Основные требования, предъявляемые к аппаратам

Требования, предъявляемые к электроаппаратам, зависят от назначения, условий применения и эксплуатации аппарата.

Все электроаппараты должны удовлетворять следующим общим требованиям [3]:

1) ЭА должен надежно работать при колебаниях напряжения в заданных пределах относительно номинального значения напряжения U_{уст.ном} электроустановки, где он применяется (обычно от 0,85U_{уст.ном} до 1,1U_{уст.ном}); изоляция частей ЭА должна обеспечивать надежную работу аппарата при возможных перенапряжениях.

ЭА выбираютпо номинальному напряжению так, чтобы выполнялось условие

U_{уст ном} U_{ап. ном} ,

где U_ап.ном - номинальное напряжение ЭА (указывается на щитке аппарата).

При выборе ЭА следует сопоставлять наибольшее рабочее напряжение электрической установки U_{раб.макс} с наибольшим допустимым напряжением аппарата U_{доп.макс}. Однако, как правило, U_{раб.макс}=(1,1…1,15)U_{уст.ном}, а U_{доп.макс} = (1,1…1,15) U_ап.ном. Тогда при выборе ЭА достаточно сопоставить номинальные напряжения установки и аппарата, чтобы гарантировать длительную работу без повреждений его изоляции.

2) Температура нагрева токоведущих частей ЭА, работающего в номинальном режиме, не должна превышать установленного допустимого значения.

ЭА выбираютпо номинальному току из условия

I_{н. макс} I_{ап ном} ,

где I_{н. макс}- максимальный длительный ток нагрузки цепи; I_ап.ном - номинальный ток ЭА, т.е. ток, который аппарат может выдержать длительное время, если температура окружающей среды не превышает рассчетную температуруθ_расч (например, 40 ^оС).

Если длительный ток нагрузки превысит номинальный ток ЭА, то температура его отдельных частей и контактов превысит допустимую температуру, что сократит срок службы ЭА, так как механические и электрические свойства материала частей аппарата с повышением температуры ухудшаются.

ЭА может работать и при температуре окружающей среды большей, чем рассчетная температура θ_расч, но при этом наибольший допускаемый ток I_раб аппарата должен быть меньше номинального тока. Обычно I_раб при температуре среды θ_среды>θ_расч определяют по приближенной формуле

I_раб = I_{ап. ном}[(θ_доп - θ_среды) / (θ_доп - θ_расч)]^1/2,

где θ_доп- длительно допускаемая температура нагрева наиболее чувствительных к изменению температуры частей или узлов аппарата (например, коммутирующих контактов).

Если режим работы аппарата повторно-кратковременный, то в расчетах и при выборе аппарата учитывается относительная продолжительность включения (ПВ), равная в относительных единицах отношению продолжительности пребывания аппарата во включенном состоянии к продолжительности пребывания во включенном и отключенном состояниях на цикле работы. При повторно-кратковременном режиме работы температура аппарата не достигает установившегося значения, такого как при продолжительном режиме работы.

3) При возникновении ненормальных режимов (например, токов короткого замыкания или перегрузки) ЭА должен выдерживать термическое и электродинамическое воздействия тока без деформации деталей и нарушения свойств изоляции, препятствующих эксплуатации ЭА.

ЭА проверяют на термическую устойчивость, сопоставляя количество тепла Q_к.з., выделяемое в аппарате током короткого замыкания за время короткого замыкания, с количеством тепла Q_доп, допустимым для аппарата.

Количество выделяемого тепла прямо пропорционально произведению квадрата силы тока короткого замыкания на время его действия. Поэтому проверка на термическую устойчивость сводится к проверке неравенства

I²_к.з. ^.T_к.з. <I²_t ^. T ,

где I_к.з., T_к.з. - рассчетные значения тока и времени короткого замыкания; I_t– ток термической устойчивости при указанном заводом-изготовителем одной, пяти или десяти секундах времени его действия T.

Аппараты, защищенные токоограничивающими предохранителями, проверять на термическую устойчивость нет необходимости.

Выбираемый ЭА проверяют на электродинамическую устойчивость по условию

I_к.з. <I_д.у ,

где I_к.з.- расчетное ударное (при переменном токе) или наибольшее мгновенное (при постоянном токе) значение тока короткого замыкания, I_д.у - ток электродинамической устойчивости, т.е. мгновенное значение максимально допустимого тока через аппарат.

Аппараты, защищенные токоограничивающими предохранителями, проверять на электродинамическую устойчивость нет необходимости.

4) ЭА должен иметь минимальные массогабаритные характеристики и стоимость, быть удобным в эксплуатации, надежным, технологичным в производстве.