- •1.1. Классификация электрических аппаратов.
- •1.2. Основные электротехнические материалы, применяемые в электроаппаратостроении (проводники, диэлектрики, магнитные припои, флюсы)
- •2.1. Электродинамические усилия в витке и катушке.
- •2.3.Электродинамические усилия на переменном токе в однофазных и трехфазных цепях. Динамическая стойкость аппаратов.
- •2.4. Электродинамические усилия между параллельными проводниками. Вывод формулы.
- •3.1 Общие сведения о магнитных цепях аппаратов и магнитных материалах: величины, характеризующие магнитные цепи, аналогия с электрическими цепями.
- •3.2. Тяговые силы в электромагнитах: расчет для электромагнита постоянного тока, статическая тяговая хар.
- •3.3. Сила тяги электромагнита переменного тока.
- •3.5. Обмотки электромагнитов постоянного тока (расчет).
- •3.6. Динамика электромагнита постоянного тока: изменение тока в обмотке при включении.
- •4.1. Магнитный усилитель: принцип действия, характеристика управления.
- •4.2. Технические характеристики магнитных усилителей
- •5.1 Нагрев контактов номинальным током и током короткого замыкания.
- •5.2. Переходное сопротивление контакта: явление стягивания линий тока, зависимость переходного сопротивления от материала и силы контактного нажатия.
- •5.3 Конструкции неразъемных контактов.
- •5.5 Конструкции контактов: врубные, розеточные, роликовые, торцевые.
- •6.1 Основные положения теории коммутации электрических цепей.
- •6.2 Процессы при ионизации и деионизации дугового промежутка.
- •6.5 Горение и гашение дуги переменного тока при отключении индуктивной цепи.
- •6.6 Условия гашения дуги постоянного тока.
- •6.7 Гашение открытой дуги в магнитном поле, способы возбуждения магнитного поля дугогашения.
- •6.9 6.10 Гашение дуги в дугогасительной решетке.
- •6.11. Способы гашения электрической дуги: механическое растягивание в продольных щелях, воздушных дутьем.
- •7.2 Командоаппараты: кнопки, универсальные переключатели, командоконтроллеры, путевые выключатели.
- •7.3 . Предохранители: устройство, согласование характеристик, выбор.
- •7.4. Магнитные пускатели: основные требования, конструкция и схема включения.
- •7.5 Контакторы постоянного и переменного тока: контактная система, электромагнит, дугогасительное устройство.
- •7.6 Контроллеры: плоские, барабанные, кулачковые. Устройство, назначение, отличия.
- •7 .7 Автоматические выключатели: классификация, принципиальная схема.
- •8.1 Тепловые реле: принцип действия, зависимость тока срабатывания от температуры окружающей среды.
- •8.2 Электромеханические реле. Классификация и основные хар-ки.
- •8.3 Электромеханические реле времени с электромагнитным замедлением: устройство, влияние различных факторов, схемы включения.
- •8.4 Зависимость коэффициента возврата электромеханических реле от различных факторов.
- •8.5. Электромагнитное реле тока и напряжения: согласование характеристик, конструкция.
- •8.6 Реле времени с механическим замедлением: пневматические, анкерные, моторные.
- •8.7 Поляризованные реле (расчет токовых сил).
- •8.8 Магнитоуправляемые контакты. Простейшие герконовые реле.
- •9.1. Емкостные датчики: принцип работы, схемы включения.
- •9.2 Тензодатчики: схема включения, вывод формулы чувствительности.
- •9.3 Индуктивный и индукционный датчики: принцип действия, область применения, отличия, схемы включения.
- •10.1. Полупроводниковые и цифровые реле времени.
- •10.2 Применение операционных усилителей в полупроводниковых реле.
- •10.3 Термисторы: схема включения, релейный эффект.
- •11.1 Гистерезисные муфты: устройство, принцип действия, механические характеристики.
- •11.2 Электромагнитные фрикционные муфты: устройство и принцип действия.
- •11.3 Ферропорошковые муфты: устройство, статические характеристики.
- •12.1 Приводы масляных выключателей: электромагнитный, пружинный, грузовой.
- •12.2 Приводы выключателей: электромагнитный, пружинно-грузовой, пневматический.
- •12.3 Воздушные выключатели: с открытым и воздухо-наполненным отделителями.
- •12.4. Баковые масляные выключатели: устройство, гашение дуги без использования и с дугогасительными камерами.
- •12.5 Маломасляные выключатели: назначение масла, конструкция.
- •12.6 Многообъемный масляный выключатель: гашение дуги, конструкция.
- •12.7 Разрядники: трубчатые и вентильные.
- •12.8 . Разъединители и приводы к ним: наружной и внутренней установки.
- •12.9 Отделители и короткозамыкатели: назначение, конструкция.
