Рабочая программа и методические указания по разделам

Введение

Цели и задачи дисциплины. Назначение электрических аппаратов. Общие требования, предъявляемые к ним. Условные графические обозначения аппаратов и их элементов.

Литература: [1, с. 5-30].

Методические указания

Во введении следует изучить цели и задачи дисциплины, усвоить основные понятия, определения и термины. Изучить условные обозначения электрических аппаратов и их элементов, основные требования к ним.

Вопросы для самопроверки

1. Что называется электрическим аппаратом?

2. Какие общие требования предъявляются к электрическим аппаратам?

3. Как обозначаются электрические аппараты и их элементы в электрических схемах?

1. Основы теории электрических аппаратов

Классификация электрических аппаратов. Электродинамические силы в электрических аппаратах. Силы, действующие на элементы токоведущей цепи. Динамическая стойкость аппаратов. Нагрев электрических аппаратов в нормальном режиме и при коротком замыкании, термическая стойкость. Электрические контакты: переходное сопротивление контактов, зависимость этого сопротивления от различных факторов, работа коммутирующих контактов при включении, в замкнутом состоянии, при отключении. Расчет и выбор контактного нажатия; материалы контактов. Конструкции контактов.

Электрическая дуга. Свойства электрической дуги. Условия гашения дуги постоянного и переменного тока. Конструкции дугогасительных устройств низкого и высокого напряжения. Бездуговые отключения электрических цепей. Инновационные технологии в разработке электрических аппаратов. Электромагнитные механизмы. Магнитные цепи электрических аппаратов постоянного и переменного тока. Простейший расчет потока в рабочем зазоре электромагнита. Сила тяги электромагнитов постоянногои переменного тока. Влияние магнитного сопротивления стали на силу тяги электромагнита.

Устранение вибрации якоря электромагнита переменного тока. Расчет обмоток-электромагнитов. Согласование тяговых характеристик электромагнита с механической нагрузкой. Время срабатывания и отпускания электромагнитов. Ускорение и замедление времени срабатывания и отпускания электромагнитов.

Литература: [1, с. 5 - 10, 31 - 245]

Методические указания

Электрические аппараты можно классифицировать по ряду признаков: назначению, области применения, принципу действия, роду тока и др. Основной является классификация по назначению, которая предусматривает разделение электрических аппаратов на ряд больших групп, например: коммуникационные, ограничивающие, пускорегулирующие и др.

При проектировании и разработке электрических аппаратов в первую очередь необходимо учитывать электродинамические усилия, возникающие в них в процессе работы.

Следует изучить методы расчета электродинамических усилий, усилия, возникающие между параллельными проводниками, усилия в витке, катушке и между витками, усилия в месте изменения сечения проводника, а также электродинамические усилия при переменном однофазном и трехфазном токах и усвоить понятие электродинамической стойкости аппаратов.

При работе электрических аппаратов все элементы их подвергаются тепловому воздействию. Нагрев токоведущих частей и изоляции аппаратов существенно определяет надежность работы. При повышении температуры сокращается срок службы изоляции и уменьшается механическая прочность проводников.

Необходимо изучить причины нагрева электрических аппаратов при постоянном и переменном токе, способы передачи тепла внутри нагретых тел и с их поверхности. Особое внимание уделить изучению установившегося режима нагрева, кратковременного и повторно-кратковременного, а также при коротком замыкании.

Определение электрического контакта. Режимы работы контактов (включение, включенное состояние, отключение), материалы, конструкции, расчет контактов.

