БИЛЕТ №1

№1 Электротехнические материалы, их свойства и применение

Электротехнические материалы представляют собой совокупность проводниковых, электроизоляционных, магнитных и полупроводниковых материалов, предназначенных для работы в электрических и магнитных полях. Сюда же можно отнести основные электротехнические изделия: изоляторы, конденсаторы, провода и некоторые полупроводниковые элементы. Электротехнические материалы в современной электротехнике занимают одно из главных мест. Всем известно, что надежность работы электрических машин, аппаратов и электрических установок в основном зависит от качества и правильного выбора соответствующих электротехнических материалов. Анализ аварий электрических машин и аппаратов показывает, что большинство из них происходит вследствие выхода из строя электроизоляции, состоящей из электроизоляционных материалов. Не менее важное значение для электротехники имеют магнитные материалы. Потери энергии и габариты электрических машин и трансформаторов определяются свойствами магнитных материалов. Довольно значительное место занимают в электротехнике полупроводниковые материалы, или полупроводники. В результате разработки и изучения данной группы материалов были созданы различные новые приборы, позволяющие успешно решать некоторые проблемы электротехники. При рациональном выборе электроизоляционных, магнитных и других материалов можно создать надежное в эксплуатации электрооборудование при малых габаритах и весе. Но для реализации этих качеств необходимы знания свойств всех групп электротехнических материалов.

№2. Назначение, устройство и классификация электромагнитных реле

Электромагнитное реле представляет собой прибор, в котором при достижении определенного значения входной величины выходная величина изменяется скачком и предназначено для применения в цепях управления, сигнализации.

Электромагнитные реле состоят из магнитной системы с катушкой, расположенной на ее неподвижной части, якоря, механически связанного с замыкающими или размыкающими контактами. При включении катушки на напряжение якорь притягивается и воздействует на контакты, заставляя их замы­каться или размыкаться.

Нормально разомкнутые контакты

Нормально разомкнутые контакты – это контакты реле, которые находятся в разомкнутом состоянии до тех пор, пока через катушку реле не потечёт ток. Говоря проще, когда реле выключено, контакты тоже разомкнуты. На схемах реле с нормально-разомкнутыми контактами обозначается вот так.

Нормально замкнутые контакты

Нормально замкнутые контакты – это контакты реле, находящиеся в замкнутом состоянии, пока через катушку реле не начнёт течь ток. Таким образом, получается, что при выключенном реле контакты замкнуты. Такие контакты на схемах изображают следующим образом.

Переключающиеся контакты

Переключающиеся контакты – это комбинация из нормально-замкнутых и нормально-разомкнутых контактов. У переключающихся контактов есть общий провод, который переключается с одного контакта на другой.

№3. Термопреобразователи сопротивления. устройство. ремонт

Принцип действия термопреобразователей сопротивления основан на использовании зависимости электрического сопротивления проводников и полупроводников от температуры. У большинства чистых металлов с ростом температуры сопротивление увеличивается приблизительно на 0,4 % град-1.

Зная зависимость сопротивления от температуры, можно судить о температуре среды, в которой находится термометр. Измерительный комплект состоит из термопреобразователя сопротивления, вторичного прибора, подсоединительных проводов, источника питания. Чаще всего применяют металлические термопреобразователи сопротивления, чувствительные элементы которых изготовляют из чистых металлов.

Металлы для термопреобразователей сопротивления должны обладать следующими свойствами: не окисляться и не вступать в химическое взаимодействие с измеряемой средой; иметь большой и по возможности постоянный температурный коэффициент электрического сопротивления; изменять свое сопротивление с изменением температуры по прямой или плавной кривой; иметь большое удельное сопротивление; легко технологически производиться. Наиболее полно указанным требованиям отвечают платина и медь.

Чувствительный элемент термопреобразователя:

1 — платиновые спирали; 2 — керамический каркас; 3 - изоляционный порошок;  4— выводы; 5 — глазурь; 6 — металлическая оболочка

№4. Дифференциальный манометр (определение)

Дифференциальный манометр, дифманометр — прибор для измерения перепада давлений. Применяется для измерения уровня жидкостей в резервуарах под давлением или расхода жидкости, газа и пара с помощью диафрагм методом измерения перепада давления на сужающем устройстве. Называется также датчиком разности давлений.

