- •Электрические и электронные аппараты конспект лекций
- •Оглавление
- •Лекция № 1.
- •1. Общие сведения об электрических и электронных аппаратах
- •1.1. Предмет и задачи изучения дисциплины, её значение для подготовки дипломированных специалистов
- •1.2. Понятие об электрическом и электронном аппарате
- •1.3. Электрические и электронные аппараты как средства управления режимами работы, защиты и регулирования.
- •1.4. Расположение электрических аппаратов в установке по производству, распределению и потреблению электрической энергии
- •1.5. Требования, предъявляемые к электрическим аппаратам
- •1.6. Особенности схем электроустановок и общие требования к их выполнению
- •Лекция № 2.
- •2.1. Свойства электрической дуги и условия её гашения
- •2.1.1. Свойства дугового разряда
- •2.1.2. Вольт-амперная характеристика дуги (вах)
- •2.1.3. Условия гашения дуги постоянного тока
- •2.1.4. Энергия, выделяемая в дуге
- •2.1.5. Условия гашения дуги переменного тока
- •Лекция № 3
- •2.1.6. Способы гашения электрической дуги
- •2.1.7. Дугогасительные устройства постоянного и переменного тока
- •2.1.8. Применение полупроводниковых приборов для гашения дуги
- •Лекция № 4
- •2.2. Электрические контакты
- •2.2.1.Общие сведения
- •2.2.2. Режимы работы контактов
- •2.2.3. Материалы контактов
- •2.2.4. Конструкция твёрдометаллических контактов
- •2.2.5. Жидкометаллические контакты
- •2.2.6. Расчёт контактов аппаратов
- •Лекция № 5
- •2.3. Электродинамические усилия в электрических аппаратах
- •2.3.1. Общие сведения
- •2.3.2. Методы расчёта электродинамических усилий (эду)
- •2.3.3. Усилия между параллельными проводниками
- •2.3.4. Усилия и моменты, действующие на взаимно перпендикулярные проводники
- •2.3.5. Усилия в витке, катушке и между катушками
- •Лекция № 6
- •2.3.6. Усилия в месте изменения сечения проводника
- •2.3.7. Усилия при наличии ферромагнитных частей
- •2.3.8. Электродинамические усилия при переменном токе
- •2.3.9. Электродинамическая стойкость электрических аппаратов
- •2.3.10. Расчёт динамической стойкости шин
- •Лекция 7
- •2.4. Нагрев электрических аппаратов
- •2.4.1. Общие сведения
- •2.4.2. Активные потери энергии в аппаратах
- •2.4.3. Способы передачи тепла внутри нагретых тел и с их поверхности
- •2.4.4. Установившийся режим нагрева
- •2.4.5. Нагрев аппаратов в переходных режимах
- •2.4.6. Нагрев аппаратов при коротком замыкании
- •2.4.7. Допустимая температура частей электрических аппаратов
- •2.4.8. Термическая стойкость электрических аппаратов
- •Лекция № 8
- •3.1. Электромагнитные контакторы переменного тока
- •3.1.1. Назначение контакторов
- •3.1.2. Классификация контакторов
- •3.1.3. Область применения контакторов
- •3.1.4. Узлы контактора и принцип его действия; физические явления, происходящие в электрическом аппарате
- •3.1.5. Параметры контакторов
- •Лекция № 9
- •3.1.6. Контакторы переменного тока, их конструкция и параметры
- •3.1.6.1.Контактная система
- •3.1.6.2. Электромагнитные системы: физические явления, происходящие в электрических аппаратах
- •3.1.6.3. Конструкция контакторов переменного тока
- •3.1.6.4. Контакторы серии кт6600
- •3.1.6.5. Контакторы серии кт64 и кт65
- •3.1.6.6.Контакторы серии мк
- •3.1.6.7. Контакторы переменного тока на напряжение 1140 в
- •3.1.6.8. Контакторы переменного тока вакуумные
- •3.1.6.9. Выбор, применение и эксплуатация контакторов
- •Лекция № 10
- •3.2. Электромагнитные контакторы постоянного тока
- •3.2.1. Режимы работы контакторов, физические явления, происходящие в электрических аппаратах
- •3.2.2. Контакторы постоянного тока, их конструкция и параметры
- •3.2.3. Контакторы серии кпв-600
- •3.2.4. Контакторы типа ктпв-600
- •3.2.5. Контакторы типа кмв. Контакторы серии кп81
- •3.2.6. Выбор электрических аппаратов
- •3.3.3. Конструкция и схема включения
- •3.3.4. Магнитные пускатели серии пмл
- •3.3.5. Пускатели серии пма
- •3.3.6. Нереверсивные пускатели
- •3.3.7. Схема включения нереверсивного пускателя
- •3.3.8. Реверсивный магнитный пускатель
- •3.3.9. Схема включения реверсивного пускателя
- •3.3.10. Выбор магнитных пускателей
- •Лекция №12
- •4.1. Электромагнитные реле
- •4.1.1. Назначение и область применения реле
- •4.1.2. Классификация реле
- •4.1.3.Устройство и принцип действия и электромагнитных реле, физические явления в электрических аппаратах
- •Поляризованные электромагнитные системы
- •4.1.4. Основные характеристики и параметры реле
- •4.1.5. Требования, предъявляемые к реле
- •4.1.6. Согласование тяговых и противодействующих характеристик реле
- •4.1.7. Электромагнитные реле тока и напряжения для защиты энергосистем, управления и защиты электропривода
- •4.1.8. Выбор, применение и эксплуатация максимально-токовых реле
- •Iуст.(1,3 – 1,5)Iпуск ,
- •I уст 0,75i пуск .