Ряд коммутационных аппаратов связан с возникновением, протеканием и гашением электрической дуги между контактами. Этому явлению в теории электрических аппаратов уделяется большое внимание. Следует изучить причины появления и свойства электрической дуги при постоянном и переменном токах. Особенности отключения дуги при разных видах нагрузки, условия гашения дуги, способы гашения. Конструкция дугогасительных устройств низкого и высокого напряжения. Бездуговые отключения

электрических цепей. Важным конструктивным элементом многих электрических аппаратов являются электромагниты постоянного и переменного тока. На основе теории магнитных цепей следует изучить методику расчета обмоток электромагнитов постоянного и переменного тока, силу тяги и согласование тяговых характеристик с механической нагрузкой, способы устранения вибрации якоря электромагнита переменного тока, динамику работы и время срабатывания и отпускания электромагнитов, ускорение и замедление времени срабатывания и отпускания электромагнитов.

Вопросы для самопроверки

1. Какие существуют методы расчета электродинамических усилий?

2. Как определить электродинамические усилия между параллельными проводниками?

3. Как определить электродинамические усилия и моменты, действующие на взаимно перпендикулярные проводники?

4. Как рассчитываются усилия в витке, катушке и между катушками?

5. Как рассчитываются электродинамические усилия в месте изменения сечения проводника?

6. Что такое электродинамическая стойкость аппаратов?

7. Как определяются электродинамические усилия при однофазном переменном токе, трехфазном токе при отсутствии и наличии апериодической составляющей тока?

8. Что такое поверхностный эффект? Как он влияет на величину сопротивления проводника на переменном токе?

9. Что такое эффект близости? Как он влияет на величину сопротивления проводника на переменном токе?

10.Способы передачи тепла внутри нагретых тел и с их поверхности.

11.Что такое установившийся процесс нагрева?

12.Как происходит нагрев аппаратов в переходных режимах?

13.В чем особенность нагрева аппаратов при коротких замыканиях?

14.Пояснить понятие "термическая стойкость" аппарата.

15.Что называется электрическим контактом? Опишите основные конструкции контактов, материалы контактов.

16. Поясните режимы работы контактов при включении, во включенном состоянии, при отключении цепи.

17. Что такое переходное сопротивление контакта, как оно зависит от величины протекающего тока?

18. Каковы меры борьбы с эрозией и коррозией контактов?

19. Причины появления электрической дуги в аппаратах.

20. Пояснить статическую вольтамперную и динамическую характеристики дуги постоянного тока.

21. Пояснить условие стабильного горения и гашения дуги постоянного и переменного тока.

22. Каковы причины возникновения перенапряжения при отключении дуги постоянного тока?

23. Как происходит процесс восстановления напряжения на дуговом промежутке при отключении активной нагрузки, индуктивной нагрузки?

24. Какие факторы влияют на скорость восстановления напряжения на дуговом промежутке в цепи переменного тока?

25.Опишите основные способы гашения дуги в электрических аппаратах.

26.Как осуществляется бездуговая коммутация электрических цепей?

27.Пояснить законы Кирхгофа для магнитной цепи электромагнита.

28.Пояснить методику расчета магнитной цепи электромагнитов постоянного тока, переменного тока.

29. Чем отличается назначение короткозамкнутого витка в электромагнитных механизмах постоянного и переменного тока?

30. Как производится расчет обмотки электромагнита постоянного тока, переменного тока?

31. Как рассчитывается сила тяги электромагнитов постоянного и переменного тока?

32. Как зависит сила тяги электромагнитов постоянного и переменного тока от величины воздушного зазора?

33.Пояснить динамику работы электромагнитов и время срабатывания (время трогания, время движения якоря, время отпускания, ускорение и замедление срабатывания и отпускания).

2. Коммутационные аппараты низкого напряжения, реле напряжения, тока и времени, позисторная защита двигателей, автоматические воздушные выключатели (автоматы)

Контакторы и магнитные пускатели: конструкция контакторов постоянного и переменного тока; основные параметры и режимы работы

контакторов. Магнитные пускатели: устройство, схема включения, тепловая защита. Выбор контакторов и магнитных пускателей.

Реле напряжения, тока и времени. Основные параметры реле и требования, предъявляемые к ним. Электромагнитные реле тока и напряжения. Коэффициент возврата реле. Конструкция электромагнитных реле тока и напряжения. Электромагнитные реле на герконах. Тепловые реле: принцип действия. Времятоковые характеристики, выбор реле.