№5. Электри́ческий ток (определение)

Электри́ческий ток — направленное (упорядоченное) движение заряженных частиц

№6. Синхронный двигатель. Устройство двигателя синхронного типа

Синхронный двигатель. Принцип действия и устройство. Синхронный двигатель может работать в качестве генератора и двигателя. Синхронный двигатель выполнен так же, как и синхронный генератор. Его обмотка якоря I (рис. 291, а) подключена к источнику трехфазного переменного тока; в обмотку возбуждения 2 подается от постороннего источника постоянный ток. Благодаря взаимодействию вращающегося магнитного поля 4, созданного трехфазной обмоткой якоря, и поля, созданного обмоткой возбуждения, возникает электромагнитный момент М (рис. 291,б), приводящий ротор 3 во вращение. Однако в синхронном двигателе в отличие от асинхронного ротор будет разгоняться до частоты вращения n = n₁, с которой вращается магнитное поле (до синхронной частоты вращения). Объяс-

Рис. 291. Электрическая (а) и электромагнитная (б) схемы синхронного электродвигателя

няется это тем, что ток в обмотку ротора подается от постороннего источника, а не индуцируется в нем магнитным полем статора и, следовательно, не зависит от частоты вращения вала двигателя. Характерной особенностью синхронного двигателя является постоянная частота вращения его ротора независимо от нагрузки.

Билет №2

1. Зависимость сопротивления от температуры. По мере нагревания ток в цепи уменьшается, а значит, сопротивление при нагревании увеличивается. При повышении температуры сопротивление металлов увеличивается.

Единицы измерения, физический смысл электрического тока. А- ампер. Передача заряда.

3. Приборы для измерения давления, виды, принцип действия. По виду измеряемого давления приборы подразделяются на следующие:

 манометры;

 вакуумметры;

 мановакуумметры;

 напоромеры;

 тягомеры;

 тягонапоромеры;

 дифманометры;

 микроманометры;

 барометры.

Согласно ГОСТ 8.271-77 манометр – это измерительный прибор или измерительная установка для измерения давления  или разности давлений.

Для измерения абсолютного давления, т.е. которое считывается от абсолютного нуля выпускаются манометры абсолютного давления; избыточного – манометры избыточного давления, и наиболее часто «по умолчанию» эти разновидности приборов называют манометрами.

Большинство выпускаемых манометров применяются для измерения избыточного давления. Их отличительным признаком является показание «нуля» прибора при воздействии на чувствительный элемент атмосферного давления.

Измерение давления разряженного газа производят вакуумметрами. Соответственно вакуумметр – это манометр для измерения давления разряженного газа/10/.

Манометр, имеющий возможность измерять давление разряженного газа и избыточное давление (у прибора единая шкала), называют мановакуумметрами. 

Измерение малых значений (до 40 кПа) избыточного давления производитсянапоромерами, хотя такое название, как и такое подразделение по виду измеряемого давления (для малых значений) за рубежом отсутствует. Тягомеры используются для измерения малого (до –40 кПа) вакуумметрического давления. Приборы, имеющие часть шкалы вакуумметрического, а часть избыточного давления в пределах ±20 кПа,называются тягонапоромерами. Европейские стандарты (EN837-1,  EN837-2 и EN837-3/7,9/) такое разделение производят по виду чувствительного элемента – трубчатый (Bourdon tube - Rohrfedern) и мембранный – мембранная коробка – капсула (Diaphragm – Plattenfeder  или Capsule - Kapselfeder).

Приборы, предназначенные для измерения разности давлений в двух произвольных точках, именуют дифференциальными манометрами(дифманометрами). Причем это название в большей степени применимо для показывающих приборов. Устройства измерения дифференциального давления с унифицированным выходным сигналом называют измерительным преобразователем разности давлений/11/.

Дифманометр, функционально обеспечивающий измерение малых значений разности двух давлений, и имеющий верхний предел измерения не более 40 кПа (4000 кгс/м²)  называют микроманометром.

Контроль и измерение атмосферного давления производят барометрами.

