Основные понятия и определения. Электроаппарат (ЭА) представляет собой электротехническое или электронное устройство, имеющее оболочку и электрические связи

Электроаппарат (ЭА) представляет собой электротехническое или электронное устройство, имеющее оболочку и электрические связи, выходящие за ее пределы, предназначенное для управления передачей энергии (и информации) в технической системе. Электроаппараты получили применение в электроприводах различного типа, в системах электроснабжения и электроавтоматики, а также в других технических системах.

Оболочка (корпус) ЭА, отделяет его от внешней среды, защищая аппарат от попадания в него посторонних твердых предметов и воды, а также защищая обслуживающий персонал от соприкосновения с частями аппарата, находящимися в движении или под электрическим напряжением.

Электрические связи ЭА с другими элементами технической системы, реализованные в виде кабелей, проводов или других электротехнических изделий, служат проводниками электрического тока. Кроме электрических связей ЭА может иметь механические связи, по которым действуют силы и моменты сил. Существуют также аппараты с оптическими и иными физическими связями с другими элементами технической системы, в которой он функционирует.

По связям ЭА выделяют вход и выход аппарата. На вход поступает входное воздействие, характеризуемое входной переменной x, например, величиной электрического тока I, величиной механической силы F, или другой физической величиной. На выходе аппаратом создается выходное воздействие, характеризуемое выходной переменной y – также некоторой физической величиной.

При управлении передачей электрической энергии ЭА воздействует на электрическую цепь, по которой передается энергия, изменяя определенный параметр цепи. Воздействие может производиться путем изменения сопротивления, индуктивности или емкости участка цепи, к которому подключен аппарат. Соответственно, выходными переменными аппарата будут величины сопротивления (y=R), индуктивности (y=L) или емкости (y=C). Управление сопротивлением применяют для цепей постоянного и переменного тока, причем наименьшие потери энергии достигаются при коммутации цепей с помощью электрических контактов и электронных ключей, когда сопротивление цепи они изменяют скачком от нуля до бесконечности и аналогично в обратную сторону. Управление индуктивностью или емкостью применяют для цепей переменного тока. Результатом управления является изменение реактивного сопротивления цепи и количества передаваемой по ней энергии в единицу времени.

Управление передачей механической энергии, например, в электроприводе от двигателя к рабочему механизму осуществляют обычно двумя способами: либо отбором части энергии путем торможения вала, либо передачей момента силы от ведущего вала ведомому валу. В первом случае используют тормозные устройства, по существу преобразующие механическую энергию в тепловую энергию. Во втором случае применяют фрикционные или электромагнитные муфты, допускающие проскальзывание ведомого вала относительно ведущего вала. Выходной переменной аппарата является сила или момент силы.

В общем случае зависимость выходной переменной y от входной переменной x математически определяют с помощью оператора G_t, который одной функции времени x (t) ставит в соответствие другую функцию времени y(t):

y(t) = G_t [ x (t)].

Оператор G_t представляет собой совокупность математических действий: сложение, вычитание, дифференцирование, интегрирование и др. В частных случаях, например, для установившихся (статических) режимов работы ЭА, в качестве оператора выступает обыкновенная функциональная зависимость одной физической величины от другой физической величины y = f(x).

Зависимость выходной переменной y от входного управляющего воздействия x на ЭА называют характеристикой управления, а зависимость выходной переменной от внешнего возмущающего воздействия – внешней характеристикой.

Для описания работы ЭА используются также логические выражения. В формализованном виде они определяют оператор ЭА через совокупность логических операций, выполняемых с логическими переменными по определенным правилам.