В.И. Масорский Электрическая часть электростанций и подстанций систем электроснабжения

10

4.2.Охарактеризуйте основные источники тепла в электрических аппаратах.

4.3.Каковы способы передачи тепла между узлами электрических аппаратов и как их можно описать математически?

4.4.Охарактеризуйте установившийся процесс нагрева.

4.5.Как рассчитать сечение проводника при длительном режиме?

4.6.Как производится тепловой расчет изолированных токоведущих частей?

4.7.В чем состоят трудности и специфика расчета нагрева катушек?

4.8.Опишите переходный процесс при нагреве и охлаждении узлов электрических аппаратов.

4.9.Как оценить нагрев аппаратов в кратковременном, перемежающемся и повторно-кратковременном режимах работы?

4.10.Что такое ПВ и каковы нормированные значения этого параметра?

4.11.Каковы особенности нагрева аппаратов при прохождении тока к.з.?

4.12.Как оценить термическую устойчивость аппаратов и каковы основные допустимые температуры для различных их узлов?

4.13.Что такое постоянная времени нагрева катушки аппарата? Как она выражается аналитически и графически?

Тема 5. Аппараты распределительных устройств

напряжением до 1000 В

Назначение аппаратов. Функции, выполняемые электрическими аппаратами, и требования, предъявляемые к ним.

Неавтоматические ручные выключатели. Разъединители, переключатели. Пакетные выключатели и переключатели. Устройство, основные технические параметры и области применения неавтоматических выключателей.

Предохранители низкого напряжения. Трубчатые предохранители с наполнителем и без него, резьбовые предохранители. Основные технические данные. Токовременные характеристики. Выбор плавких вставок. Осциллограммы отключения токов короткого замыкания. Предельная отключающая способность предохранителя. Предохранители-

11

выключатели, объединяющие функции неавтоматических выключателей и плавких предохранителей, их устройство и основные технические параметры. Области применения.

Автоматические выключатели (автоматы). Устройство и принцип действия автоматов: контактная и дугогасительная системы, ручной и электромеханический приводы, механизм свободного расцепления, реле прямого действия (расцепитель максимального тока, электромагнитные и тепловые реле и др.). Основные технические параметры автоматов: предельная отличающая способность, время отключения. Особенности конструкции и области применения автоматов установочных, универсально-селективных и быстродействующих. Экономическая эффективность применения различных видов автоматических выключателей.

Комплектные распределительные устройства. Комплектные распределительные устройства с неавтоматическими и автоматическими выключателями. Области их применения. Меры по охране труда и безопасности работ.

Методические указания

В данном разделе, наряду с изучением конструкции перечисленных устройств, следует уделить основное внимание их выбору для конкретных условий и техническим требованиям, а также вопросам техники безопасности при эксплуатации.

[2, с.443-465, 601-611].

Контрольные вопросы

5.1.Каковы назначение, конструкция и область применения пакетных выключателей и переключателей?

5.2.Каковы назначение и разновидности конструкций предохранителей? Что считают основной характеристикой предохранителей?

5.3.Опишите нагрев плавкой вставки при длительном режиме и прохождении тока короткого замыкания.

5.4.Что такое металлургический эффект и как он используется в предохранителях?

5.5.Как осуществляется выбор предохранителя?

12

5.6.Какова конструкция, назначение и области применения автоматов, а также требования к ним?

5.7.Каков принцип действия и конструкция быстродействующих автоматов?

Тема 6. Аппараты распределительных устройств напряжением

выше 1000 В

Назначение аппаратов, классификация и область применения. Изоляция аппаратов. Испытательные напряжения. Расстояния между частями аппаратов, находящимися под напряжением.

Масляные выключатели – баковые и маломасляные. Процесс их работы, устройство.

Выключатели, не содержащие масла: выключатели со сжатым воздухом, выключатели с твердым газогенерирующим веществом, деионные выключатели, вакуумные выключатели и элегазовые. Процесс их работы, устройство. Ручное и дистанционное управление выключателями. Типы приводов, их устройство.