Позисторная защита двигателей. Поляризованные реле. Принцип действия, основные соотношения. Преимущества поляризованных реле. Реле времени с механическим и электромагнитным замедлением. Устройство, регулировка и области применения реле.

Автоматические воздушные выключатели (автоматы): назначение, требования, предъявляемые к автоматам, принцип действия. Предохранители. Основные параметры и требования, предъявляемые к предохранителям. Работа предохранителей при номинальном токе и коротком замыкании. Конструкция предохранителей. Защита полупроводниковых приборов автоматики предохранителями. Выбор автоматов и предохранителей.

Литература: [1, с. 308-403, 504-552].

Методические указания

Контакторы и магнитные пускатели нашли самое широкое применение в схемах электроснабжения.

Контакторы - это электрические аппараты дистанционного действия, предназначенные для частых включений и отключений силовых электрических цепей при нормальных режимах работы. Выпускаются контакторы для коммутации цепей переменного и постоянного тока. Наибольшее применение нашли контакторы с электромагнитным приводом, когда контактная система приводится в действие при помощи электромагнита, реже применяются контакторы с пневматическим и гидравлическим приводами.

При изучении контакторов постоянного и переменного тока необходимо изучить их устройство: контактные, дугогасительные и электромагнитные системы, методику выбора для практического применения, основные серии выпускаемых контакторов и их технические характеристики.

Магнитные пускатели предназначены для пуска и отключения короткозамкнутых асинхронных двигателей. Кроме контактора в пускатель встроено, как правило, тепловое реле, которое служит для защиты двигателя от токов нагрузки. При изучении магнитных пускателей следует обратить внимание не только на их конструкцию и устройство, а также и на схемы их включения (нереверсивная и реверсивная).

В схемах автоматики, управления, защиты широко применяются различные типы реле: тока, напряжения, мощности, частоты, времени,

тепловые и др. Реле представляет собой электрический аппарат, в котором при изменении входного параметра до определенной заданной величины происходит скачкообразное изменение выходного параметра. Реле может реагировать не только на входной параметр, но и на разность значений входного параметра, на изменение знака или скорости изменения входного параметра. К основным характеристикам реле относятся: параметр срабатывания (например, значение тока, напряжения, при котором срабатывает реле), параметр отпускания (значение входного параметра, при котором происходит скачкообразное отпускание реле). Значения параметров срабатывания или отпускания, на которые отрегулировано реле, называются уставкой по входному параметру. Время с момента подачи команды на срабатывание до момента начала возрастания входного параметра называется временем срабатывания.

Значение отношения величины параметра отпускания к величине параметра срабатывания называется коэффициентом возврата.

Время с момента подачи команды на отключение до достижения минимального значения выходного параметра называется временем отключения.

Важным параметром для ряда реле является коэффициент усиления, определяемый как отношение максимальной мощности нагрузки в управляемой цепи к минимальной мощности входного сигнала срабатывания реле.

При выборе реле учитываются требования по селективности, быстродействию, чувствительности и надежности.

В схемах электроснабжения применяются электромагнитные реле серий РТ и РН. Система контактов этих реле приводится в действие с помощью электромагнитов постоянного и переменного тока. Противодействующие усилия в таких реле создаются возвратной и контактными пружинами.

Тепловые реле предназначены для защиты оборудования от токов перегрузки. Реле имеют биметаллический элемент, состоящий из 2-х пластин с различным коэффициентом линейного расширения. Широкое распространение в тепловых реле получили такие материалы, как инвар (с малым значением коэффициента линейного расширения) и хромоникелевая сталь (с большим значением коэффициента линейного расширения).

