- •Содержание
- •Введение
- •Лекция №1 Общие сведения. Нагрев электрических аппаратов при длительном режиме работы
- •Нагрев электрических аппаратов при длительном режиме работы
- •Режимы нагрева аппаратов
- •Лекция №2 Нагрев аппаратов в переходных режимах
- •Лекция № 3 Электрические контакты, режимы их работы
- •Лекция № 4 Отключение электрических цепей
- •Способы гашения электрической дуги
- •Лекция № 5 Электромагниты
- •Лекция № 6 Влияние короткозамкнутого витка на работу аппаратов переменного тока. Расчет электромагнитов
- •Расчет обмоток электромагнитов Расчет обмотки электромагнита постоянного тока
- •Лекция № 7 Расчет обмотки электромагнитов переменного тока
- •Расчет силы тяги электромагнитов
- •Динамика работы электромагнита
- •Лекция № 8 Электромеханические аппараты автоматики
- •Лекция № 9 Электромагнитные реле
- •Лекция № 10 Тепловые реле. Реле времени
- •Электромеханические реле времени
- •Лекция № 11 Полупроводниковые реле
- •Лекция № 12 Контакторы и магнитные пускатели
- •Лекция № 13 Предохранители
- •Лекция № 14 Автоматические выключатели
- •Лекция № 15 Аппараты управления
- •Лекция № 16 Применение реле для защиты электроустановок
- •Лекция № 17 Датчики неэлектрических величин
- •Лекция № 18 Электромагнитные муфты управления
- •Лекция № 19 Выключатели переменного тока высокого напряжения
- •Лекция № 20 Вакуумные и воздушные выключатели
- •Лекция № 21 Трансформаторы тока и напряжения
- •Лекция № 22 Разъединители, отделители, короткозамыкатели, реакторы
- •Библиографический список
- •Контрольные работы №1 и №2
- •Введение
- •1. Контрольная работа №1
- •1.1 Задание контрольной работы №1
- •1.2. Методические указания
- •1.3. Принцип работы схемы управления двигателем постоянного тока
- •1.4. Пример выполнения контрольной работы №1
- •2. Контрольная работа №2
- •2.1. Задание контрольной работы №2
- •2.2. Методические указания
- •2.3. Пример выполнения контрольной работы №2
- •2.3.1.1. Выбор рубильника
- •2.3.1.2. Выбор максимальных токовых реле
- •2.3.1.3 Выбор магнитного пускателя
- •2.3.1.4. Выбор тепловых реле
- •2.3.1.5. Выбор предохранителей
- •2.3.2.1. Выбор автоматического выключателя
- •2.3.2.2. Выбор плавких предохранителей
- •Преобразователи частоты
- •Расчет преобразователя частоты общего назначения
- •Расчет выпрямителя.
- •Расчет параметров охладителя.
- •Расчет фильтра.
- •Расчет снаббера.
- •Вопросы по самопроверке усвоения материала
- •Список использованных источников
Режимы нагрева аппаратов
Различают установившийся режим нагрева и нагрев аппаратов в переходных режимах.
Процесс нагрева считается установившимся, если с течением времени температура частей аппарата не изменяется. Температура считается установившейся, если за 1 ч нагрева она возрастет не более чем на 1°С. В установившемся режиме все выделяющееся тепло отдается в окружающее пространство.
Переходный процесс при нагреве и охлаждении электрического аппарата представляет собой зависимость изменения превышения температуры аппарата над температурой окружающей среды во времени.
Тепло, выделяющееся в аппарате, частично отдается в окружающее пространство, частично идет на повышение его температуры.
Количество тепла, отдаваемого в окружающее пространство, определяется с помощью уравнения теплового баланса:
, (1.8)
где - мощность тепловых потерь в теле, Вт;
С=сМ - теплоемкость тела, Втс,
- удельная теплоемкость единицы массы, Вт*с/(кг*0С);
- масса тела, кг;
- изменение температуры тела;
- коэффициент теплообмена (является сложной функцией температуры и других физических параметров);
- площадь охлаждения, м2.