Разъединители, их типы. Короткозамыкатели и отделители. Выключатели нагрузки.

Высоковольтные предохранители, принцип устройства, характеристика, область применения.

Разрядники – трубчатые и вентильные. Устройство, основные параметры, область применения.

Реакторы, их устройство и характеристики.

Комплектные распределительные устройства. Меры по охране труда и безопасности работ.

Методические указания

В данном разделе, как и в предыдущем, наряду с изучением конструкций перечисленных устройств необходимо уделить внимание их выбору для применения в конкретных условиях, а также вопросам техники безопасности при эксплуатации.

[2, с.470-566].

13

Контрольные вопросы

6.1.Каковы разновидности конструкции масляных выключателей и какова область применения каждого из них?

6.2.Каково назначение воздушных и электромагнитных выключателей, а также их достоинства и недостатки?

6.3.Укажите достоинства и недостатки вакуумных выключателей по сравнению с другими типами. Каково их современное состояние?

6.4.Как выбрать выключатели для конкретных технических условий?

6.5.Какова конструкция, назначение и область применения разъединителей, отделителей и короткозамыкателей?

6.6.Каково назначение и конструкция разрядников и реакторов? Каковы требования к ним?

Тема 7. Аппараты управления

Функции, выполняемые электрическими аппаратами управления. Предъявляемые к ним требования.

Виды контакторов и области их применения. Контакторы постоянного и переменного тока. Устройство контакторов: контакторная и дугогасительная системы, механизм включения – отключения (электромагнитный, пневматический, кулачковый), блок-контакты. Электрическая схема контактора. Механическая и тяговая характеристики, их согласование. Основные технические характеристики контакторов.

Командоаппараты: кнопки управления, командоконтроллеры, путевые и конечные выключатели, универсальные переключатели и ключи управления.

Сопротивления, контроллеры и реостаты – их виды и области применения. Материалы элементов сопротивлений. Выбор элементов сопротивлений по каталожным данным для работы в продолжительном, кратковременном и повторно-кратковременном режимах. Особенности конструкции ящиков сопротивлений, барабанных, кулачковых и плоских контроллеров, воздушных и масляных реостатов. Основные технические параметры и области применения.

14

Электромагнитные вентили. Электрогидравлические толкатели (операторы), их устройство, основные технические параметры, области применения.

Электромагнитные вентили. Электрогидравлические толкатели (операторы), их устройство, основные технические параметры, области применения. Электромагнитные муфты управления – фрикционные, порошковые и индукционные. Устройство муфт. Области применения.

Комплектные устройства автоматического управления – магнитные пускатели, станции управления. Комплектные устройства управления с выдвижными блоками. Основные технические параметры комплектных устройств управления. Области применения. Меры по охране труда и безопасности работ.

Методические указания

В этом разделе следует изучить конструкцию, назначение, характеристики и принцип действия перечисленных аппаратов управления и на основании этого усвоить области и специфику применения каждого аппарата. Важными являются также вопросы выбора данной аппаратуры, которым следует уделить особое внимание. Кроме того, необходимо уделить внимание таким практическим вопросам, как обеспечение надежности и безопасности при эксплуатации электрических аппаратов управления.

[2, с.261-352, 424-438].

Контрольные вопросы

7.1.Каковы конструктивные особенности и назначение контроллеров, командоаппаратов, реостатов управления?

7.2.Каковы конструктивные особенности и принцип действия электромагнитных толкателей?

7.3.Укажите область применения, технические характеристики и конструктивные особенности используемых в настоящее время контакторов и магнитных пускателей. Какие операции управления они позволяют осуществить?

7.4.Каковы схемы и принцип действия электромагнитных муфт управления?

15

7.5.Какие типы электромагнитных муфт управления вам известны? Каков их принцип действия и конструкция? Как рассчитать их рабочие параметры?

