Вопрос 1. Закон Ома для замкнутой электрической цепи.

Немецкий физик Георг Ом (1787 -1854) экспериментально установил, что сила тока I, текущего по однородному металлическому проводнику (т. е. проводнику, в котором не действуют сторонние силы), пропорционально напряжению U на концах проводника: I = U/R, (1) где R - электрическое сопротивление проводника. У равнение (1) выражает закон Ома для участка цепи (не содержащего источника тока): сила тока в проводнике прямо пропорциональна приложенному напряжению и обратно пропорционально сопротивлению проводника. Участок цепи, в котором не действуют э.д.с. (сторонние силы) называют однородным участком цепи, поэтому эта формулировка закона Ома справедлива для однородного участка цепи. Теперь рассмотрим неоднородный участок цепи, где действующую э.д.с. на участке 1 - 2 обозначим через Ε12, а приложенную на концах участка разность потенциалов - через φ1 - φ2. Если ток проходит по неподвижным проводникам, образующим участок 1-2, то работа A12 всех сил (сторонних и электростатических), совершаемая над носителями тока, по закону сохранения и превращения энергии равна теплоте, выделяющейся на участке. Работа сил, совершаемая при перемещении заряда Q0 на участке 1- 2: A12 = Q0E12 + Q0(φ1 - φ2) (2) Э.д.с. E12, как и сила тока I, - величина скалярная. Её необходимо брать либо с положительным, либо с отрицательным знаком в зависимости от знака работы, совершаемой сторонними силами. Если е.д.с. способствует движению положительных зарядов в выбранном направлении (в направлении 1-2), то E12 > 0. Если э.д.с. препятствует движению положительных зарядов в данном направлении, то E12 < 0. За время t в проводнике выделяется теплота: Q =I2Rt = IR(It) = IRQ0 (3) Из формул (2) и (3) получим: IR = (φ1 - φ2) + E12 (4) Откуда I = (φ1 - φ2 + E12)/R (5) Выражение ,(4) или (5) представляет собой закон Ома для неоднородного участка цепи в интегральной форме, который является обобщённым законом Ома. Если на данном участке цепи источник тока отсутствует (E12 = 0), то из (5) приходим к закону Ома для однородного участка цепи I = (φ1 - φ2)/R = U / R Если же электрическая цепь замкнута, то выбранные точки 1 и 2 совпадают, φ1 = φ2; тогда из (5) получаем закон Ома для замкнутой цепи: I =E /R, где E - э.д.с., действующая в цепи, R - суммарное сопротивление всей цепи. В общем случае R = r + R1, где r - внутреннее сопротивление источника тока, R1 - сопротивление внешней цепи. Поэтому закон Ома для замкнутой цепи будет иметь вид: I = E / (r+R1). Если цепь разомкнута, в ней ток отсутствует (I = 0), то из закона Ома (4) получим, что (φ1 - φ2) = E12 , т.е. э.д.с., действующая в разомкнутой цепи, равна разности потенциалов на её концах. Следовательно, для того чтобы найти э.д.с. источника тока, надо измерить разность потенциалов на его клеммах при разомкнутой цепи.

Вопрос 2. Низковольтные и высоковольтные вентильные разрядники: типы, назначение, устройство, принцип работы, техническое обслуживание.

Разрядники предназначены для защиты элементов электрооборудования трансформаторных подстанций от возникающих перенапряжений в распределительной сети 10 кВ, что позволяет применять в электроустановках аппараты с более низкой электрической прочностью.

Для защиты электрооборудования подстанций, как правило, применяются вентильные разрядники, как наиболее совершенный вид разрядника. Основные элементы вентильных разрядников – искровые промежутки и вилитовые диски.

Особенностью вилитовых дисков является то, что повышение приложенного к ним напряжения сопровождается резким снижением их сопротивления и наоборот.

При возникновении перенапряжения (в результате грозовой деятельности, коммутационных процессов в сети и т.д.) пробиваются искровые промежутки, сопротивление вилитовых дисков уменьшается, и импульсный ток разрядника отводится в землю.

Расшифровка обозначения разрядников

Р – разрядник;

В – вентильный;

П – подстанционный;

Цифры после букв – номинальное напряжение в кВ.

Например: РВП-10- разрядник вентильный подстанционный на напряжение 10 кВ.

Имеются и другие типы разрядников. В настоящее время внедряются в эксплуатацию ОПН – ограничитель перенапряжения нелинейный. Для защиты трансформатора и другого электрооборудования трансформаторной подстанции от атмосферных перенапряжений со стороны 0,4 кВ на низковольтных выводах трансформатора устанавливаются вентильные разрядники 0,4 кВ типа РВН. Принцип работы этих разрядников аналогичен работе разрядников РВП-10.

Расшифровка обозначения низковольтных разрядников:

Р – разрядник;

В – вентильный;

Н – низковольтный;

цифры после букв – класс напряжения в кВ.

Например: РВН-0,5 – разрядник вентильный низковольтный на напряжение 0,5 кВ.

УСЛОВИЯ ВЫБОРА

- По величине номинального напряжения на защищаемом оборудовании.

- По уровню электрической прочности изоляции вентильного разрядника.

- По наиболее возможной величине напряжения частотой 50 Гц между проводом и землей в месте присоединения разрядника к сети.

ВОЗМОЖНЫЕ ДЕФЕКТЫ И ПОВРЕЖДЕНИЯ

- Ослабление крепления разрядника. Устраняется путем регулирования крепления.

- Разрушение разрядника. Устраняется путем его замены при техническом обслуживании.

- Ослабление болтового соединения контакта «земля». Устраняется путем затяжки гайки контакта.

ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ

При техническом обслуживании вентильных разрядников необходимо выполнить следующие виды работ:

- внешний осмотр на отсутствие на фарфоре трещин и сколов;

- зачистка от загрязнений поверхности разрядника;

- проверка качества крепления разрядника;

- проверка заземляющих проводников;

- зачистка наружных контактов;

- восстановление защитного покрова: удаление коррозии и окраска металлической поверхности разрядника.