ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Тольяттинский государственный университет

Кафедра «Промышленная электроника»

Электрические и электронные аппараты конспект лекций

Учебно-методическое пособие

для студентов специальности 210100.62

Составитель: Прядилов А.В.

Тольятти 2015

В данном учебно-методическом пособии рассмотрены устройства, принципы действия, параметры различных электрических и электронных аппаратов. Большая часть материала взята из лекционного материала «Тульский государственный университет, кафедра электроэнергетики, 2009»

Пособие предназначено для студентов направления 210100.62 «Электроника и микроэлектроника», 210100.62 «Электроника и наноэлектроника»

© ФГБОУ ВПО «Тольяттинский государственный университет», 2015

Оглавление

Оглавление 3

ЛЕКЦИЯ № 1. 7

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ И ЭЛЕКТРОННЫХ АППАРАТАХ 7

1.1. Предмет и задачи изучения дисциплины, её значение для подготовки дипломированных специалистов 7

1.2. Понятие об электрическом и электронном аппарате 8

1.3. Электрические и электронные аппараты как средства управления режимами работы, защиты и регулирования. 8

1.4. Расположение электрических аппаратов в установке по производству, распределению и потреблению электрической энергии 11

1.5. Требования, предъявляемые к электрическим аппаратам 12

1.6. Особенности схем электроустановок и общие требования к их выполнению 13

ЛЕКЦИЯ № 2. 15

2.1. Свойства электрической дуги и условия её гашения 15

2.1.1. Свойства дугового разряда 15

2.1.2. Вольт-амперная характеристика дуги (ВАХ) 23

2.1.3. Условия гашения дуги постоянного тока 25

2.1.4. Энергия, выделяемая в дуге 27

2.1.5. Условия гашения дуги переменного тока 30

ЛЕКЦИЯ № 3 32

2.1.6. Способы гашения электрической дуги 32

2.1.7. Дугогасительные устройства постоянного и переменного тока 32

2.1.8. Применение полупроводниковых приборов для гашения дуги 38

ЛЕКЦИЯ № 4 41

2.2. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КОНТАКТЫ 41

2.2.1.Общие сведения 41

2.2.2. Режимы работы контактов 43

2.2.3. Материалы контактов 48

2.2.4. Конструкция твёрдометаллических контактов 48

2.2.5. Жидкометаллические контакты 49

2.2.6. Расчёт контактов аппаратов 50

ЛЕКЦИЯ № 5 52

2.3. ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЕ УСИЛИЯ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АППАРАТАХ 52

2.3.1. Общие сведения 52

2.3.2. Методы расчёта электродинамических усилий (ЭДУ) 52

2.3.5. Усилия в витке, катушке и между катушками 56

ЛЕКЦИЯ № 6 57

2.3.6. Усилия в месте изменения сечения проводника 57

2.3.7. Усилия при наличии ферромагнитных частей 58

2.3.8. Электродинамические усилия при переменном токе 58

2.3.9. Электродинамическая стойкость электрических аппаратов 59

2.3.10. Расчёт динамической стойкости шин 60

ЛЕКЦИЯ 7 60

2.4. НАГРЕВ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АППАРАТОВ 60

2.4.1. Общие сведения 61

2.4.2. Активные потери энергии в аппаратах 61

2.4.3. Способы передачи тепла внутри нагретых тел и с их поверхности 63

2.4.4. Установившийся режим нагрева 63

2.4.5. Нагрев аппаратов в переходных режимах 64

2.4.6. Нагрев аппаратов при коротком замыкании 66

2.4.7. Допустимая температура частей электрических аппаратов 68

2.4.8. Термическая стойкость электрических аппаратов 68

ЛЕКЦИЯ № 8 69

3.1. Электромагнитные контакторы переменного тока 69

3.1.1. Назначение контакторов 69

3.1.2. Классификация контакторов 69

3.1.3. Область применения контакторов 70

3.1.4. Узлы контактора и принцип его действия; физические явления, происходящие в электрическом аппарате 70

3.1.5. Параметры контакторов 71

ЛЕКЦИЯ № 9 71

3.1.6. Контакторы переменного тока, их конструкция и параметры 71

ЛЕКЦИЯ № 10 77

3.2. Электромагнитные контакторы постоянного тока 77

3.2.1. Режимы работы контакторов, физические явления, происходящие в электрических аппаратах 77

3.2.2. Контакторы постоянного тока, их конструкция и параметры 77

3.2.3. Контакторы серии КПВ-600 78

3.2.4. Контакторы типа КТПВ-600 79

3.2.5. Контакторы типа КМВ. Контакторы серии КП81 79

3.2.6. Выбор электрических аппаратов 79

ЛЕКЦИЯ № 11 80

3.3. Пускатели магнитные 80

3.3.1. Назначение магнитных пускателей 80

3.3.2. Основные требования и условия работы; физические явления, происходящие в электрических аппаратах 80

