- •Сокращения
- •Раздел 1
- •1 Основные положения
- •1 Основные положения
- •1.2 Классификация электрических аппаратов
- •1.3 Основные требования, предъявляемые к электрическим аппаратам
- •Лекция №2
- •1.4 Материалы, применяемые в электрических аппаратах
- •1.5 Графическое изображение электрических аппаратов в соответствии с единой системой конструкторской документации (ескд)
- •Лекция №3
- •2. Нагрев электрических аппаратов
- •2 Нагрев электрических аппаратов
- •2.1 Потери в проводниках и деталях электрических аппаратов, поверхностный эффект и эффект близости
- •2.2 Отдача теплоты нагретым телом, коэффициент теплообмена
- •2.3 Нагрев и охлаждение однородного проводника по времени: уравнение теплового баланса, нагрев и расчет сечения при продолжительном режиме с постоянной нагрузкой, выбор сечения по таблицам пуэ
- •Лекция №4
- •2.4 Нагрев с начала включения, режимы нагрева
- •2.5 Нагрев при внезапном повышении тока короткого замыкания термическая стойкость, сущность расчета
- •2.6 Нагрев и охлаждение катушки контактора
- •3. Электродинамические силы в электрических аппаратах
- •3.2 Электродинамические силы между параллельными проводниками.
- •3.3 Электродинамические силы при переменном токе
- •Лекция №6
- •4 Электрические контакты
- •4 Электрические контакты
- •4.1 Основные понятия, классификация
- •4.2 Переходное сопротивление контакта
- •4.3 Температура площадки контактирования
- •4.4 Материалы контактов
- •4.5 Основные конструкции контактов
- •4.6 Режимы работы и износ контактов
- •5 Коммутация электрических цепей, электрическая дуга и ее гашение
- •5.2 Дуговой разряд и его особенности, распределение напряжений в дуге
- •5.3 Дуга постоянного токаи условия ее гашения
- •5.3.1 Статическая вольтамперная характеристика
- •5.3.2 Условия горения и гашения дуги постоянного тока
- •5.3.3 Энергия выделяемая в дуге при гашении
- •Лекция №9
- •5.4 Дуга переменного тока и условия ее гашения
- •5.5 Способы гашения электрической дуги, бездуговая коммутация
- •6 Электромагниты
- •6.2 Основные положения теории магнитных цепей
- •6.3 Сила тяги, статическая тяговая характеристика электромагнита, механическая характеристика контактора постоянного тока
- •6.4 Пример расчёта электромагнита постоянного тока клапанного типа
- •6.5 Сила тяги электромагнита переменного тока, короткозамкнутый виток
- •Лекция №11
- •Раздел 2
- •1 Пускорегулирующие аппараты
- •7 Пускорегулирующие аппараты
- •7.1 Контакторы. Электромагнитные контакторы. Контакторы постоянного и переменного токов.
- •7.2 Конструктивная схема, принцип действия контактора
- •Лекция №12
- •7.4 Категории применения, требования к контакторам
- •Выбор контакторов и пускателей
- •Лекция №13
- •2 Электромеханические аппараты автоматики
- •8 Электромеханические аппараты автоматики
- •8.1 Реле, классификация, характеристики
- •8.2 Конструкция измерительных реле тока и напряжения
- •8.3 Статическое реле тока рст–11
- •8.4 Поляризованные электромагнитные реле
- •8.5 Реле электротепловые: назначение, применение, выбор
- •Лекция №14
- •8.6 Реле времени, назначение, схема применения.
- •8.6 Реле времени с электромагнитным замедлением
- •8.7 Реле времени с механическим замедлением.
- •8.8 Герконовые реле
- •8.9 Контроллеры
- •8.10 Командоаппараты.
- •8.11 Реостаты.
- •3 Аппараты распределительных устройств низкого напряжения
- •9.2 Предохранители
- •9.2.1 Преимущества и недостатки предохранителей
- •9.2.2 Типы и конструкция предохранителей
- •9.2.3 Выбор предохранителей
- •9.3 Автоматические воздушные выключатели (автоматы)
- •9.3.1 Назначение, конструктивная схема
- •9.3.2 Рацепители автоматов и их защитные характеристики
- •9.3.3 Разновидности автоматов
- •9.3.4 Выбор автоматов
- •4 Бесконтактные полупроводниковые электрические аппараты
- •10.2 Схемы бесконтактного регулирования тока и напряжения
- •10.3 Фазовое управление, сифу
- •10.4 Тиристорные выключатели, упрощенные схемы, применение
- •10.5 Выбор тиристоров
- •Лекция №17
- •10.6 Логические операции и логические элементы, определение, назначение
- •10.7 Функции выполняемые логическими элементами и их релейные эквиваленты
- •10.8 Простейшие схемы: rs – триггер, d – триггер на элементах
- •Лекция №18
- •10.9 Операционные усилители, определение, назначение
- •10.10 Применение оу: усилитель, интегратор, дифференциатор, сумматор, компаратор
- •О днопороговый компаратор
- •10.11 Схема реле времени с бесконтактным входом и выходом
- •Библиографический список
- •Приложения
- •П1 электротехническая сталь п1.1 Электротехническая сталь для аппаратов переменного тока
- •П1.2 Параметры броневых сердечников
- •П3 контакторы и пускатели п3.1 Промышленные контакторы серии кт–5000
- •П3.3 Контакторы тиристорные типов ктжм–125 и ктжм–250
- •П3.5 Контакторы электромагнитные серии кти
- •П3.6 Контактор электромагнитный серии кп207б
- •Основные технические характеристики
- •П3.7 Контакторы постоянного тока серии кпв
- •Номинальное напряжение втягивающей катушки 110 в либо 220 в постоянного тока. Контакторы могут быть применены при других напряжениях втягивающих катушек по согласованию с заводом–изготовителем.