При нагревании биметаллическая пластина изгибается и воздействует на контакты реле. Биметаллическая пластина должна при токе перегрузки двигателя достигнуть температуры срабатывания за такое время, в течение которого двигатель может выдержать данную нагрузку. Поэтому, одной из основных характеристик теплового реле является времятоковая характеристика, выражающая зависимость времени срабатывания реле от тока, протекающего через него.

В настоящее время для защиты электродвигателей применяются позисторы, устанавливаемые на лобовой части обмоток двигателей. Позисторы

являются нелинейными резисторами. При достижении определенной температуры сопротивление позистора скачкообразно увеличивается на несколько порядков. Это свойство позистора позволяет с помощью специальных полупроводниковых схем сформировать управляющий сигнал на размыкание цепи электромагнита пускателя, после чего обмотка статора отключается от сети.

Широкое применение в устройствах электросиловой автоматики, релейной защиты, в системах телеуправления получили поляризованные реле. В них действуют два магнитных потока, один из которых создается катушкой электромагнита, другой - установленным в цепи постоянным магнитом.

Благодаря поляризующему потоку направление электромагнитного усилия на якорь изменяется в зависимости от тока в катушке. По сравнению с обычными реле поляризованные электромагнитные реле имеют ряд преимуществ:

- реле могут управляться кратковременными импульсами тока;

- замкнутое состояние контактов может сохраняться после окончания действия управляющего импульса, что позволяет использовать реле как элемент памяти;

- высокая чувствительность и высокий коэффициент усиления по мощности;

- возможность усиления однопозиционности, нейтральной и двухпозиционной настроек.

В схемах релейной защиты, различной автоматики широко применяются реле времени, создающие выдержку времени при действии различных аппаратов и устройств. Для этой цели применяются реле с электромагнитным замедлением (демпфером) и механическим. В качестве механического замедляющего устройства чаще всего применяется часовой (анкерный) механизм.

Автоматические воздушные выключатели (автоматы) служат для автоматического отключения цепи при перегрузках оборудования, коротких замыканиях в цепи, редких оперативных переключениях при нормальных режимах работы, при снижении напряжения питания и т.п. В соответствии с назначением автоматов к ним предъявляются следующие требования:

- токоведущая цепь автомата должна пропускать номинальный ток в течение длительного времени и кратковременно выдерживать большие токи КЗ;

- автомат должен обеспечивать многократное отключение предельных токов короткого замыкания;

- автомат должен иметь малое время отключения для обеспечения электродинамической и термической стойкости энергоустановок;

- элементы защиты автомата должны обеспечивать селективность срабатывания.

К основным узлам автомата относятся: токоведущая цепь, дугогасительная система, привод, механизм свободного расцепления, расцепители.

Автоматы выбираются по номинальному значению напряжения сети, длительному току нагрузки и кратковременному максимальному току.

Предохранители предназначены для защиты оборудования электрических цепей от токов КЗ и перегрузок. Основными элементами являются: корпус, контактное присоединительное устройство, плавкая вставка и дугогасительное устройство. Важнейшей характеристикой предохранителя является зависимость времени перегорания плавкой вставки от тока - время токовая характеристика. К предохранителям предъявляются следующие требования:

- времятоковая характеристика должна проходить ниже, но вблизи времятоковой характеристики защищаемого объекта;

- время срабатывания предохранителя при КЗ должно быть минимальным, особенно при защите полупроводниковых приборов;

- должна обеспечиваться селективность защиты в цепях с несколькими предохранителями;

- конструкция предохранителей должна обеспечивать возможность безопасной и быстрой замены плавкой вставки.

Предохранители выбираются по номинальному току плавкой вставки, который должен быть больше или равен номинальному току электроприемника, и больше или равен кратковременным предусмотренным увеличениям тока в цепи, например, во время пуска двигателя.

Вопросы для самоконтроля.

1. Для чего применяются контакторы? Какие требования предъявляются к ним?

2. Пояснить принцип действия контакторов постоянного и переменного тока.

3. Какие дугогасительные устройства применяются в контакторах постоянного и переменного тока?