- •4.2.2. Основные параметры герконового реле
- •4.2.3. Конструкции герконовых реле
- •4.2.4. Реле тока на герконе
- •4.2.5. Поляризованные гр
- •4.2.6. Управление герконом с помощью ферромагнитного экрана
- •Лекция № 15
- •5.1. Тяговые электромагниты
- •5.1.1. Основные понятия, физические явления в электрических аппаратах
- •5.1.2. Энергия магнитного поля и индуктивность системы
- •5.1.3. Работа, производимая якорем магнита при перемещении
- •5.1.4. Вычисление сил и моментов электромагнита
- •5.1.5. Электромагниты переменного тока
- •5.1.6. Короткозамкнутый виток
- •5.1.7. Статические тяговые характеристики электромагнитов и механические характеристики аппаратов
- •Лекция № 17
- •6.1. Предохранители низкого напряжения
- •6.1.1. Назначение, принцип действия и устройство предохранителя
- •6.1.2. Параметры предохранителя
- •6.1.3. Конструкция предохранителей
- •6.1.4. Предохранители с гашением дуги в закрытом объёме
- •6.1.5. Предохранители с мелкозернистым наполнителем (пн-2, прс)
- •6.1.8. Предохранитель-выключатель
- •6.1.9. Выбор, применение и эксплуатация предохранителя для защиты электродвигателя и полупроводниковых устройств
- •Лекция № 18
- •6.2 Автоматические воздушные выключатели (автоматы)
- •6.2.1. Назначение, классификация и область применения автоматов
- •6.2.2. Требования, предъявляемые к автоматам
- •6.2.3. Узлы автомата и принцип его действия, физические явления в электрическом аппарате
- •6.2.4. Основные параметры автомата
- •6.4. Изменение тока цепи и напряжения на контактах в процессе отключения
- •6.2.5. Универсальные и установочные автоматы
- •6.2.8. Выбор, применение и эксплуатация автоматических воздушных выключателей
- •Лекция № 23
- •7.4. Токоограничивающие реакторы
- •7.4.1. Назначение, область применения и принцип работы реактора, физические явления в электрическом аппарате
- •7.4.2. Основные параметры реактора
- •Лекция № 24
- •7.5. Разрядники
- •7.5. Назначение, область применения разрядников
- •7.5.1. Требования, предъявляемые к разрядникам
- •7.5.2. Основные параметры разрядников
- •7.5.4. Конструкции разрядников, физические явления в них
- •7.5.5. Трубчатые разрядники, физические явления в них
- •7.5.8. Ограничители перенапряжения, физические явления в электрических аппаратах
- •7.5.9. Выбор разрядников
- •Лекция № 25
- •7.6. Предохранители высокого напряжения
- •7.6.1. Назначение предохранителей
- •7.6.2. Требования, предъявляемые к предохранителям вн
- •7.6.3. Принцип действия, устройство и основные параметры предохранителей вн, физические явления в электрических аппаратах
- •7.6.4. Предохранители с мелкозернистым наполнителем серий пк и пкт
- •7.6.5. Предохранители серии пктн
- •7.6.6. Предохранители с автогазовым, газовым и жидкостным гашением дуги
- •7.6.7. Выбор, применение и эксплуатация предохранителей вн
- •I отк. Пред I кз. Уст лекция № 26
- •8.1. Измерительные трансформаторы тока (тт)
- •8.1.1.Назначение, принцип действия, включение трансформатора тока
- •8.1.2. Основные параметры трансформаторов тока
- •8.1.3. Режимы работы трансформаторов тока
- •I'1апер,i2апер,I'0апер– кривые апериодической составляющей первичного, вторичного тока и апериодической составляющей намагничивающего тока
- •8.1.4. Конструкция и принцип действия трансформаторов тока, физические явления в электрическом аппарате
- •8.1.5. Выбор трансформаторов тока
- •Список рекомендованной литературы
- •Список вопросов кзачетупо ЭиЭа
1.4. Расположение электрических аппаратов в установке по производству, распределению и потреблению электрической энергии
ЭА условно можно разделить на пять основных видов:
Аппараты высокого напряжения, управляющие режимом работы электрических сетей и систем ВН (6, 10, 20, 35, 110, 220, 330, 550, 750, 1150 кВ). С их помощью выполняются оперативные переключения в сетях и системам, а также осуществляется защита от токов КЗ, от перенапряжения, от перегрузки др.
