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

20

10.9.Как обеспечивается точность и надежность функционирования датчиков и ликвидация влияния на них окружающей среды в условиях горных предприятий?

10.10.В чем заключаются принципиальные отличия индукционных датчиков от индуктивных?

10.11.Какие типы датчиков применяются для контроля движения и расхода воздуха?

10.12.Почему вольт-амперная характеристика термометрического датчика нелинейная?

КОНТРОЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ 1

1.1. Вариант 1

Ответьте на вопросы 1.4; 2.10; 3.9; 5.4; 10.1.

Решите задачи.

1.При замене круглых шин на квадратные определяющий размер квадратных шин «а» взяли равным диаметру круглых шин. Как изменилась температура нагрева шин? Температуру окружающей среды считать равной нулю. Коэффициент добавочных потерь не учитывать. Сечение квадратных шин а × в; в=mа. Решение дать в общем виде.

2.При отключении трансформатора 35/6 кВ, имеющего небольшую индуктивную нагрузку, из-за эффективной деионизации произошел обрыв (срез) тока до естественного прохождения его через ноль. Во избежание пробоя изоляции оборудования из-за возникающего при этом перенапряжения одни контакты выключателя, имеющего два разрыва цепи, шунтировали резистором. Определить величину перенапряжения и необходимое значение сопротивления шунтирующего резистора, если ток в момент разрыва цепи (ток среза) составлял 10 А, индуктивность трансформатора 0,120 Гн, эквивалентная емкость трансформатора 5950 пФ.

1.2. Вариант 2

Ответьте на вопросы 2.2; 3.10; 4.8; 6.4; 10.8.

Решите задачи.

1. В электрическом аппарате круглые шины сменили на прямоугольные. Изменилось ли электродинамическое усилие между ними? Если изменилось, то как, и что надо сделать, чтобы электродинамиче-

21

ское усилие осталось неизменным? Каково его направление, если токи в шинах текут в одном направлении? Решение выполнить в общем виде.

2. Трансформаторная группа 35/110 кВ питается от источника бесконечной мощности. Трехфазное короткое замыкание произошло на стороне 110 кВ и отключается выключателем. Нулевая точка трансформатора на стороне 110 кВ заземлена, а в месте к.з. нуль изолирован. Емкость одной фазы трансформатора составляет 2·103 пФ. Общая емкость потребителей, присоединенных к шинам 110 кВ, равна 4·103 пФ. Индуктивность трансформатора 0,150 Гн. Найти частоту и среднюю скорость восстановления напряжения на контактах полюса, отключающегося первым (считать таким полюсом полюс А).

1.2. Вариант 3

Ответьте на вопросы 3.6; 4.9; 5.5; 6.3; 8.3.

Решите задачи.

1.Износ под воздействием дуги привел к увеличению клиновидного паза дугогасительной системы в глубину в 1,5 раза. Как и насколько изменилось электродинамическое усилие, воздействующее на дугу, проходившую в 0,5h от устья паза? Решение выполнить в общем виде.

2.Определить температуру поверхности прямоугольной алюминиевой шины размером 120×10 мм, если ее поверхность окрашена краской и по ней протекает постоянный ток в 2300 А. Шина установле-

на горизонтально на ребро в спокойном воздухе, температура которого

35° С.

1.4. Вариант 4

Ответьте на вопросы 2.11; 7.6; 8.4; 9.1; 10.4.

Решите задачи.

1.В связи с изменением условий эксплуатации контактор КТ7000, работавший на открытой панели, поместили в шкаф, а частота включения его возросла вдвое, с 300 включений в час до 600. Как должно измениться значение ПВ контактора, чтобы его допустимый ток в повторно-кратковременном режиме остался прежним? Решение дать в общем виде.

2.Определить полный поток и индуктивность катушки постоянного тока, МДС которой 11·103 А, проводимость воздушного зазора

Gδ=6·10-8 Г, удельная проводимость q=2,5·10-6 Г/м. Число витков ка-

22

тушки Ν=200. Катушка расположена на боковом стержне магнитной системы клапанного типа с распределенной МДС, длина которого ℓ=75·10-3 м. Сопротивление стали не учитывать.

