Электрический аппарат — понятие очень широкое. Это устройство, предназначенное для коммутации, контроля, управления, защиты и регулировки электрических цепей и машин, а также — устройство, использующее электрическую энергию для контроля, защиты и регулировки неэлектрических процессов и неэлектрических машин и аппаратов.
К электрическим аппаратам предъявляется со стороны эксплуатации ряд требований, причем одни и те же требования для различных типов аппаратов могут иметь первостепенное и второстепенное значение.
Каждый электрический аппарат обтекается определенной величиной тока, кратковременно или длительно, но в обоих случаях в нем выделяется некоторое тепло и аппарат нагревается. Этот нагрев не должен превышать определенных допустимых пределов, установленных для каждого аппарата и некоторых его деталей.
Каждый электрический аппарат работает в цепи, в которой имеет место определенная величина напряжения. Изоляция аппарата (его токоведущих частей относительно земли и друг друга) должна иметь определенный уровень, чтобы не произошло перекрытия и порчи аппарата.
Величина испытательного напряжения, которое аппарат должен выдержать обычно в несколько раз больше рабочего напряжения сети, в которой работает аппарат, так как в любой цепи возможны известные повышения напряжения по сравнению с нормальным рабочим напряжением.
Уровень изоляции аппарата определяется в первую очередь рабочим напряжением сети, в которой он предназначен работать, а также — условием эксплуатации аппарата (в каком помещении или вне помещения, связан ли аппарат с воздушной сетью, в которой могут быть атмосферные перенапряжения, а также — специальные условия работы).
Многие типы электрических аппаратов во время аварий в сети подвергаются действию токов короткого замыкания, величина которых может в 15 - 50 (и выше) раз превышать нормальные токи, текущие через аппарат (это в первую очередь коммутационные аппараты, трансформаторы тока, токоограничивающне аппараты, в меньшей степени реле).
Сверхтоки вызывают в аппарате большие механические силы и сильно повышают температуру токоведущих частей. Очевидно, конструкция аппарата должна выдержать и такой режим и с этой точки зрения к электрическому аппарату предъявляются также определенные требования, характеризующиеся верхним пределом тока, который должен выдержать аппарат, и временем, в течение которого аппарат должен безболезненно пропускать через себя ток короткого замыкания.
Затем к каждому электрическому аппарату предъявляются определенные требования с точки зрения скорости и точности действия. Эти требования для различных типов аппаратов формулируются несколько различно.
Так, для коммутационной аппаратуры эти требования сводятся к заданию времен включения и отключения, для реле кроме времени действия добавляются требования о срабатывании их именно при заданных режимах цепи, для регуляторов, как и для реле, а скорость и точность — оба требования имеют первостепенное значение, для измерительных трансформаторов — точность передачи величин первичных токов и напряжений во вторичную цель, в измерительные приборы, счетчики, реле и пр.
Таким образом, к электрическим аппаратам предъявляются следующие основные требования:
1. Аппарат должен иметь определенную «термическую устойчивость» — не перегреваться свыше допустимых пределов как при нормальном режиме цепи, так и при коротком замыкании.
2. Аппарат должен обладать определенным «уровнем изоляции», т. е. его изоляция должна выдерживать напряжение, могущее быть при эксплуатации.
3. Аппарат, имеющий контакты для включения и отключения тока, должен быть способным произвести эту операцию: отключить и включить токи, могущие иметь место при эксплуатации электрооборудования.
4. Автоматические аппараты (реле, регуляторы и пр.) и автоматически действующие элементы в аппаратах (отключающие катушки в автоматах и пр.) должны приходить в действие именно при тех условиях работы цепи, при которых они предназначены действовать. Кроме того, к каждому электрическому аппарату предъявляется ряд специальных требований, вытекающих из его назначения и конструкции.
Современные материалы для контактов электрических аппаратов: Как устроены металлокерамические контакты коммутационных электрических аппаратов