7.6.Для чего служат магнитоуправляемые контакты, где они используются и каковы их основные достоинства?

7.7.Какова конструкция, назначение и применение жидкостных контакторов?

Тема 8. Релейные аппараты

Назначение и виды реле – реле защиты, управления и автоматики. Классификация реле, общие требования к ним, основные параметры и характеристики.

Основные типы электромагнитных реле защиты и автоматического управления постоянного и переменного тока. Тяговые и временные характеристики. Коэффициент возврата и способы его увеличения. Реле тока, напряжения и промежуточные. Принцип действия и устройство. Основные технические параметры, характеристики, области применения электромагнитных реле.

Реле времени: электромагнитное, маятниковое, пневматическое. Принцип действия, устройство и способы регулирования времени отпускания и срабатывания.

Принцип действия и устройство основных видов поляризованных, магнитоэлектрических и электродинамических реле. Основные параметры и характеристики. Области применения.

Принцип действия и устройство тепловых реле с биметаллическими элементами. Времятоковые характеристики. Основные параметры и области применения.

Индукционные реле тока, мощности и частоты. Принцип действия и устройство. Основные параметры и характеристики. Области применения. Меры по охране труда и безопасности работ.

Методические указания

Основное внимание должно быть обращено на рассмотрение принципа действия и характеристики реле, а также на знакомство с методами расчета. Необходимо знать основные свойства, характеризующие принцип, назначение и область применения реле.

16

При изучении конструкций различных реле необходимо выделить виды, наиболее широко применяемые в промышленной электроавтоматике.

[2, с.318-352; 17, с.176-230].

Контрольные вопросы

8.1.Какие основные требования предъявляются к реле?

8.2.Каков общий принцип действия релейных элементов и какие виды релейных характеристик существуют?

8.3.Как изменить коэффициент возврата, а также время срабатывания и отпускания контактных реле?

8.4.Как влияет на время действия электромагнитного реле постоянного тока при его включении и отключении емкость, включенная параллельно катушке намагничивания?

8.5.Каковы конструктивные различия у реле постоянного и переменного тока и какую роль они выполняют?

8.6.Каким способом изменяется уставка тока и напряжения электромагнитных реле?

8.7.Каковы конструктивные особенности и область применения поляризованных реле?

8.8.Опишите устройство и назначение тепловых реле.

8.9.От каких параметров зависит величина прогиба биметаллической пластины теплового реле и его время срабатывания?

8.10.Какими достоинствами и недостатками обладают тепловые биметаллические реле?

8.11.Каковы конструктивные особенности и область применения различных видов реле времени?

8.12.Каковы параметры, принцип действия и область применения различных типов индукционных реле?

Тема 9. Бесконтактные аппараты

Основные виды бесконтактных аппаратов автоматического управления и области их применения. Достоинства и недостатки бесконтактных аппаратов по сравнению с релейно-контактной аппаратурой.

Дроссели насыщения, их свойства и характеристики. Однотактные магнитные усилители без обратной связи, с внутренней и внешней об-

17

ратной связью. Двухтактные магнитные усилители с выходом на переменном и постоянном токе. Быстродействующие магнитные усилители. Кривые намагничивания магнитных усилителей. Материалы и конструкции магнитных усилителей. Основные принципы их расчета.

Бесконтактные магнитные реле, их устройство и свойства. Построение релейной характеристики. Различные виды релейных характеристик. Методы регулирования параметров реле: чувствительности, коэффициента возврата, времени действия.

Магнитные элементы с прямоугольной петлей гистерезиса. Ферритовые сердечники. Характеристики магнитных элементов. Виды, схемы, параметры и области применения магнитных логических элементов.

Ферромагнитные стабилизаторы напряжения и тока, их схемы, характеристики и параметры. Статические фазорегуляторы с использованием дросселей насыщения. Электромагнитные преобразователи частоты. Пиковые дроссели, их устройство, характеристики и область применения.

