Раздел 9. Передача и распределение электрической энергии.

Схемы электроснабжения потребителей электрической энер­гии, общая схема электроснабжения, понятие об энергетической системе и электрической системе.

Простейшие схемы электроснабжения промышленных предприятий; схемы осветительных электросетей. Элементы устройства электрических сетей: воздушные линии, кабельные линии; электропроводки, трансформаторные подстанции.

Некоторые вопросы эксплуатации электрических установок: компенсация реактивной мощности; экономия электроэнергии; защитное заземление в электроустановках, защита от статического электричества. Контроль электроизоляции.

Вопросы для самопроверки:

1. Каково назначение понижающих подстанций?

2. Поясните устройство воздушных и кабельных линий электропередачи.

3. Каковы назначение, устройство и принцип действия защитного заземления?

4. В каких случаях устраивают защитное зануление?

Раздел10. Энергосбережение.

Актуальность вопросов энергосбережения. Основные термины и определения. Виды энергии. Виды энергоресурсов. Современные требования к энергосетям. Энергохозяйство промышленно развитых стран. Ресурсная обеспеченность мировой энергетики. Темпы потребления энергоресурсов.

Современное состояние энергетики России. Стратегия развития отечественной энергетики. Основы законодательной базы государственной энергосберегающей политики. Правило проведения энергетических обследований. Этапы и технология проведения энергетических обследований. Выявление непроизводительных расходов энергоресурсов. Энергетический аудит промышленных предприятий. Основные этапы энергоресурса аудита.

Энергетический баланс, его виды. Сводный энергетический баланс. Энергофинансовый баланс. Оценка потенциала энергосбережения. Эффективность энергосберегающей политики.

Вопросы для самопроверки:

1. В чем заключается актуальность темы энергосбережения для всего мира и для России в частности.?

2. Перечислите и охарактеризуйте основные этапы энергоресурсааудита.

3.Перечень примерных экзаменационных вопросов.

1. Дать определение электропроводности. Классифицируйте электротехнические материалы по их электропроводности, ответ сопровождайте примерами.

2. Объяснить явление пробоя диэлектрика (при ответе используйте такие понятия как: диполь, поляризация, пробивное напряжение).

3. Описать устройство и принцип работы конденсатора, начертить его принципиальную схему. Записать выражение, для определения электроемкости плоского конденсатора исходя из его геометрических размеров и материала диэлектрика, поясняя условные обозначения и единицы измерения величин. *Поясните работу конденсатора в цепях постоянного и переменного тока.

4. Начертить электрическую схему последовательного соединения конденсаторов. Записать основные соотношения для этого соединения (Q,C,U).

5. Начертить электрическую схему параллельного соединения конденсаторов. Записать основные соотношения для этого соединения (Q,C,U).

6. Дать определение электрического тока. Дать определение силы тока и плотности тока, записать в математическом виде, поясняя условные обозначения и единицы измерения величин.

7. Сформулировать понятие электрической цепи и электрической схемы. Перечислить основные элементы электрической цепи, начертить простейшую электросхему. Начертить условные обозначения основных элементов электрической цепи. *Перечислите режимы электрической цепи. Поясните их отличие. Приведите примеры для каждого случая.

8. Дать определение электрической проводимости и удельной проводимости, записать в математическом виде, поясняя условные обозначения и единицы измерения величин.

9. Дать определение электрического сопротивления и удельного сопротивления, записать в математическом виде, поясняя условные обозначения и единицы измерения величин.

10. Записать выражение, для определения сопротивления проводника исходя из его геометрических размеров и материала, поясняя условные обозначения и единицы измерения величин. Объяснить влияние изменения одной из величин на общее сопротивление проводника.

11. Объяснить явление теплового действия тока. Записать закон Джоуля-Ленца, поясняя условные обозначения и единицы измерения величин. Привести примеры использования теплового действия тока.

12. Сформулировать законы Ома (для участка и для полной цепи), записать в математическом виде, поясняя условные обозначения и единицы измерения величин.

13. Начертить электрическую схему последовательного соединения сопротивлений. Записать основные соотношения для этого соединения (I,U,R).