4. Каково назначение короткозамкнутого витка в контакторах переменного тока?

5. Пояснить зависимость тока в катушке от воздушного зазора в контакторах постоянного и переменного тока.

6. Как выбираются контакторы?

7. Для каких целей служит тепловое реле в магнитных пускателях?

8. Опишите конструкции тепловых реле и принцип их работы.

9. Как устроен магнитный пускатель серии ПМЛ?

10.Описать схемы включения нереверсивного и реверсивного пускателя.

11. Каково назначение электрической и механической блокировок в магнитном пускателе?

12.Описать схему включения тиристорного пускателя.

13.Пояснить назначение реле и основные их характеристики.

14. Каков принцип действия электромагнитных реле тока и напряжения?

15.Описать конструкции электромагнитных реле, привести их основные параметры, характеристики.

16.Пояснить принцип действия поляризованных реле, их параметры и характеристики.

17.Каково назначение и устройство реле времени (с электромагнитным, механическим и пневматическим замедлением)?

18.Как осуществляется регулировка выдержка времени реле времени? 19.Как осуществляется позисторная защита двигателей?

20. Назначение автоматических воздушных выключателей (автоматов) и требования, предъявляемые к ним.

21. Пояснить устройство и назначение основных узлов автомата. 22.Какие принципы гашения дуги применяются в автоматах? 23.Как осуществляется выбор автоматов?

24.Пояснить устройство и назначение предохранителей. Типы предохранителей, применяемых в сети до 1 кВ.

25.Для каких целей используется металлургический эффект у плавких вставок?

26.Пояснить времятоковую характеристику предохранителей.

27. В чем особенность устройства предохранителей для защиты полупроводниковых приборов?

28. Как осуществляется выбор предохранителей для защиты электрических цепей?

3. Бесконтактные электрические аппараты

Магнитные усилители: принцип действия дроссельного магнитного усилителя (ДМУ) и усилителя с самонасыщением (МУС), основные характеристики и соотношения ДМУ и МУС.

Полупроводниковые электрические аппараты. Гибридные выключатели переменного тока низкого и высокого напряжения.

Тиристорные приставки к контакторам переменного тока и их характеристики. Принцип действия и параметры полностью полупроводникового коммутатора (тиристорного пускателя). Коммутаторы постоянного тока на полупроводниках (тиристорах). Полупроводниковые реле.

Бесконтактные аппараты с оптоэлектронными и магнитополупроводниковыми приборами. Согласование коммутационных аппаратов с системами микропроцессорного управления. Национальный подход к развитию микроэлектроники и полупроводниковой техники.

Литература: [1, с.245-281, 331-334, 403-466].

Методические указания

Магнитный усилитель служит для усиления электрического сигнала по току, напряжению или мощности. По конструкции они представляют собой дроссели со стальным сердечником, включаемые в сеть переменного тока. Подмагничиванием дросселей постоянного тока можно в широких пределах изменять переменный ток в регулируемой цепи.

Из многообразия схем магнитных усилителей наибольшее распространение получила схема с самоподмагничиванием (самонасыщением), обладающая наиболее высоким коэффициентом усиления и быстродействием.

Наиболее важными характеристиками магнитных усилителей являются:

коэффициент усиления (по току, напряжению, мощности); крутизна характеристики управления, кратности тока нагрузки; быстродействие.

В целях управления и защиты широкое применение получили бесконтактные полупроводниковые электрические аппараты. На основе

применения тиристоров разработаны пускатели для прямого пуска двигателей, плавного пуска, реверса и останова, регуляторы мощности и напряжения, автоматические выключатели переменного тока повышенного быстродействия и др.

Гибридные (комбинированные) контакторы представляют собой комбинацию тиристорного и механического контакторов. В них совмещены положительные свойства механического контактора при установившемся состоянии "включено" с достоинствами тиристорного контактора в отношении переходных процессов включения и выключения. Полупроводниковые приборы в таком гибридном контакторе нагружены только во время процессов включения и выключения к поэтому не рассчитываются на ток короткого замыкания.

