів

Наукові видання

Спеціалізовані вчені ради

Вступ до університету

Денна форма навчання

Дистанційна та вечірня форми навчання

Навчання іноземних студентів

Центр міжнародної співпраці

Навчально-науковий центр підготовки іноземних громадян

Міжнародні культурно-освітні центри

Про бібліотеку

Читальні зали і абонементи

Електронні інформаційні ресурси

Діяльність

Загальна інформація

Структура університету

Послуги

Сервіси

Внутрішні ресурси

Соціальні мережі

Інформаційне партнерство