14. Начертить электрическую схему параллельного соединения сопротивлений. Записать основные соотношения для этого соединения (I,U,R).

15. Сформулировать первый закон Кирхгофа, записать в математическом виде, поясняя условные обозначения и единицы измерения величин.

16. Сформулировать второй закон Кирхгофа, записать в математическом виде, поясняя условные обозначения и единицы измерения величин.

17. Составить алгоритм решения задач по законам Кирхгофа.

18. Объяснить за счет чего происходит потеря напряжения в проводах. Записать выражение для определения ∆U и кпд линии, поясняя условные обозначения и единицы измерения величин.

19. Дать понятие электрического и магнитного поля (особо выделить, в чем заключается отличие между этими формами).

20. Дать определение магнитной индукции, записать в математическом виде, поясняя условные обозначения и единицы измерения величин. Сформулировать правило левой руки.

21. Дать определение магнитного потока, записать в математическом виде, поясняя условные обозначения и единицы измерения величин.

22. Дать определение потокосцепления, записать в математическом виде, поясняя условные обозначения и единицы измерения величин.

23. Дать определение магнитной проницаемости, абсолютной и относительной магнитной проницаемости, записать выражения для их определения, поясняя условные обозначения и единицы измерения величин.

24. Записать выражение для определения силы, действующей на проводник с током в магнитном поле, поясняя условные обозначения и единицы измерения величин.

25. Записать выражение для определения силы, действующей на параллельные провода с током, поясняя условные обозначения и единицы измерения величин.

26. Записать выражение для определения тягового усилия электромагнита, поясняя условные обозначения и единицы измерения величин.

27. Сформулировать и объяснить явления, протекающие в диамагнитных и парамагнитных материалах, при помещении их в магнитное поле.

28. Пояснить процесс намагничивания ферромагнитных материалов (при ответе использовать такие понятия как: домен, насыщение, остаточная намагниченность, постоянный магнит). Привести примеры применения ферромагнитных материалов.

29. Пояснить процесс перемагничивания ферромагнитных материалов и связанное с ним явление гистерезиса. Продемонстрировать процесс построения графика петли гистерезиса. *Постройте петлю гистерезиса для магнитотвердых и магнитомягких материалов, объясните, чем обусловлена такая форма. Приведите примеры применения этих материалов на практике.

30. Сформулировать закон электромагнитной индукции. Записать формулу для определения эдс индукции, поясняя условные обозначения и единицы измерения величин. Сформулировать правило Ленца.

31. Пояснить явление самоиндукции и взаимоиндукции. Записать формулу, определяющую эдс самоиндукции, поясняя условные обозначения и единицы измерения величин. *Объясните, какие явления происходят в двух катушках при их согласном и встречном подключении к источнику переменного тока.

32. Пояснить в чем заключается явление возникновения вихревых токов. Нарисовать сплошной и наборный сердечник, показать направление вихревых токов в них.

33. Записать формулу для определения эдс проводника, движущегося в магнитном поле, поясняя условные обозначения и единицы измерения величин. Сформулировать правило правой руки.

34. Дать определение переменного и синусоидального электрического тока. Пояснить процесс получения синусоидального переменного тока на примере простейшего генератора (при ответе построить график зависимости e=f(t)).

35. Начертить график зависимости i=Imaxsinωt. Показать на нем и дать определение основных величин, характеризующих синусоидальный переменный ток (T, f, мгновенное значение, амплитудное значение, ω, начальная фаза, разность фаз).

36. Дать определение мгновенного, действующего и среднего значений переменного тока, записать в математическом виде, поясняя условные обозначения и единицы измерения величин.

37. Объяснить принцип изображение величин переменного тока с помощью векторных диаграмм (ответ сопровождать соответствующими рисунками, схемами, диаграммами).

38. Начертить электрическую схему, графики тока, напряжения, мощности и векторную диаграмму цепи переменного тока с активным сопротивлением. Записать выражения мгновенного значения тока и напряжения.