Полупроводниковые реле в отношении быстродействия, селективности, надежности, чувствительности превосходят электромагнитные. В измерительных органах полупроводниковых реле используются следующие три принципа:

1. Сравнение однородных физических величин, напрмер, заданного напряжения с фактическим.

2. Проявление физического эффекта, возникающего при определенном значении измеряемой величины напряжения; скачок в нелинейной характеристике туннельного диода, релейная характеристика триггера Шмидта и др.

3. Преобразование входного сигнала и заданного в цифровую форму.

На основе полупроводниковых элементов выполняются различные виды реле: реле тока в схемах защиты при замыкании на землю генераторов, двигателей и линий с малыми токами замыкания на землю; реле защиты асинхронных двигателей; реле напряжения; реле времени.

Если гальваническая связь между цепью управления и цепью нагрузки недопустима, то применяются оптоэлектронные приборы. В этих приборах установлен излучающий элемент, чаще - это фотодиод, и фотовоспринимающий элемент - фототранзистор, фототиристор или фоторезистор. При подаче сигнала на фотодиод он начинает светиться и воздействовать на воспринимающий элемент, который меняет свой режим работы.

Вопросы для самопроверки

1. Пояснить принцип работы магнитных усилителей ДМУ, МУС и их основные характеристики.

2. Как определяются их коэффициенты усиления по току, мощности?

3. Пояснить, в чем отличие магнитного усилителя с самоподмагничиванием и дроссельного.

4. Для чего служат обмотки обратной связи, смещения и как они влияют на параметры магнитного усилителя?

5. Назначение и преимущества бесконтактных полупроводниковых электрических аппаратов.

6. Как влияет сопротивление обратной связи на характеристики полупроводниковых реле?

7. Пояснить схему силового блока тиристорного пускателя.

8. Как осуществляется защита от перегрузок двигателя в тиристорном пускателе?

9. Принцип действия полупроводниковых реле и области их применения.

4. Электрические аппараты высокого напряжения

Высоковольтные выключатели: назначение, основные параметры. Устройство воздушных, элегазовых, масляных, электромагнитных и вакуумных выключателей: краткая характеристика, область применения, выбор. Охрана труда при работе с аппаратами высокого напряжения. Разъединители, отделители, короткозамыкатели: назначение, устройство. Высоковольтные предохранители: устройство, основные параметры, выбор. Выключатели нагрузки: устройство, выбор. Трансформаторы тока (ТТ), напряжения (ТН): назначение, устройство ТТ и ТН на различные классы напряжения, режимы работы, основные параметры, выбор ТТ и ТН. Реакторы: назначение, устройство одинарных и сдвоенных реакторов, основные параметры, выбор реакторов. Инновационные пути развития электроаппаратостроения.

Литература: [1, с. 526-530, 552- 628, 640-680].

Методические указания

Выключатели являются важнейшими коммутационными аппаратами. Они служат для включения и отключения токов нагрузки, токов короткого замыкания, токов холостого хода силовых трансформаторов, емкостных токов конденсаторных батарей, линий электропередачи. К основным параметрам выключателя относятся: номинальное напряжение, номинальный (длительный) ток, номинальный ток термической стойкости, номинальный ток электродинамической стойкости, номинальный ток отключения, номинальная мощность отключения, номинальный ток включения, собственное время включения и отключения, полное время включения и отключения.