- •12.10 Реакторы: назначение, конструкция.
- •12.11 Выключатели нагрузки: назначение, устройство.
- •12.12 Комплектные распределительные устройства: кру, ксо.
- •12.13 Элегазовые выключатели: свойства элегаза, конструкция выключателя.
2.1. Электродинамические усилия в витке и катушке.
Индуктивность кругового витка при r/R<=0,25 определяется по формуле:
L=m0R(ln(8R/r)-1,75)*.
Поскольку известна аналитическая зависимость Индуктивности от размеров витка, при определении ЭДУ можно воспользоваться энергетическим методом. Усилие, действующее в витке, направлено по радиусу, поскольку с ростом радиуса возрастает индуктивность, а следовательно, электромагнитная энергия проводника, определяется аналогично с усилием внутри одного независимого контура (P=dW/dx=(1/2)i2dL/dx);PR=(1/2)i2dL/dR**, из (*) и (**) получим:
PR=m0/2 i2(ln(8R/r)-0,75 )
ЭДУ в катушке. ЭДУ в катушке направлены так, чтобы ее потокосцепление возрастало. Они стремятся сжать катушку по высоте и толщине и увеличить ее средний диаметр. Для нахождения усилий, действующих в различных точках цилиндрической катушки, определяют индукцию в этих точках и проводят расчет.
.2.2.ЭД Усилие в кольцевом витке (вывод формулы радиальной силы).
Индуктивность кругового витка при r/R<=0,25 определяется по формуле:
L=m0R(ln(8R/r)-1,75)*.
Поскольку известна аналитическая зависимость Индуктивности от размеров витка, при определении ЭДУ можно воспользоваться энергетическим методом. Усилие, действующее в витке, направлено по радиусу, поскольку с ростом радиуса возрастает индуктивность, а следовательно, электромагнитная энергия проводника, определяется аналогично с усилием внутри одного независимого контура
(P=dW/dx=(1/2)i2dL/dx);PR=(1/2)i2dL/dR**, из (*) и (**) получим:
PR=m0/2 i2(ln(8R/r)-0,75 )
2.3.Электродинамические усилия на переменном токе в однофазных и трехфазных цепях. Динамическая стойкость аппаратов.
Однофазная цепь. ток в проводнике изменяется по закону
где 1т — амплитудное значение тока;w — угловая частота
При одинаковом направлении тока проводники притягиваются с усилием
где Рт — максимальное значение усилия, равное 10 7 kPm.
Таким образом, усилие имеет постоянную составляющую Рт/2 и переменную составляющую двойной частоты (Pm/2)cos2wt.Среднее значение усилия за период
где I — действующее значение тока.
Таким образом, среднее значение ЭДУ пропорционально квадрату действующего значения тока. Изменение усилия во времени при переменном токе в однофазной цепи происходит без изменения своего знака.
Апериодическая составляющая имеет существенное значение только в цепях с wL>>R. В этом случае принужденная составляющая тока iпр отстает от напряжения на 90°. Таким образом, наибольшее значение апериодической составляющей соответствует включению цепи при прохождении напряжения через нулевое значение.
При наличии апериодической составляющей тока усилие изменяется во времени по закону:
Наибольшего значения усилие достигает через полпериода после начала КЗ. При Kуд=1,8 будет иметь значение:
Таким образом, апериодическая составляющая в 3,24 раза увеличивает амплитуду усилия.
Трехфазная цепь при отсутствии апериодической составляющей тока. Определим ЭДУ, действующие на параллельные проводники фаз 1—3 трехфазной системы, расположенные в одной.
Усилие, действующее на проводник фазы 1:
Наибольшее усилие действует на проводник средней фазы.
Этот случай принимается за расчетный:
Для трехфазной системы, в которой токи i1,i2,i3 сдвинуты на 120°, характерно изменение знака ЭДУ. В какой-то момент времени произведение мгновенных значений токов двух соседних фаз положительно. В другой момент времени то же вследствие фазового сдвига 120° произведение может быть отрицательным.
На изоляторы фаз 1—3 воздействуют усилия как сжатия, так и растяжения, причем растягивающее усилие для изолятора фазы 1 больше, чем сжимающее, для изолятора фазы 2 максимальные растягивающие и сжимающие усилия одинаковы, а для изолятора фазы 3 сжимающие усилия значительно больше растягивающих.
Электродинамическая стойкость аппаратов.
Механическая прочность элементов конструкции электрических аппаратов зависит от значения ЭДУ, его направления, длительности нагрузки и крутизны нарастания. Расчеты прочности конструкции ведутся по максимальному значению ЭДУ. В однофазных установках расчет ЭДУ ведется по ударному току КЗ. Для трехфазного – по iуд=Куд*Im, где Im – максимальное амплитудное значение периодической составляющей тока трехфазного КЗ.