39. Начертить электрическую схему, графики тока, напряжения, мощности и векторную диаграмму цепи переменного тока с индуктивным сопротивлением. Записать выражения мгновенного значения тока и напряжения. *Катушка с индуктивностью L и активным сопротивлением R подключена к источнику переменного тока с частотой f. Как изменится ток через катушку, если ее подключить к источнику постоянного тока с тем же напряжением?

40. Начертить электрическую схему, графики тока, напряжения, мощности и векторную диаграмму цепи переменного тока с емкостным сопротивлением. Записать выражения мгновенного значения тока и напряжения.

41. Начертить электрическую схему, графики тока, напряжения, мощности и векторную диаграмму цепи переменного тока с активным и индуктивным сопротивлениями.

42. Начертить электрическую схему, графики тока, напряжения, мощности и векторную диаграмму цепи переменного тока с активным и емкостным сопротивлениями.

43. Начертить электрическую схему неразветвленной цепи переменного тока. Построить векторные диаграммы при различных соотношениях сопротивлений XL и XС.

44. Начертить электрическую схему разветвленной цепи переменного тока. Построить векторные диаграммы при различных соотношениях сопротивлений XL и XС.

45. Объяснить в чем заключается явление резонанса в электрической цепи. Дать понятие резонанса тока и напряжения, построить векторную диаграмму для обоих случаев. Записать формулу для определения резонансной частоты. *Какие причины могут вызвать нарушение резонанса, который имеет место в цепи переменного тока? Является ли резонанс желательным явлением в электрической цепи (ответ аргументировать)? Начертить схему эквивалентной электрической цепи при резонансе токов; при резонансе напряжений.

46. Объяснить в чем заключается принципиальное отличие реактивной мощности от активной. Построить треугольник мощностей, обозначить на нем все стороны соответствующими условными обозначениями, показать на нем cosφ. Записать основные формулы для определения всех видов мощностей цепи переменного тока. *Первое предприятие имеет коэффициент мощности 0,9, а второе 0,6. Какое предприятие лучше использует потребляемую полную мощность (ответ обосновать)? Как на практике добиваются оптимального коэффициента мощности?

47. Пояснить методику получения трехфазной симметричной системы эдс. Начертить в одной системе координат графики зависимости e=f(t) для каждой фазы. Записать мгновенные значения эдс.

48. Рассказать о преимуществе трехфазной системы переменного тока перед однофазной.

49. Начертить схему трехфазной четырехпроводной электрическая цепь. Рассказать об ее особенностях и о роли нулевого провода. *Почему на нулевой провод не ставят предохранитель и сечение его меньше сечения линейных проводов (ответ аргументируйте построением векторной диаграммы)?

50. Начертить схему соединения трехфазного генератора и потребителей «звезда-звезда». Показать на ней линейные и фазные токи и напряжения. Дать понятие линейных и фазных токов и напряжений.

51. Начертить схему соединения трехфазного генератора и потребителей «треугольник-треугольник». Показать на ней линейные и фазные токи и напряжения. Дать понятие линейных и фазных токов и напряжений.

52. Дать понятие линейных и фазных токов и напряжений. Записать основные соотношения при соединении трехфазной нагрузки звездой и треугольником.

53. Объяснить принцип построение векторной диаграммы при соединении потребителей звездой. *Объясните, с помощью векторной диаграммы, чему равна геометрическая сумма линейных проводов в симметричной трехфазной цепи при соединении потребителей звездой или треугольником? Как изменится векторная диаграмма трехфазной четырехпроводной цепи при коротком замыкании в фазе А?

54. Объяснить принцип построения векторной диаграммы при соединении потребителей треугольником.

55. Перечислить известные вам погрешности измерения. Записать для каждой из них математическое выражение. Назвать и пояснить единицы измерения каждой погрешности.

56. Дать понятие класса точности, записать математическое выражение для его определения. Показать класс точности на шкале прибора.

57. Перечислить условные обозначения, применяемые на шкале измерительного прибора. Дать объяснение по каждому из условных обозначений (назначение, разновидность, способ обозначения). Уметь показать на конкретном приборе.