Аппараты управления, управляющие режимом работы электрооборудования и распределительных сетей на номинальное напряжения 127, 220, 380, 500, 660, 1140 В, а также осуществляют автоматизированную защиту от аварийного режимов.
ЭА автоматики, выполняющих функцию контроля электрических и неэлектрических параметров, работающего оборудования и вырабатывающие сигналы в схемы автоматики и управления, которые соответствуют контролируемым параметрам, а также включающий в себя реле автоматики и защиты.
Автоматические регуляторы и стабилизаторы, предназначены для автоматического регулирования по заданному закону тока или иного параметра или поддержания этого параметра на заданном уровне.
Усилители и преобразователи, осуществляющие усиления слабых сигналов, подаваемых на входе (усилители), а также преобразование одной формы сигнала в другую (преобразователи) например сигналы постоянного тока в переменный и наоборот.
1.5. Требования, предъявляемые к электрическим аппаратам
Требования, предъявляемые к ЭА чрезвычайно разнообразны и зависят от назначения, условий применения и эксплуатации аппарата, необходимой надежности. Кроме специфических требований, относящихся к данному аппарату, все ЭА должны удовлетворять нескольким общим требованиям:
1. Каждый ЭА при работе обтекается каким-либо рабочим током, при этом в токоведущих частях выделяется определенное количество теплоты и аппарат нагревается. При номинальном режиме работы температура токоведущих частей аппарат не должна превышать некоторого определенного значения, установленного для данного аппарата и его деталей соответствующим ГОСТ или другим нормативным документам.
2. В каждой цепи может быть ненормальный (перегрузка) или аварийный(короткое замыкание) режим работы. Ток, протекающий по аппарату в это время, весьма заметно (в 50 и более раз) превышает номинальный или рабочий ток.
При коротком замыкании (КЗ) токоведушие части аппарата подвергаются чрезвычайно большим термическим и электродинамическим нагрузкам, вызываемым значительным током. Эти нагрузки ЭА должен выдержать без каких-либо деформаций и остаточных явлений, нарушающих работоспособность аппарата после устранения КЗ.
Каждый ЭА работает в цепи с определенным напряжением, где возможно и перенапряжение. Изоляция ЭА должна обеспечивать надежную работу его при заданных значениях перенапряжения, которые имеют место в эксплуатации, и обладать определенным запасом, учитывающим ухудшение свойств изоляции с течением времени и вследствие осаждения влаги, пыли, грязи.
Контакты аппарата должны быть способны включать и отключать все токи рабочих режимов, а многие аппараты также токи аварийных режимов, которые могут возникать в управляемых и защищаемых цепях. Контакты аппаратов, предназначенных для отключения тока К3, должны быть рассчитаны на этот режим.
К каждому ЭА предъявляются требования по быстродействию, надежности и точности работы. При этом все функции аппарат должен выполнять в условиях, соответствующих внешним воздействиям.
К каждому аппарату предъявляется ряд специфических требований, обусловленных его назначением. Так например, выключатель высокого напряжения должен отключать КЗ за малое время (0,04-0,О6с). Трансформатор тока должен токовую и угловую погрешности, не превышающие определённого значения.
В связи с широкой автоматизацией производственных процессов, применением сложных схем автоматики увеличивается число аппаратов, участвующих в работе. Возможность отказа в работе ЭА требует их резервирования и создания специальной системы поиска неисправностей. В связи с этим ЭА должны обладать высокой надежностью. Выход из строя аппаратов ВН приводит к большим материальным потерям.
Масса, габаритные размеры, стоимость и время, необходимое для установки и обслуживания ЭА должны быть минимальными. Отвечающие современным требованиям ЭА за срок службы 25 лет не должны нуждаться в ремонте и сложной ревизии. Конструкция ЭА должна быть удобна в обслуживании и технологичной в производстве. Обеспечивать возможность применения автоматизации в процессе их сборки и эксплуатации.