1.5. Вариант 5

Ответьте на вопросы 2.3; 3.2; 4.2; 8.6; 9.7.

Решите задачи.

1. Определить исходя из длительного режима работы необходимое нажатие контактов, образованных двумя торцами медных цилиндров диаметром 30 мм при длительном токе 500 А. Будет ли данная контактная система обладать электродинамической устойчивостью при токе к.з. в 10 кА? Температура окружающей среды 40° С. Теплопроводность меди λ = 3,9 · 102 Вт/(м· °С), число Лоренца Вл = 2,42 · 10-8 (В/°С)2, коэффициент твердости меди по Виккерсу Нк=52, коэффициент теплопередачи К= 12 Вт/(м·°С), удельное электрическое сопротивление меди ρ=2,00 · 10-8 Ом·м, температурный коэффициент электрического сопротивления α = 4 · 10-3 Ом/°С.

2. Определить скорость перемещения свободной дуги с током 600 А, находящейся в магнитном поле, создаваемом тем же током дуги, если число витков катушки магнитного дутья N=4 и расстояние между полюсами (воздушный зазор) δ = 20 мм.

1.6. Вариант 6

Ответьте на вопросы 2.4; 4.4; 5.3; 7.3; 9.5.

Решите задачи.

1.При устройстве дополнительного фидера одну из шин круглого сечения удлинили вдвое. Чему стало равно электродинамическое усилие между шинами, если первоначальная длина их была в 10 раз больше расстояния между ними? Каково направление возникающего усилия, если токи в шинах направлены встречно? Решение дать в общем виде.

2.Определить допустимую плотность тока в медной шине прямо-

угольного сечения, установленной на ребро в спокойном воздухе, температура которого 35°С, а температура шины на превышает 80°С.

23

1.6. Вариант 7

Ответьте на вопросы 2.5; 3.11; 5.6; 8.3; 8.10.

Решите задачи.

1.С целью снижения эрозии коммутирующих контактов параллельно индуктивности, которой они управляют, включили активное сопротивление. Какова должна быть величина этого сопротивления, чтобы искра на контактах при их размыкании отсутствовала, если коммутируемый ток не превышает 1 А? Обмотка индуктивности выполнена проводом ПЭЛ диаметром 0,29 мм и имеет внутренний диаметр 14 мм, внешний – 54 мм и число витков 16000. Рабочее напряжение катушки

110 В.

2.Определить электродинамическое усилие, возникающее между двумя шинами, расположенными параллельно друг другу узкими сторонами, если по ним протекает ток к.з. І = 60 кА, расстояние между осями шин а = 110 мм, размеры поперечного сечения шин 100 × 10 мм. Шины находятся в воздухе вдали от ферромагнитных частей, и ток по их сечению распределен равномерно. Расчет усилия произвести для длины участка шин ℓ = 3 м, при этом учесть влияние поперечных размеров.

1.8. Вариант 8

Ответьте на вопросы 2.6; 4.10; 6.1; 8.7; 10.5.

Решите задачи.

1.Какой должна быть сила нажатия одноточечных контактов, чтобы они были устойчивыми в динамическом отношении, если радиус контактной площадки в 20 раз меньше радиуса цилиндрического контакта? Почему возникают и как направлены силы, стремящиеся разомкнуть контакты? Решение дать в общем виде.

2.При включении в новую измерительную схему потребовалось в процессе измерений увеличить в два раза перемещение якоря П-образного индуктивного датчика с переменным зазором. Как изменилась чувствительность датчика? Как надо изменить число витков катушки датчика, чтобы чувствительность его осталась неизменной? На-

чальное значение рабочего зазора датчика δ0 = 3 мм, проводимость Gδ= 7,5 · 10-8 Г, число витков катушки N= 2 · 103, а перемещение якоря

впроцессе измерений в старой схеме ∆δ = 1 мм.