58. Перечислить известные вам способы измерения сопротивления. Подробно рассказать об одном из способов измерения сопротивления (ответ, по возможности, сопровождать электрическими схемами, формулами, теоретическими обоснованиями).

59. Рассказать об устройстве и принципе работы однофазного трансформатора. Записать основные формулы, применяемые при расчете трансформатора. *Рассказать о назначении, разновидностях и устройстве систем охлаждения, применяемых в трансформаторе.

60. Рассказать о режимах работы однофазного трансформатора (рабочий режим, холостой ход, короткое замыкание); при ответе объяснить принцип работы трансформатора в каждом из режимов.

61. Рассказать об устройстве трехфазного трансформатора. Объяснить для чего трехфазные трансформаторы включают в параллельную работу, начертить электрическую схему такого включения. *Перечислить условия, которые необходимо учитывать при включении трехфазных трансформаторов в параллельную работу.

62. Начертить принципиальную схему автотрансформатора. Объяснить принцип работы. Рассказать о достоинствах и недостатках. Привести примеры применения автотрансформаторов.

63. Начертить схему включения измерительного трансформатора тока и измерительного трансформатора напряжения. Объяснить принцип работы. Рассказать о назначении.

64. *Начертить принципиальную схему сварочного трансформатора. Рассказать об особенностях работы. Объяснить, почему сварочные трансформаторы рассчитывают на сравнительно небольшое вторичное напряжение.

65. *Объяснить принцип получения вращающегося магнитного поля (двухфазного или трехфазного тока по вашему выбору), пояснить графически процесс его образования.

66. Дать понятие электрической машины. Составить классификацию электрических машин. Объяснить понятие обратимости электрических машин. Привести примеры применения электрических машин.

67. Рассказать об устройстве и принципе действия трехфазного асинхронного двигателя. *Объяснить для чего при пуске двигателя ограничивают пусковой ток. Как этот процесс осуществляется на практике?

68. Рассказать об устройстве однофазного асинхронного двигателя. Начертить схему пуска однофазного асинхронного двигателя, пояснить ее необходимость в работе двигателя. *Начертить схему включение трехфазного асинхронного двигателя в однофазную сеть (соединение обмоток на ваш выбор).

69. Рассказать об устройстве и принципе действия синхронной машины переменного тока (генератора или двигателя на ваш выбор).

70. Рассказать об устройстве и принципе работы машин постоянного тока (генератора или двигателя на ваш выбор).

71. Начертить схему генератора постоянного тока независимого возбуждения. Объяснить принцип ее работы. Указать на достоинства и недостатки.

72. Начертить схемы генераторов с самовозбуждением (3 разновидности). Объяснить принцип их работы. *Начертить графики внешней характеристики генераторов для каждого случая.

73. Рассказать об особенностях конструкции универсального электродвигателя (асинхронного или коллекторного на ваш выбор). Привести примеры применения. Выделить достоинства и недостатки.

74. Дать понятие электропривода. Начертить принципиальную схему электропривода. Рассказать о разновидности электроприводов (групповые, одиночные, многодвигательные). Какие функции выполняет управляющее устройство электропривода?

75. Перечислить режимы работы электродвигателя, рассказать об особенностях каждого режима. Перечислить факторы, от которых зависит температура нагрева двигателя.

76. Объяснить назначение систем автоматики. Рассказать об их разновидности. Описать устройство, принцип действия кнопки, автоматического выключателя, предохранителя (*привести примеры применения, ответ сопровождать поясняющими электрическими схемами с данными устройствами).

77. Рассказать об устройстве, принципе работы и применении электромагнитного реле. *Рассказать об устройстве и принципе работы герконов.

78. Рассказать, как поэтапно осуществляется электроснабжение крупных промышленных предприятий.

79. Составить классификацию электростанций, рассказать о принципе работы каждой из них. Рассказать о преимуществах и недостатках различных линий электропередач.

80. Рассказать о способах снижения потерь мощности при передачи электроэнергии. *Перечислить известные вам способы экономии электроэнергии.

81. Рассказать о разновидности электротехнических материалов в зависимости от их электропроводности. Перечислить основные свойства. Обозначить область применения.