Утверждено редакционно-издательским советом Тюменского государственного нефтегазового университета

Тюменский государственный нефтегазовый университет

Рабочая программа, контрольные задания и методические указания для студентов заочного факультета специальности 180400 «Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов» и специальности 100401 «Электроснабжение промышленных предприятий»

Составитель: канд. техн. наук, доцент Червяков Д.М.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И ЭЛЕКТРОННЫЕ АППАРАТЫ

Рабочая программа, контрольные задания и методические указания для студентов заочного факультета специальности 180400 «Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов» и специальности 100401 «Электроснабжение промышленных предприятий»

Подписано к печати Формат 60x90 1/16 Тираж 100 экз. Печать плоская

Объём 0,8 п.л. Заказ № 188 Бесплатно

 

 

Тюмень 2001

Тюменский государственный нефтегазовый университет

625000, г. Тюмень, ул. Володарского, 38 Отдел оперативной полиграфии ТюмГНГУ

Утверждено редакционно-издательским советом Тюменского государственного нефтегазового университета

Составитель: канд. техн. наук, доцент Червяков Д.М.

Тюменский государственный нефтегазовый университет, 2001

2.3. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К задаче 1.1. Расстояние между изоляторами выбирается по двум ус­ловиям:

а) по механической прочности шин на изгиб:

б) по условию возникновения механического резонанса.

Из двух полученных значений выбирается наименьшее. Допустимые напряжения материалов на изгиб σ_доп для меди 137·10⁶ Па, для алюминия –70·10⁶ Па

К задаче 1.2. Полученный в результате расчётадиаметр проволоки округляется до ближайшего значения по ГОСТ.

К задаче 2.1.

1. По заданной силе тяги электромагнита, пользуясь формулой Мак-свела, можно определить магнитный поток. Далее решают прямую задачу расчета электромагнита, в результате чего определяется намагничивающая сила Iw.

2. При определении намагничивающей силы катушки потоком рассеяния можно пренебречь. Зависимость В(Н) для различных марок стали приводится в справочниках (например, [2], с. 208).

3. Тяговая характеристика электромагнита строится без учёта потока рассеяния по трём точкам (δ = 0; δ = 0,5 δ_нач; δ = δ_нач).

4. При расчёте катушки электромагнита определяются ее геометрические размеры, число витков, диаметр провода, активное сопротивление, потребляемая мощность. Рассчитанная катушка проверяется на нагрев.

3. ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

1. Испытание электромагнитных реле тока и напряжения.

2. Испытание индукционного реле тока типа РТ-80.

3. Испытание электромагнитного реле времени.

4. Изучение магнитного пускателя с тепловым реле.

5. Испытание автоматических выключателей.

4. РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Чунихин А.А. Электрические аппараты: Общий курс. Учебник для вузов. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатом и здат, 1988. — 720 с.

2. Буткевич Г.В., Дегтярь В.Г., Сливинская А.Г. Задачник по электрическим аппаратам. М.: Высшая школа, 1987. - 232 с.

3. Червяков Д.М. Электрические аппараты: Курс лекций. - Тюмень: ТюмГНГУ, 1997,-66с.

 

Рис. 2. Типы электромагнитов

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И ЭЛЕКТРОННЫЕ АППАРАТЫ

Целью преподавания дисциплины является формирование знаний инженера-электрика специальностей 180400 и 100401 по основным вопросам теории, назначению, принципу работы, а также воспитание навыков принятия научно-обоснованных решений в области расчёта, конструирования, выбора и эксплуатации электрических и электронных аппаратов.

Курс «Электрические и электронные аппараты» изучается в течение одного семестра и базируется на материале, изложенном в дисциплинах: высшая математика, физика, теоретические основы электротехники, электротехнические материалы. Содержание разделов в основном соответствует программе одноимённого курса, утверждённого УМУ.

По курсу предусмотрены две контрольные работы и экзамен.