3.3.3. Конструкция и схема включения 81

3.3.4. Магнитные пускатели серии ПМЛ 83

3.3.5. Пускатели серии ПМА 83

3.3.6. Нереверсивные пускатели 83

3.3.8. Реверсивный магнитный пускатель 84

3.3.9. Схема включения реверсивного пускателя 84

3.3.10. Выбор магнитных пускателей 86

ЛЕКЦИЯ №12 87

4.1. Электромагнитные реле 87

4.1.1. Назначение и область применения реле 87

4.1.2. Классификация реле 87

4.1.3.Устройство и принцип действия и электромагнитных реле, физические явления в электрических аппаратах 88

Поляризованные электромагнитные системы 89

4.1.4. Основные характеристики и параметры реле 91

4.1.5. Требования, предъявляемые к реле 92

4.1.6. Согласование тяговых и противодействующих характеристик реле 93

4.1.7. Электромагнитные реле тока и напряжения для защиты энергосистем, управления и защиты электропривода 94

4.1.8. Выбор, применение и эксплуатация максимально-токовых реле 95

ЛЕКЦИЯ № 13 97

4.2. ГЕРКОНОВЫЕ РЕЛЕ (ГР) 97

4.2.1. Назначение, принцип действия и устройство геркона; физические 97

явления в электрическом аппарате 97

4.2.2. Основные параметры герконового реле 101

4.2.3. Конструкции герконовых реле 102

4.2.4. Реле тока на герконе 103

4.2.5. Поляризованные ГР 104

4.2.6. Управление герконом с помощью ферромагнитного экрана 104

ЛЕКЦИЯ № 15 105

5.1. ТЯГОВЫЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТЫ 105

5.1.1. Основные понятия, физические явления в электрических аппаратах 105

5.1.2. Энергия магнитного поля и индуктивность системы 106

5.1.3. Работа, производимая якорем магнита при перемещении 107

5.1.4. Вычисление сил и моментов электромагнита 108

5.1.5. Электромагниты переменного тока 110

5.1.6. Короткозамкнутый виток 110

5.1.7. Статические тяговые характеристики электромагнитов и механические характеристики аппаратов 113

ЛЕКЦИЯ № 17 116

6.1. Предохранители низкого напряжения 116

6.1.1. Назначение, принцип действия и устройство предохранителя 116

6.1.2. Параметры предохранителя 118

6.1.3. Конструкция предохранителей 120

6.1.4. Предохранители с гашением дуги в закрытом объёме 121

6.1.5. Предохранители с мелкозернистым наполнителем (ПН-2, ПРС) 121

6.1.8. Предохранитель-выключатель 122

6.1.9. Выбор, применение и эксплуатация предохранителя для защиты 122

электродвигателя и полупроводниковых устройств 122

ЛЕКЦИЯ № 18 124

6.2 Автоматические воздушные выключатели (автоматы) 124

6.2.1. Назначение, классификация и область применения автоматов 125

6.2.2. Требования, предъявляемые к автоматам 127

6.2.3. Узлы автомата и принцип его действия, физические явления в электрическом аппарате 127

6.2.4. Основные параметры автомата 128

6.2.5. Универсальные и установочные автоматы 129

6.2.8. Выбор, применение и эксплуатация автоматических воздушных выключателей 129

ЛЕКЦИЯ № 23 131

7.4. Токоограничивающие реакторы 131

7.4.1. Назначение, область применения и принцип работы реактора, физические явления в электрическом аппарате 131

7.4.2. Основные параметры реактора 132

ЛЕКЦИЯ № 24 133

7.5. Разрядники 133

7.5. Назначение, область применения разрядников 133

7.5.1. Требования, предъявляемые к разрядникам 133

7.5.2. Основные параметры разрядников 134

7.5.4. Конструкции разрядников, физические явления в них 134

7.5.5. Трубчатые разрядники, физические явления в них 134

7.5.8. Ограничители перенапряжения, физические явления в электрических аппаратах 135

7.5.9. Выбор разрядников 136

ЛЕКЦИЯ № 25 137

7.6. Предохранители высокого напряжения 137

7.6.1. Назначение предохранителей 137

7.6.2. Требования, предъявляемые к предохранителям ВН 137

7.6.3. Принцип действия, устройство и основные параметры предохранителей ВН, физические явления в электрических аппаратах 137

7.6.4. Предохранители с мелкозернистым наполнителем серий ПК и ПКТ 138

7.6.5. Предохранители серии ПКТН 139

7.6.6. Предохранители с автогазовым, газовым и жидкостным гашением дуги 139

7.6.7. Выбор, применение и эксплуатация предохранителей ВН 140

ЛЕКЦИЯ № 26 141

8.1.1.Назначение, принцип действия, включение трансформатора тока 141

8.1.2. Основные параметры трансформаторов тока 141

8.1.3. Режимы работы трансформаторов тока 143

8.1.4. Конструкция и принцип действия трансформаторов тока, физические явления в электрическом аппарате 146

8.1.5. Выбор трансформаторов тока 148

Список рекомендованной литературы 149

Список вопросов к зачету по ЭиЭА 150