В масляных выключателях дуга, образующаяся между контактами, горит в трансформаторном масле. Под действием энергии дуги масло разлагается и образующиеся при этом газы и пары используются для гашения дуги. В зависимости от изоляции токоведущих частей различают баковые выключатели и маломасляные (малообъемные). В баковых выключателях масло используется для гашения дуги и изоляции токоведущих частей соседних фаз друг от друга и от земли, а в малообъемных выключателях трансформаторное масло используется только для гашения дуги. В воздушных выключателях в качестве гасящей среды используется сжатый воздух, находящийся в баке под давлением. При отключении сжатый воздух из бака подается в дугогасительное устройство, обдувая дугу. В элегазовых выключателях гашение дуги осуществляется за счет охлаждения ее движущимся с большой скоростью элегазом, который используется и как изолирующая среда. В электромагнитных выключателях гашение дуги происходит за счет увеличения ее сопротивления вследствие интенсивного удлинения и охлаждения. В вакуумных выключателях контакты расходятся в вакууме. Возникающая при расхождении контактов дуга быстро гаснет благодаря интенсивной диффузии зарядов в вакууме.

При сравнительно небольшом токе нагрузки (400 – 600 А) в сетях 6-10 кВ применяются выключатели нагрузки. Они имеют дугогасительные устройства небольшой мощности для отключения токов нагрузки. Для гашения дуги применяются камеры с автогазовым, электромагнитным, элегазовым дутьем и вакуумными элементами. Для отключения токов короткого замыкания применяются высоковольтные предохранители.

Разъединители используют в системах электроснабжения для разъединения и переключения участков сети, находящихся под напряжением. Они создают необходимый видимый разрыв электрической цепи, требуемый условиями эксплуатации. Разъединители не имеют специальных устройств для гашения дуги, и с помощью их можно отключать небольшие токи, например, токи холостого хода трансформаторов, зарядные токи шин, линий.

Отделители - коммутационные аппараты, выполненные на базе разъединителей. Их назначение такое же, как и разъединителей. Отделители оснащены быстродействующим автоматическим приводом, с помощью которого производится быстрое размыкание цепи, например, в бестоковую паузу при действии автоматического повторного включения.

Короткозамыкатели служат для искусственного создания короткого замыкания, когда ток при повреждениях в трансформаторе может оказаться недостаточным для срабатывания релейной защиты. Они применяются на подстанциях без выключателей со стороны высшего напряжения.

Высоковольтные предохранители чаще всего применяются для защиты силовых трансформаторов небольшой мощности, электродвигателей, распределительных сетей, трансформаторов напряжения.

наибольшее распространение получили предохранители с мелкозернистым наполнителем и стреляющие.

Предохранители характеризуются следующими параметрами: номинальным напряжением, наибольшим рабочим напряжением, номинальными токами предохранителя и плавкой вставки, номинальным и наименьшим токами отключения.

Трансформаторы тока имеют замкнутый магнитопровод с двумя обмотками. Через первичную обмотку проходит измеряемый ток, вторичная обмотка подключается к измерительным приборам или реле. Один вывод вторичной обмотки трансформатора обязательно заземляется. Основными параметрами трансформатора являются: номинальное напряжение, номинальный первичный и вторичный токи, номинальный коэффициент трансформации, номинальная мощность нагрузки. Класс точности трансформатора определяется его погрешностью по току в процентах при первичном токе, равном 100- 120% от номинального. Трансформаторы тока могут иметь классы точности: 0,2; 0,5; 1; 3; 5; 10.

Трансформаторы напряжения служат для преобразования высокого напряжения в низкое, стандартное напряжение. Обычно за номинальное вторичное напряжение принимается напряжение 100 В или 100/ ч/3 В. Первичная обмотка трансформатора напряжения изолируется от вторичной в соответствии с классом напряжения установки. Для безопасности обслуживания один вывод вторичной обмотки заземляется. Таким образом трансформатор напряжения изолирует измерительные приборы и реле от цепи высокого напряжения и делает безопасным их обслуживание.

Основными параметрами трансформаторов напряжения являются: номинальное напряжение первичной и вторичной обмоток, номинальный коэффициент трансформации, номинальная вторичная нагрузка, класс точности (0,5; 1; 3), зависящий от нагрузки.

