Коллектив авторов - История электротехники

Первые контакторы начали выпускаться фирмами АЕГ и «Вестингауз» в начале XX века. Отечественная промышленность наладила серийный выпуск контакторов в 30-х годах (серии КП-900 и КТ). В послевоенный период на Чебоксарском электроаппаратном заводе были освоены серии КП-500 постоянного тока и КТП-500 переменного тока на токи от 50 до 100 А. Эти серии контакторов отличались высокими технико-экономическими характеристиками, в частности, их механическая износостойкость была доведена до 20 млн. включений за счет уменьшения вибраций контактов, сокращения времени горения дуги, улучшения магнитной системы и кинематики подвижных частей. Общий вид контактора серии КП-500 приведен на рис. 6.13.

Совершенствование контакторов происходило в направлении уменьшения их габаритов, повышения быстродействия и увеличения срока службы. Для повышения электрической износостойкости контактов были проведены работы по ограничению дугообразования в контакторе.

Один из способов реализации этого направления связан с синхронизацией процессов перехода тока через нуль и началом размыкания контактов. Подобные работы для выключателей высокого напряжения проводились в 50-х годах Г.И. Атабековым и Г.В. Буткевичем.

Теоретические основы физических явлений, связанных с восстановлением электрической прочности между контактами, успешно развивались И.С. Таевым [6.52], который внес большой вклад в развитие отечественных контакторов.

Развитие силовой полупроводниковой техники создало новую возможность для реализации методов ограничения дугообразования за счет интеграции силовых диодов и тиристоров с электромеханическими контактами. Первые образцы подобных отечественных аппаратов были разработаны в 60-х годах Г.В. Могилевским, А.Г. Сосковым и другими специалистами. Такие аппараты позволили существенно ограничить процесс дугообразования и улучшить технико-экономические показатели контакторов. Поскольку такие контакторы объединяют электромеханические и силовые полупроводниковые ключи, они получили название гибридных контакторов.

В 80-х годах достижения в области силовых электронных приборов активизировали работы в области гибридных аппаратов. В результате рядом ведущих зарубежных фирм «Сименс», «Телемеханика» и «Мерлин Жерин» («Simens», «Telemecanique», «Merlin Gerin» и др.) создана широкая номенклатура высокоэффективных гибридных контакторов. Работы по их совершенствованию продолжаются.

Аппараты регулирования. Первые отечественные регуляторы напряжения были реостатного типа и воздействовали на цепь возбуждения генераторов первых в России электростанций. Реостатные регуляторы выпускались заводами «Электросила», «Динамо» с 1917 по 1928 г.

В 30-х годах в электротехнике получили широкое применение угольные регуляторы для генераторов и двигателей. Принцип действия таких регуляторов был основан на изменении сопротивления угольного столба, включенного в обмотку возбуждения, под воздействием давления, создаваемого электромагнитом.

В развитие теории автоматического регулирования большой вклад внесли русские ученые И.А. Вышнеградский, М.А. Ляпунов. В 30-х годах начинают развиваться частотные методы анализа в работах X. Найквиста (1932 г.), А.В. Михайлова (1938 г.) и других ученых. Особенно следует отметить работы в этой области акад. B.C. Кулебакина.

В этот же период стали применяться магнитные усилители (МУ). Принцип действия МУ основан на изменении индуктивности сопротивления дросселей насыщения при подмагничивании их магнитопроводов постоянным магнитным потоком, создаваемым обычно током управления.

В начале XX в. были созданы первые дроссели насыщения, управляемые путем подмагничивания постоянным током. Эти дроссели были усовершенствованы В.П. Вологдиным и Н.Д. Папалекси. Дальнейшее развитие теории магнитных усилителей связано с именами отечественных ученых Р.А. Липмана, Е.Л. Львова, И.Б. Негневицкого, М.А. Розенблата, Л.В. Шопена и др.

Большой вклад в создание общей теории магнитных цепей сделан В.И. Коваленковым. Методы расчета электромагнитных механизмов в разное время успешно разрабатывались отечественными учеными РЛ. Ароновым, А.Я. Буйловым, Б.К. Булем, Б.С. Сотсковым, Ф.А. Ступелем.

Магнитные усилители постоянно совершенствовались и успешно использовались для различных целей, особенно в системах автоматического регулирования. Но с конца 60-х годов создание мощных полупроводниковых приборов существенно ограничило их развитие. Однако в 80-е годы разработчики регуляторов вновь начали проявлять к ним интерес благодаря их стойкости к различным возмущающим воздействиям. Работы в этом направлении происходили на основе применения в цепях повышенной частоты, где возможности МУ проявляются наиболее ярко.

Принципиально новые возможности и перспектива для развития эффективных регуляторов различного назначения были созданы в результате совершенствования электронных технологий.

Создание в конце 80-х годов силовых полностью управляемых полупроводниковых приборов на токи свыше 1 кА и напряжение 1 кВ позволило создавать импульсные регуляторы большой мощности. При этом стало возможным высокое качество управления посредством микропроцессорных устройств.

На основе соединения в едином конструктивном модуле силовых электронных приборов и микроэлектронных устройств родились новые виды аппаратов, получивших название «интеллектуальных». Такие аппараты открыли новые перспективы развития в различных областях техники, в частности электропривода, светотехники и др.

В новый этап совершенствования отечественных электрических аппаратов управления на основе силовой электроники большой вклад внесли работы, проводимые с начала 90-х в МЭИ под руководством Ю.К. Розанова.

Реле. В классе ЭА автоматики и зашиты наиболее распространенным видом являются реле. Первые реле были созданы и нашли практическое применение в конце XIX в. Причем наиболее широкое применение первые реле находили в системах телефонной и телеграфной связи.

Первые реле имели конструкцию якорного типа, принцип действия которой основан на перемещении якоря с контактной системой при подаче напряжения или тока на обмотку электромагнита (рис. 6.14). Реле с таким типом конструкции получили широкое распространение и их усовершенствованные модификации продолжают использоваться в настоящее время.