Новейшие типы магнитных элементов: трансформаторы, тонкопленочные элементы, параметроны и т.п. Меры по охране труда и безопасности работ.

Методические указания

В этом разделе внимание следует обратить на физику электромагнитных процессов в магнитных усилителях и устройствах, использующих их, четко представить себе способ управления каждым типом элементов и связь параметров элементов со значением управляющего сигнала, подаваемых на их вход, знать назначение, виды и особенности функционирования используемых обратных связей и способ достижения релейного эффекта.

Важными элементами, требующими тщательного изучения в теоретическом и практическом плане, являются также ферромагнитные стабилизаторы, поэтому с их характеристиками, конструкцией, принципом действия и назначением также необходимо подробно ознакомиться.

[1, с.356-531; 2, с.353-402; 4, гл. 2,3,4,5,6,8,10,12,13,14,16, гл. 2,3,4,5,6].

18

Контрольные вопросы

9.1.Объясните принцип действия простейшего магнитного усилителя и приведите его характеристики.

9.2.Назначение и способ реализации смещения и обратных связей в магнитных усилителях.

9.3.Каковы принцип действия и характеристики МУС?

9.4.Как достичь релейного эффекта в магнитном усилителе?

9.5.Объясните работу БМР.

9.6.Какие материалы применяются для сердечников магнитных усилителей?

9.7.Каковы назначение, принцип действия схемы и характеристики ферромагнитных стабилизаторов напряжения?

9.8.Приведите схемы управления с использованием пиковых дросселей насыщения.

9.9.Как работают и для чего служат электромагнитные преобразователи частоты?

9.10.Каковы принцип действия и назначение трансфлюксоров?

9.11.Каковы принцип действия и назначение параметронов?

Тема 10. Датчики

Назначение датчиков в системах комплексной автоматизации производственных процессов. Общие характеристики датчиков, технические требования к ним, особенности их эксплуатации.

Классификация датчиков. Датчики активного сопротивления, емкостные, индуктивные, фотоэлектрические, термоэлектрические, пьезоэлектрические, индукционные, радиоизотопные.

Датчики с изменяющимся электрическим сопротивлением, реостатные датчики перемещения, скорости, величины усилия, термисторы. Датчики с изменяющейся индуктивностью: бесконтактные путевые и концевые выключатели. Сельсины. Датчики с изменяющейся электродвижущей силой: датчики скорости – тахогенераторы; пьезоэлектрические датчики, реагирующие на величину усилия. Датчики, использующие термоэлектродвижущую силу, – термопары. Датчики с изменяющейся емкостью.

19

Применение датчиков для автоматизации и контроля производственных процессов в условиях рудничного конвейерного транспорта, подъемных установок, вентиляторных и калориферных установок, проходческих, буросбоечных машин и т.д. Меры по охране труда и безопасности работ.

Методические указания

В данном разделе необходимо изучить принципы действия и характеристики датчиков, знать требования к ним, а также их назначение и область практического применения.

Кроме того, следует изучить вопросы компоновки датчиков, способы их установки, обеспечения точности и надежности функционирования, компенсации влияния окружающей среды и стабилизации рабочих характеристик.

Необходимо уделить также внимание вопросам безопасности и охране труда при работе с данной группой средств автоматизации.

[2, с.406-421; 17, с.8-230].

Контрольные вопросы

10.1.Каковы классификация и назначение датчиков?

10.2.Каковы требования к датчикам?

10.3.Назовите основные характеристики датчиков.

10.4.Опишите принципы действия, характеристики и назначение датчиков активного сопротивления. Дайте пример применения этой группы датчиков.

10.5.Где применяются индуктивные, магнитоупругие и магнитострикционные датчики? Каковы их принцип действия и характеристики?

10.6.Опишите принцип действия емкостных датчиков и фотодатчиков. Приведите пример их применения.

10.7.Как работают и где используются пьезодатчики и радиоактивные датчики?

10.8.Опишите схему и принцип действия бесконтактных концевых и путевых выключателей.