- превышение температуры аппарата над температурой окружающей среды.
Если P=const, то решение уравнения (1.8) имеет вид
= (1.9)
где - превышение температуры в начале процесса (t=0);
- установившееся превышение температуры,;
Т – постоянная времени нагрева, T = .
Зависимости показаны на рис. 1.2, где кривые 1 и 2 соответствуют нагреву при=0 (кривая 2) и при, отличном от нуля, (кривая 1).
Зависимость при отключении аппарата (кривая 3) изменяется в соответствии с выражением
, (1.10)
Рис. 1.2. Переходный процесс нагрева и охлаждения
Лекция №2 Нагрев аппаратов в переходных режимах
Кратковременный режим работы аппарата характеризуется тем, что при включении температура его не достигает установившейся, а при отключении аппарат остывает до температуры окружающей среды. Графики нагрева и остывания для кратковременного режима работы приведены на рис. 2.1.
Рис. 2.1. График нагрева и охлаждения аппарата
при кратковременном режиме работы
Обычно длительность прохождения тока кратковременного режима выбирается так, чтобы температура токоведущих частей не превышала допустимого значения.
Если принять, что - установившееся превышение температуры в случае бесконечно длительного времени прохождения тока, то из (1.8) можно найти время, по истечении которого превышение температуры будет равно допустимому:
, (2.1)
откуда
. (2.2)
Из (2.2) видно, что чем больше постоянная времени нагрева Т, тем больше время нахождения аппарата под током. В моменты времени и(см. рис. 2.1) аппарат необходимо отключить, после чего происходит его охлаждение до температуры окружающей среды.
Используя (1.8) и выразив ичерез ток, получим:
(2.3)
.
Откуда связь между допустимым током длительного режима и допустимым током кратковременного режимаравна:
(2.4)
Для характеристики кратковременного режима вводится понятие коэффициента перегрузки =/, который показывает, во сколько раз может возрасти допустимая нагрузка по току при кратковременном режиме по сравнению с длительным режимом:
. (2.5)
При работе в перемежающемся и повторно-кратковременном режимах ток циклически изменяется, не спадая до нулевого значения.
На рис. 2.2 показан график изменения тока и превышения температуры аппаратов при перемежающемся режиме работы.
Рис. 2.2. График изменения тока (нагрузки) и превышения
температуры при перемежающемся режиме работы
В период работы через аппарат проходит ток; установившееся превышение температуры при этом равно. В периодчерез аппарат проходит ток, и этому току соответствует установившееся превышение температуры. Так как>, то в периодаппарат охлаждается.
Через некоторое время работы максимальные и минимальныепревышения температуры соседних циклов станут одинаковыми и наступит так называемый квазистационарный режим, в котором в конце интервалапревышение температуры достигнет, а в конце интерваладостигнет значения.
Используя (1.8), получается, что
. (2.6)
Для периода , когда аппарат охлаждается, справедливо выражение
. (2.7)
При , тогда получается:
. (2.8)
Подставив из (2.8) в (2.6) и решая (2.6) относительно, получим
. (2.9)
Значение не должно превышать максимально допустимое превышение температуры. Если выразить установившееся превышение температуры через соответствующие токи длительных режимов, то есть:
(2.10)
(2.11)
(2.12)
где - допустимый эквивалентный ток длительного режима, то из (2.9)-(2.12) следует
. (2.13)
Частным случаем перемежающегося режима является повторно-кратковременный режим, когда ток = 0. Времяназывается временем паузы=. Так как= 0, то= 0. Обозначив=, из (2.13) получим для повторно-кратковременного режима
. (2.14)
Повторно-кратковременный режим характеризуется продолжительностью включения ПВ или ПВ%
, (2.15)
где – время цикла работы.
С учетом (2.15) коэффициент перегрузки по току определяется из (2.14)
. (2.16)
Из (2.16) видно, что при неизменном значении ПВ% коэффициент перегрузки p по току и ток зависят от отношения. При возрастании отношениятепловая нагрузка аппарата увеличивается, а коэффициент перегрузки по току уменьшается.