- •П3.8 Магнитные пускатели серии пмл (Гомель)
- •П3.9 Магнитные пускатели серии пм 12
- •П3.10 Контакторы малогабаритные кми (пускатели)
- •П6 электротепловые реле
- •6.2 Реле тепловые марки ртт 5–10
- •П6.4 Реле электротепловые серии ртл
- •Структура условного обозначения реле ртл – хххххххх4
- •П6.5 Электротепловое реле рти
- •П8 рубильники и пакетные выключатели п8.1 Выключатели – разъединители серии вр32
- •Серии ре19
- •П8.3 Рубильники типа рпс
- •П8.4 Ящики с рубильниками
- •П8.5 Ящики распределительные
- •П8.6 Пакетные выключатели пв
- •П8.7 Пакетные выключатели кулачковые типа пк
- •П9 предохранители п9.1 Предохранители пн-2
- •П9.3 Предохранители ппн
- •П10 автоматы типа ва–88 Технические характеристики
Лекция №3
2. Нагрев электрических аппаратов
2.1 Потери в проводниках и деталях электрических аппаратов, поверхностный эффект и эффект близости.
2.2 Отдача теплоты нагретым телом, коэффициент теплообмена.
2.3 Нагрев и охлаждение однородного проводника по времени: уравнение теплового баланса, нагрев и расчет сечения при длительном режиме с постоянной нагрузкой, выбор сечения по таблицам ПУЭ.
2 Нагрев электрических аппаратов
2.1 Потери в проводниках и деталях электрических аппаратов, поверхностный эффект и эффект близости
При протекании тока в проводниках и деталях электрических аппаратов возникают потери электрической энергии в виде тепла. Тепловая энергия расходуется частично на нагрев аппарата и частично рассеивается в окружающую среду. Подсчитано, что ≈5% электроэнергии теряется, чтобы подвести электрическую энергию от электрических станций к потребителям на уровне напряжения 10,0 кВ.
Потери в проводниках и деталях электрических аппаратов
Мощность, теряемая в проводнике
(1)
где I – действующий ток проводника, R – сопротивление проводника.
Сопротивление при постоянном токе
(2)
где ρ0 – удельное сопротивление, l – длина, S – сечение, α - температурный коэффициент сопротивления, θ – температура проводника.
Активное сопротивление и потери при переменном токе будут больше из – за дополнительных потерь
(3)
где kД – коэффициент дополнительных потерь, который равен
(4)
где kП – коэффициент поверхностного эффекта, kБ – коэффициент эффекта близости.
Поверхностный эффект
Переменное магнитное поле, охватывающее проводник, обтекаемый переменным током, индуцирует в этом проводнике ЭДС, которая создаёт ток, направленные, согласно правилу Ленца, навстречу приложенному напряжению и основному току.
Ц ентральные слои проводника пересекаются большим магнитным потоком, чем наружные,
Ф1 > Ф2
(рис. 1) и наводимая в них противо – ЭДС больше.
Это приводит к вытеснению тока к поверхности проводника, уменьшению плотности тока в центре и увеличению у поверхности, что будет восприниматься как увеличение активного сопротивления.
Чем больше частота f и больше диаметр проводника dПР, тем больше kП.
Эффект близости
Магнитное поле соседнего проводника пересекает данный проводник и наводит в нем ЭДС. Эта ЭДС создает ток в теле проводника, который геометрически складывается с основным током. В результате ток по течению распределяется неравномерно.
На рис. 2 приведены две шины, токи направлены в одном направлении.
Ближние слои в шине с током i1 охватываются большим магнитным потоком Ф1, созданным током i2 соседней шины, и противо ЭДС в них больше, а плотность тока меньше (рис.2). Если токи в противоположных направлениях, то в ближних слоях плотность тока больше. Эффект близости также может приводить к увеличению потерь в проводнике.
На рис. 2 приведена упрощенная схема. В действительности первой шиной также создаётся магнитный поток и образуется результирующее магнитное поле.
Потери в магнитных материалах
В магнитных материалах под действием переменного магнитного поля в элементарных цилиндрических слоях появляются ЭДС и вихревые токи таких направлений, которые противодействуют изменению основного потока (правило Ленца). Помимо потерь на вихревые токи РВ существуют потери, обусловленные гистерезисом РГ.
Полные потери в стали магнитопровода
(5)
где kГ=1,9–2,6; kВ=0,4–1,2 – коэффициенты потерь на гистерезис и вихревые токи, они зависят от материала сердечника (толщины пластин и др.), Bm – максимальное значение индукции в сердечнике,
G – масса магнитопровода, f – частота тока.
Для снижения этих потерь сердечники изготавливают шихтованные из магнитомягкого материала.
Удельные потери в различной стали сердечников при частоте 50,0 Гц приведены в приложении П1.
Вывод. За счет указанных потерь электрические аппараты нагреваются и отдают тепло в окружающую среду. Нагрев происходит также в местах контактирования поверхностей за счет переходного сопротивления контактов.