24

1.9. Вариант 9

Ответьте на вопросы 2.7; 3.19; 8.8; 9.6; 10.6.

Решите задачи.

1.Каким надо принять сечение неизолированного токоведущего узла электрического аппарата, выполненного в виде медного круглого стержня, чтобы длительный ток через него равнялся длительному допустимому току такого же проводника диаметром 35 мм, изолирован-

ного хлопчатобумажной изоляцией толщиной 1 мм, пропитанной глифталевым лаком? Температура окружающей среды 40°С. Удельная теплопроводность изоляции 0,114 Вт/ м · °С, коэффициент добавочных потерь 1,2, удельное сопротивление меди 2,2 · 10-8 Ом·м. Решение выполнить в общем виде.

2.Определить срок службы контактов слаботочного реле с током через контакты до 5 А, изготовленных из серебра, если их допустимый

объемный износ 0,8 · 103 кг/м3, коэффициент износа γк = 5 · 10-9 кг/Кл, время горения дуги tг =2 · 10-2 с, ток в момент размыкания контактов І0=4 А, плотность материала контактов γ = 10,5 · 103 кг/м3.

1.10. Вариант 10

Ответьте на вопросы 2.8; 3.16; 7.6; 8.9; 10.9.

Решите задачи.

1.За счет демпфирования магнитной системы контактного коммутационного электрического аппарата удалось резко уменьшить виб-

рацию его контактов, что привело к снижению эмпирического коэффициента износа изготовленных из серебра контактов с 0,5 г/А2 до 0,012 г/А2. До какого значения можно увеличить коммутируемый этим аппаратом ток при условии, что при тех же эксплуатационных параметрах износ контактов должен остаться неизменным? Первоначальная величина тока коммутации 50 А.

2.Определить температуру алюминиевой шины прямоугольного сечения размером 40×5 мм после протекания по ней тока 20000 А в те-

чение 1 с. Начальная температура шины 0°С.

25

Методические указания

Каждый из вариантов первого контрольного задания содержит пять контрольных вопросов, нумерация которых указывает, в каком из разделов данного пособия они приведены, и две задачи.

Теоретические положения, которые необходимо твердо знать для ответов на вопросы и решения задач, предлагаемых в любом из вариантов, не выходят за пределы изложенных в приведенном перечне литературы. Поэтому выполнению контрольного задания должно предшествовать тщательное изучение теории электрических аппаратов и средств автоматизации с последующим использованием полученных теоретических знаний.

Ответы на вопросы следует давать кратко, своими словами, освещая только суть поставленного вопроса, а не переписывая литературные источники. Каждому вопросу должен сопутствовать поясняющий графический материал, помещенный непосредственно в тексте.

Рекомендуется во всех случаях решение задач предварительно выполнить в общем виде с последующей постановкой числовых значений соответствующих величин. Изложение решения должно сопровождаться аргументацией избранного метода решения и кратким пояснением его хода. Как при ответах на вопросы, так и при решении задач ссылка на использованные литературные источники обязательна.

Выполняется тот вариант контрольного задания, который соответствует последней цифре учебного шифра.

КОНТРОЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ 2

Задание посвящено расчету магнитной системы в соответствии с материалом темы 2.

В таблице даны размеры магнитной системы и воздушных зазоров, напряжение питания постоянного и переменного тока, намагничивающая сила катушки или сила тяги электромагнита и сопротивление электромагнитного экрана.

Требуется:

1. Начертить схемы замещения магнитной системы:

а) без учета магнитного сопротивления стали и электромагнитного экрана;

26

б) с учетом магнитного сопротивления стали и электромагнитного экрана.

2.Определить магнитные проводимости с учетом выпучивания

поля:

а) воздушных зазоров; б) путей потоков рассеивания.

3.Построить по координате Х вдоль длины сердечника измене-

ния:

а) разности магнитных потенциалов; б) магнитного потока сердечников; в) потока рассеивания.

4.Выбрать конструкцию и размеры катушки электромагнита.