Для изучения курса предусмотрены следующие виды занятий:

- самостоятельная проработка разделов курса;

- выполнение контрольных работ;

- обзорные лекции во время экзаменационных сессий;

- выполнение лабораторных работ и защита отчёта по ним;

- сдача экзамена.

1. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

1.1. ВВЕДЕНИЕ

Назначение и классификация электрических и электронных аппаратов. Требования, предъявляемые к аппаратам. Роль аппаратов в системах электроснабжения, системах автоматического управления электроприводами и автоматизации производственных процессов.

1.2. ОСНОВЫТЕОРИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АППАРАТОВ

Электродинамическая и термическая стойкость аппаратов. Электродинамические силы, действующие в аппаратах. Расчёт сил для простейших случаев при постоянном и переменном токе. Динамическая стойкость аппаратов. Нагрев аппаратов в длительном, кратковременном, повторно-кратковременном режимах работы и при коротком замыкании. Расчёт аппаратов на термическую стойкость.

Электрические контакты. Переходное сопротивление контактов и его зависимость от различных факторов. Режимы работы контактов. Материалы и конструкция контактов. Магнитоуправляемые контакты — герконы. Требования, предъявляемые к контактам.

Электрическая дуга. Свойства дугового разряда. Вольтамперная характеристика дуги. Условия горения и гашения дуги постоянного тока. Особенности гашения дуги переменного тока. Дуге гас и тельные устройства аппаратов напряжением до и свыше 1 кВ.

Электромагнитные механизмы аппаратов. Расчёт магнитной цепи. Сила тяги электромагнитов постоянного и переменного тока. Устранение

1 - нихром; 2-константан

вибрации якоря электромагнитов переменного тока. Тяговые характеристики электромагнитов. Расчёт катушек электромагнитов.

1.3. КОНТАКТНЫЕ КОММУТАЦИОННЫЕ АППАРАТЫ

Силовые контроллеры. Устройство, принцип действия. Командокон-троллеры. Изображения в схемах. Диаграмма включения. Путевые и конечные выключатели. Устройство, изображение в схемах. Кнопки управления, пакетные и универсальные переключатели. Резисторы и реостаты.

Контакторы и магнитные пускатели. Устройство контакторов постоянного и поименного тока, основные параметры. Магнитные пускатели. Устройство, схема включения, тепловая защита, Реверсивные магнитные пускатели. Выбор контакторов и пускателей. Параметры аппаратов, выпускаемых промышленностью. Изображение контакторов и пускателей в схемах.

Воздушные автоматические выключатели напряжением до 1 кВ. Устройство, основные параметры и требования, предъявляемые к автоматам. Расцепители автоматов. Автоматы, выпускаемые промышленностью. Выбор автоматов.

Предохранители. Устройство предохранителей напряжением до 1 кВ, Согласование времятоковых характеристик предохранителя и объекта. Селективная защита с помощью предохранителей. Параметры и требования, предъявляемые к предохранителям. Выбор предохранителей для защиты электродвигателей.

1.4. АППАРАТЫРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ

НАПРЯЖЕНИЕМ ВЫШЕ 1 кВ

Назначение аппаратов, классификация и область применения. Изоляция аппаратов. Многообъёмные (баковые) масляные выключатели. Маломасляные выключатели. Приводы масляных выключателей. Воздушные, элегазовые, электромагнитные и вакуумные выключатели. Выключатели нагрузки. Конструкция, принцип действия, принципы гашения дуги. Параметры выключателей, выпускаемых промышленностью. Выбор выключателей.

Разъединители, отделители, короткозамыкатели. Высоковольтные предохранители. Разрядники трубчатые и вентильные, ограничители перенапряжений. Устройство, характеристики, область применения. Реакторы, назначение, устройство, выбор. Сдвоенные реакторы. Трансформаторы тока и напряжения. Ёмкостные делители напряжения. Выбор высоковольтных аппаратов, изображения в схемах.

