Классификация электротехнических устройств
Электротехническое оборудование – это совокупность устройств, электрических приборов, узлов, которые предназначены для передачи, вырабатывания, реорганизации и распределения электрической энергии.
Существуют два основных подтипа электротехнического оборудования:
- Низковольтное
- Высоковольтное
К низковольтным устройствам относятся розетки, выключатели, контакторы, предохранители, автоматические выключатели, пускорегулирующая аппаратура и устройства защитного отключения. Главное их отличие заключается в том, что они работают при напряжении сети, которое не превышает тысячи вольт. К высоковольтному оборудованию относятся реакторы, трансформаторные подстанции, изоляторы, предохранители и т.п.
Электротехническое оборудование можно также разделить на следующие виды: вводно-распределительные устройства, модульное электротехническое оборудование, устройства для обеспечения защиты линий электропередач.
Этапы проектирования электротехнических устройств
Процесс проектирования электротехнического устройства состоит из следующих этапов:
- Определение основных параметров и размеров. Данный этап состоит из определения зависимостей силы контактного нажатия от величины номинального тока, габаритных размеров устройства от величины номинального тока, сечения токоведущих деталей от номинального тока и зависимость размеров устройства от величины номинального напряжения.
- Расчет основных электрических параметров.
- Выбор и расчет мощности общей электрической изоляции устройств.
- Проектирование оболочек.
- Проектирование контактных соединений и проводников токоведущего контура устройств.
- Определение размеров и площади сечения проводников токоведущего контура в нормальном режиме.
- Расчет коммутирующих контактов. Данный этап состоит из выбора конструктивных форм контактов, выбора формы контактной поверхности, определения размеров и материала для изготовления контактов, определения размеров коммутирующих контактов, определения размеров рычажных контактов, определения переходного сопротивления контактов, определения силы контактного нажатия коммутирующего контакта.
- Определение износостойкости.
- Расчет контактных пружин
Определение основных размеров и параметров электротехнического устройства
При проектировании электротехнического устройства расчет размеров каждого типоразмера необязателен. Чтобы упростить задачу используется зависимость основных размеров параметров и размеров устройства от его главных параметров - номинального напряжения и номинального электрического тока. Зависимость, которая связывает данные параметры выглядит следующим образом:
Рисунок 1. Формула. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
где: В - искомый параметр; А - размер или параметр базового типоразмера устройства серии; а - постоянная величина; b - постоянная величина, которая характеризует размер или параметр, независящий от главного параметра; о - число, которое характеризует изменение размера или параметра устройства данной серии.
При установлении зависимости между сечением токоведущих деталей и номинальным током принимается следующее условие: превышение температуры токоведущих частей вне зависимости от номинального тока остается постоянным в пределах, которые регламентируются ГОСТ.
Поэтому отношение мощности к поверхности теплоотдачи, при заданной длине проводника, должно быть постоянным, то есть:
Рисунок 2. Формула. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
где: kт - коэффициент по нарастанию тока; qk - сечение токоведущей детали; Ik - номинальный электрический ток, который увеличивается в к раз; Sk - поверхность теплоотдачи; Рк - мощность, которая выделяется в детали.
Отсюда
Рисунок 3. Формула. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Поэтому при увеличении в кт раз, для того чтобы сохранить прежнее превышение температуры площадь поверхности теплоотдачи температуры увеличивают не а кт раз, а в
Рисунок 4. Формула. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
А плотность электрического тока считается увеличенной в
Рисунок 5. Формула. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Выше представленные формулы применимы при условии переменного или постоянного электрического тока, частота которого не превышает 50 герц, так как коэффициент добавочных потерь равен единице.
Силы контактного нажатия не должны обеспечивать необходимую величину переходного сопротивления коммутирующих контактов. Чтобы температура коммутирующих контактов оставалась постоянной, их переходимое сопротивление снижается в кт раз.
С увеличением номинального напряжения габариты устройства растут согласно формуле:
Рисунок 6. Формула. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
где: lk - искомый линейный размер устройства; k - угловой коэффициент прямой, которая определяется на основе анализа устройств близкой серии; kн - коэффициент нарастания номинального напряжения; U1 - номинальное напряжение базового устройства; I1 - размер базового устройства.