В дальнейшем для упрощения изложения материала в непринципиальных моментах манометры, вакуумметры, мановакуумметры, напоромеры, тягомеры, тягонапоромеры объединены под названием манометры или манометрические приборы.

4. Удельное электрическое сопротивление материалов. Уде́льное электри́ческое сопротивле́ние, или просто удельное сопротивление вещества — физическая величина, характеризующая способность вещества препятствовать прохождению электрического тока.

В отличие от электрического сопротивления, являющегося свойством проводника и зависящего от его материала, формы и размеров, удельное электрическое сопротивление является свойством только вещества.

5. Ультразвуковые расходомеры (принцип действия). Принцип действия ультразвукового расходомера (частота более 20 кГц) жидкости и газа основан на явлении смещения звукового колебания проходящего сквозь движущуюся жидкую среду.

6. Виды, устройство и принцип действия манометров.

В Международной системе единиц за единицу давления принят паскаль (Па) — давление, создаваемое силой в 1 ньютон (Н), равномерно распределенной по поверхности площадью 1 м², направленной перпендикулярно к ней. Внесистемная единица измерения давления- кгс/см², мм вод. ст., мм рт. ст. (1 кгс/см² = 9,8 104 Па.)

Назначение манометров.

В зависимости от измеряемой величины:

— Манометры — служат для измерения избыточного давления. При помощи манометров измеряют давление в водопроводных, нефтепроводных, газовых линиях в котельных установках, компрессорных и т.д.

— Дифференциальные манометры — для измерения разности давлений.

Принцип действия манометра

По принципу действия:

— Жидкостные — измеряемое давление уравновешивается давлением столба жидкости, заливаемой в прибор, высота которого и является величиной, определяющей давление.

— Пружинные — измеряемое давление уравновешивается упругими силами пружинных элементов (трубчатой пружины, мембраны, сильфона и др.) — величиной, определяющей давление.

— Поршневые — измеряемое давление уравновешивается весом груза, действующего на поршень определенной площади, перемещающийся в цилиндре, заполненном маслом.

— Электрические — используют для измерения давления различные электрические явления, связанные с изменением давления (пьезоэлектричество, изменение сопротивления проводников, емкости и др.).

 

Наиболее распространенными приборами измерения давления являются пружинные манометры (с трубчатой одновитковой и многовитковой пружинами). Технические манометры имеют класс точности 1,5; 2,5; 4,0; контрольные — 0,6; 1,0; образцовые — 0,16; 0,25; 0,4. Верхние пределы измерений манометров в зависимости от их типов составляют: 0,6; 1,0; 1,6; 2,5; 4; 6; 10; 16; 25; 40; 60; 100; 160; 250; 400; 600; 1000 кгс/см². Принцип действия манометра основан на уравновешивании силы, возникающей под воздействием измеряемого давления, силой упругости чувствительного элемента прибора. Манометр (см. рис. 4.7) имеет резьбовой штуцер 7 для подключения, трубчатую пружину 5, соединенную со штуцером, стрелку 1 и кинематический узел, состоящий из поводка 6, зубчатого сектора 4 и зубчатой шестерни 2, закрепленной соосно со стрелкой, и противодействующей спиральной пружины 3. Под воздействием избыточного измеряемого давления трубчатая пружина деформируется (в пределах упругих деформаций), стремясь распрямиться. При этом свободный конец пружины, перемещаясь совместно с поводком 6, разворачивает относительно оси зубчатый сектор, который, в свою очередь,  рис. 4.7. Кинематическая схема манометра

а — устройство, б — принцип действия, 1 — стрелка,

2 — трубка, 3 — пружина, 4 — сектор, 5 — датчик давления (трубчатая пружина),

6 — поводок, 7 штуцер

 поворачивает на определенный угол зубчатую шестеренку 2 и стрелку прибора.

Трубчатая пружина 5 в сечении имеет элипсовидную или овальную форму, которая под воздействием измеряемого давления газа или жидкости стремится к окружности. В металле возникают механические напряжения, приводящие к деформации пружины, и сечение трубки будет стремиться к окружности.

При подаче на вход манометра избыточного давления трубка разжимается, а при подаче разряжения — сжимается.