Рис.1. П-образная	Рис.2. «Броневая»	Рис.3. Ш-образная
магнитная система	магнитная система	магнитная система

5.Рассчитать катушку электромагнита при питании постоянным

током.

6.Рассчитать катушку электромагнита при питании переменным током 50 Гц.

7.Построить тяговую характеристику электромагнита на постоянном токе.

8.Построить тяговую характеристику электромагнита на переменном токе (на графике для постоянного тока).

27

Данные магнитных систем

Наименование							Номера вариантов
величин				1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Номер рисунка				1	1	1	2	2	2	3	3	3	3
Размеры	магни-
топровода,		см:
а				1,8	1,9	2,0	1,0	1,2	1,5	1,3	1,5	1,8	2,1
в				2,2	2,3	2,4	-	-	-	1,6	2,0	2,5	3,0
с				3,2	3,3	3,4	-	-	-	2,0	2,1	2,3	2,4
ℓ				5,8	5,6	5,4	12	11	9	5,0	5,4	5,8	6,0
d				-	-	-	5,5	5,2	4,5	-	-	-	-
∆				-	-	-	0,1	0,12	0,15	-	-	-	-
D				-	-	-	12	12,3	13	-	-	-	-
Начальный			воз-
душный		зазор		4,5	4,5	5	7,5	7,2	6,5	3,5	3,5	4,0	5,0
δн, мм			воз-
Конечный
душный		зазор
δо, мм				0,45	0,45	0,5	0,5	0,45	0,4	0,4	0,45	0,45	0,5
Намагничиваю-
щая сила катуш-
ки постоянного
тока				1000	1100	-	1250	-	1400	-	600	-	900
Сила,	которую
должен		разви-
вать	электро-
магнит	при		на-
чальном воздуш-				-	-	0,05	-	0,4	-	0,04	-	0,05	-
ном зазоре, Н
Напряжение			по-
стоянного		тока,
В				48	24	48	24	48	48	24	48	24	48
Напряжение			пе-
ременного		тока,
В				220	220	127	127	220	127	220	220	127	127
Сопротивление
электромагнит-
ного экрана,
Ом · 10-3				0,6	0,7	0,8	0,5	0,6	0,8	0,6	0,7	0,8	0,5

28

Методические указания

Проводимость воздушных зазоров и тяговые характеристики следует рассчитать для четырех зазоров: начального, конечного и двух промежуточных значений.

Проводимость воздушных зазоров и промежутков рекомендуется определить наиболее простым способом, который можно применить для данного зазора или промежутка. Эти способы в порядке возрастания трудоемкости следующие:

а) математический расчет; б) определение по расчетным размерам полюса путем использова-

ния кривых, построенных на основании исследований; в) определение методом разбивки поля на простые геометрические

фигуры.

Проводимость выпучивания потока рабочего воздушного зазора рекомендуется учитывать только при зазорах, больших 0,5 мм.

Определение производной проводимости по зазору рекомендуется выполнять графическим методом.

Магнитное сопротивление стали магнитопровода можно при расчетах не учитывать.

Расчет катушек должен быть доведен до возможности их практического изготовления.

Неуказанные параметры магнитных систем принимаются студентами самостоятельно с обоснованием принятого решения.

29

СОСТАВИТЕЛЬ

ВИКТОР ИВАНОВИЧ МАСОРСКИЙ

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ И ПОДСТАНЦИЙ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Программа, методические указания и задания для студентов заочной формы обучения

контрольные специальности 100400 «Электроснабжение»

Редактор Е.Л.Наркевич

НД № 06536 от 16.01.02.

Подписано в печать 11.03.02. Формат 60х84/16.

Бумага офсетная. Отпечатано на ризографе. Уч.-изд.л. 1,6. Тираж 100 экз. Заказ ____

ГУ Кузбасский государственный технический университет. 650026, Кемерово, ул. Весенняя, 28.

Типография ГУ Кузбасский государственный технический университет. 650099, Кемерово, ул. Д. Бедного, 4А.