1.5. КОНТАКТНЫЕ РЕЛЕ УПРАВЛЕНИЯ

Рис. 1. Кривые адиабатического нагрева реостатных материалов

Электромагнитные реле управления, основные параметры. Реле тока, напряжения, промежуточные и указательные. Устройство, принцип действия, параметры. Регулирование параметров срабатывания. Выбор реле. Электромагнитные реле на герконах.

Поляризованные реле. Устройство и принцип действия, область применения.

Тепловые реле защиты. Устройство, принцип действия. Согласование характеристик реле и защищаемого объекта. Тепловые реле, выпускаемые промышленностью.

Индукционные реле. Назначение, устройство, принцип действия. Характеристики реле.

Реле времени, их типы. Устройство, принцип действия, параметры. Реле времени, выпускаемые промышленностью. Изображения реле в схемах. Схемные методы включения электромагнитных реле для создания выдержки времени.

1.6. БЕСКОНТАКТНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ

Магнитные усилители. Принцип действия и анализ работы усилителя. Обмотка смещения. Усилитель с самонасыщением (МУС). Магнитный усилитель с внешней обратной связью. Характеристика вход-выход. Магнитный усилитель в релейном режиме. Надёжность усилителей.

Полупроводниковые реле. Релейный режим полупроводникового усилителя. Цифровые (микропроцессорные) реле.

Полупроводниковые коммутационные аппараты. Тиристор как коммутирующий элемент. Тиристорные пускатели и их параметры.

1.7. МУФТЫС ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ УПРАВЛЕНИЕМ

Индукционные муфты. Конструкция, принцип действия. Вращающий момент, передаваемый муфтой. Поддержание частоты вращения при изменении передаваемого момента.

Фрикционные муфты, принцип действия. Конструкция муфт на малый и большой передаваемый момент. Процесс разгона системы с фрикционной муфтой.

Ферропорошковые электромагнитные муфты. Конструкция, принцип действия. Регулирование передаваемого момента и скорости. Передаточные характеристики муфты.

1.8. КОМПЛЕКТНЫЕ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА

Комплектные распределительные устройства напряжением до и свыше 1 кВ. Открытые и закрытые КРУ. Элегазовые распределительные устройства.

2. КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ

Контрольные задания состоят из двух контрольных работ, первая из которых включает две задачи, вторая - одну задачу. Номер варианта определяется последней цифрой учебного шифра студента.

2.1. КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА № 1

Задача 1.1.

На каком минимальном расстоянии можно поставить опорные изоляторы в распределительном устройстве, если на изоляторах закреплены жёстко шины прямоугольного сечения. По шинам протекает ток трехфазного короткого замыкания, величина установившегося значения которого, размер шин, материал и расстояние между шинами приведены а табл. I. Модуль упругости меди равен 10,8·10¹⁰ Н/м²; алюминия — 7,2·10¹⁰ Н/м². Удельный вес меди — 85,2 Н/см³; алюминия – 27 Н/см³.

Задача 1.2.

Определить необходимый диаметр поперечного сечения круглой про­волоки сопротивления реостата, если при установившейся температуре через него в течение кратковременного импульса времени протекает максимальный ток. (Допустимая температура нагрева нихрома в кратковре­менном режиме составляет Ө_доп = 450 °С, константана – 200 °С). Данные к задаче приведены в табл. 2. Суммарный квадратичный импульс плотно­сти тока принять по рис. I.

2.2. КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА № 2

Задача 2.1

Выполнить расчёт электромагнита, номер рисунка которого указан в соответствующем варианте задания. Данные к заданию приведены в табл. 3 и на рис 2. Требуется

- начертить схему электромагнита для своего варианта;

- определить намагничивающую силу катушки 1w;

- начертить схему замещения магнитной цепи с учётом потока рассеяния;

- построить тяговую характеристику электромагнита;

- выполнить расчёт катушки.