Реакторы предназначены для ограничения тока короткого замыкания. Он представляет собой катушку с большим индуктивным и малым активным сопротивлением и характеризуется номинальным током, номинальным напряжением, индуктивным сопротивлением, токами термической и динамической стойкости.

Чтобы индуктивность катушек реакторов не зависела от величины тока, протекающего по обмоткам, реакторы выполняют без стальных сердечников. Для уменьшения падения напряжения в нормальном режиме применяют сдвоенные реакторы. В сдвоенных реакторах реакторы соседних ветвей сближены так, что между ними существует сильная магнитная связь. В нормальном режиме магнитные поля реакторов направлены встречно и оказывают взаимно размагничивающее действие. В результате индуктивное сопротивление ветви падает. Основные параметры сдвоенного реактора: номинальный ток каждой ветви, индуктивное сопротивление одной ветви в процентах, коэффициент связи, электродинамическая стойкость каждой ветви, термическая стойкость одной ветви.

Вопросы для самопроверки

1. Назначение и основные параметры высоковольтных выключателей.

2. Поясните устройство и принцип действия баковых масляных и маломасляных выключателей.

3. Какие приводы масляных выключателей применяются? Поясните их принципы действия.

4. Как устроены воздушные выключатели?

5. Как устроены элегазовые выключатели и вакуумные?

6. Как устроены электромагнитные выключатели?

7. Какие способы гашения дуги применяются в высоковольтных выключателях?

8. Поясните назначение, принцип действия и устройство выключателя нагрузки?

9. Как осуществляется выбор высоковольтных выключателей? 10.Назначение и устройство разъединителей и отделителей.

11.Как производится выбор разъединителей и отделителей?

12.Для каких целей служат короткозамыкатели? Поясните принцип работы и методику выбора короткозамыкателей.

13.Поясните принцип действия и устройство предохранителей с мелкозернистым наполнителем и стреляющего типа.

14.Как выбираются высоковольтные предохранители?

15. Поясните назначение, устройство и режимы работы трансформаторов тока.

16.0т каких факторов и как зависит погрешность трансформаторов тока?

17.Как осуществляется выбор трансформаторов тока?

18.Поясните назначение, устройство и режимы работы трансформаторов напряжения.

19.0ткаких факторов и как зависит погрешность трансформаторов напряжения?

20. Как осуществляется выбор трансформаторов напряжения?

21. Поясните назначение, принципиальное устройство и основные параметры реакторов.

22.Как устроены сдвоенные реакторы? Какими параметрами они характеризуются?

Литература

1. Чунихин А.А. Электрические аппараты

/А.А.Чунихин. – М.: Энергоиздат, 1988

2. Чунихин А.А. Аппараты высокого напряжения

/А.А.Чунихин. –М.: Энергоиздат, 1985

3. Буль Б.К. и др. Основы теории электрических аппаратов

/Б.К.Буль идр. – М.: Высшая школа, 1970

4. Буткевич Г.В. и др. Задачник по электрическим аппаратам

/Г.В.Буткевич и др. – М.: Высшая школа, 1987

5. Миловзоров В.П. Электромагнитные устройства автоматики

/В.П.Миловзоров. – М.: Высшая школа, 1983

Контрольные задания

Каждый студент должен выполнить контрольную работу, состоящую из решения задач по семи темам, содержание которых приведено ниже. Контрольная работа оформляется в школьной тетради или на листах формата А4 с приложением необходимых рисунков и схем, которые могут выполняться на миллиметровой бумаге или с помощью компьютерной графики. Текст контрольных задач переписывать не требуется, достаточно указать свой шифр и номер выполняемого варианта. Порядковый номер задачи в первой, второй и четвертой темах определяется суммой двух последних цифр шифра, а в остальных задачах определяется последней цифрой шифра. Температуру окружающей среды при решении задач принять равной 20 °С.

В приложениях приведены справочные материалы, позволяющие упростить поиск необходимых данных для решения поставленных задач.