новая папка / Реферат №2
.docxМинистерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования
«Пермский национальный исследовательский политехнический университет»
Электротехнический факультет Кафедра «Конструирование и технологии в электротехнике»
Факультет: Электротехнический Направление: 13.03.02. «Электроэнергетика и электротехника» Профиль: «Конструирование и технологии в электротехнике» Форма обучения: Очная
Защита лабораторной работы №3
По дисциплине «Общая энергетика» Наименование темы: «Источник переменного тока в конструировании кабельной технике»
Выполнил:
Студент гр.ЭЭ-20-3б Киряков Даниил Андреевич (Ф.И.О. студента) _________________________ (подпись студента)
Проверил: Доцент каф. «МСА» (должность преподавателя, кафедра)
Чабанов Евгений Александрович (Ф.И.О. преподавателя)
__________ (оценка) ________________________ (подпись преподавателя)
__________ (дата)
Пермь 2021
Введение
Переменный электрический ток (AC, аббревиатрура от англ. alternating current) — это меняющийся по своей величине и направлению с определенной периодичностью электрический ток. В электротехнике в качестве буквенного обозначения электрического тока принято использовать знак тильда (~).
Источниками переменного электрического тока служат генераторы переменного тока, создающие переменную электродвижущую силу, изменение величины и направления которой происходит через определенные промежутки времени.
В идеальных условиях источник тока генерирует ток, не зависящий от напряжения. Однако, в реальности добиться этого очень сложно. При подключении большой нагрузки значения обоих показателей неизбежно проседают.
Поэтому, когда речь идет о реальных источниках тока, то имеются ввиду схемы, которые могут обеспечивать силу тока в заданном диапазоне для определенных нагрузок. Наибольшее применение источники тока (не путать с источниками напряжения) нашли в схемах для питания аналоговых приборов, операционных и дифференциальных усилителей, измерительных мостов и т.п., ну и, конечно же, для зарядки аккумуляторов. Источник переменного тока – это генераторные установки, в основе которых лежит двигатель. Вращение вала и перемещение катушек в постоянном магнитном поле создают эффект изменения не только силы тока, но и направления его действия.
Генератор переменного тока
Вариант схемы источника переменного тока:
Однако, в отдельных случаях может потребоваться источник именно переменного тока. Наиболее часто используемая схема в цепях с малыми напряжениями выглядит следующим образом.
Рис. 1. Схема источника переменного тока с малыми напряжениями
В основе лежит все та же схема с регулятором напряжения и цепью обратной связи, управляющей операционными усилителями, обозначенная в начале.
Здесь ток в нагрузке может протекать как в одном, так и в противоположном направлении.
На выходе обеспечивается ток от -10 мА до +10 мА, при условии подачи напряжения +10 и -10 В.
Чаще всего используется AC Voltage Source. Он является идеальным источником гармонических колебаний, т. е. его внутреннее сопротивление равно 0. Можно выбрать уровень напряжения, который задается через действующее значение (амплитудное значение нужно рассчитывать вручную). Кроме того, задается частота и фаза колебаний. Следует обратить внимание, что даже для идеального источника задается отклонение основного параметра.
Кабельная техника. Что относится к кабельной технике?
К кабельной технике относятся различного вида кабелей. В данном реферате пойдёт речь о высоковольтных кабелях. Данный вид кабелей относится к разделу электротехники, а именно к передаче электрической энергии высоковольтными кабелями с газовой, жидкой или вакуумной изоляцией.
Высоковольтные кабели классифицируются по следующим признакам:
1) Напряжение (низкое или высокое);
2) Материал, из которого изготовлена изоляция;
3) Форма и материал токопроводящих жил.
Принцип работы высоковольтных кабелей выглядит следующим образом: при протекании электрического тока по внутреннему проводнику высоковольтного кабеля и промежуточной втулке создается электромагнитное поле в промежутке между внутренним проводником, промежуточной втулкой и внешней оболочкой высоковольтного кабеля.
Благодаря расположению узла крепления растяжек во внутренней полости промежуточной втулки высоковольтного кабеля выполняются функции экранирования электрического поля и уменьшается напряженность электрического поля как на металлическом наконечнике изоляционной растяжки, так и по всей длине изоляционной растяжки.
Непосредственное применение источников переменного тока в кабельной технике
Все силовые кабели по номинальному напряжению можно условно разбить на две группы. Первая (низкого напряжения) включает кабели, предназначенные для работы в электрических сетях переменного напряжения с изолированной нейтралью: 1, 3, 6, 10, 20 и 35 кВ частотой 50 Гц. Эти же кабели можно использовать в сетях с заземленной нейтралью и в сетях постоянного напряжения. Такие кабели выпускаются в СССР с бумажной пропитанной, пластмассовой и резиновой изоляцией. Эти кабели более просты в изготовлении, удобны при монтаже и в эксплуатации. Из них кабели с бумажной пропитанной изоляцией пока наиболее распространены. Производство кабелей с пластмассовой изоляцией сейчас существенно расширяется и эти кабели наиболее перспективны. Силовые кабели с резиновой изоляцией выпускаются в ограниченном количестве.
Кабели низкого напряжения выпускаются в зависимости от назначения в одно-, двух-, трех- и четырехжильном исполнении. Одножильные и трехжильные кабели предназначены для работы в сетях напряжением 1 -35 кВ, двух – и четырехжильные кабели используются в сетях напряжением до 1 кВ. Четырехжильный кабель предназначен для четырехпроводных сетей переменного напряжения. Оболочки силовых кабелей. Алюминиевая, свинцовая, стальная гофрированная, пластмассовая и резиновая негорючая (найритовая) оболочки кабеля предохраняют внутренние элементы кабеля от разрушения влагой кислотами, газами и т. п. Алюминиевую оболочку силовых кабелей на напряжение до 1 кВ допускается использовать в качестве четвертой (нулевой) жилы в четырехпроводных сетях переменного тока с глухозаземленной нейтралью за исключением установок со взрывоопасной средой и установок, в которых ток в нулевом проводе при нормальных условиях составляет более 75 % тока в фазной жиле. Четвертая жила в нем является заземляющей, поэтому 5 ее сечение, как правило, меньше сечения основных жил. Однако при прокладке кабелей во взрывоопасных помещениях и в некоторых других случаях сечение четвертой жилы выбирается равным сечению основных жил.
Изоляция силовых кабелей
Пластмассовая изоляция выполняется в основном из поливинилхлорида и полиэтилена.
Кабели с изоляцией из поливинилхлоридного пластиката применяются преимущественно на напряжение до 1000 В, Недостатком этого пластиката является его термопластичность. Нагрев жилы токами нагрузки может вызвать размягчение изоляции и смещение жилы из центрального положения к периферии изоляционного слоя. Кроме того, электрическая прочность изоляции из поливинилхлоридного пластиката зависит от времени нахождения под напряжением переменного тока.
При передаче по кабелю электрической энергии на переменном токе возникает магнитное поле, которое вызывает следующие явления:
1.Увеличивается электрическое сопротивление токопроводящих жил из-за поверхностного эффекта и эффекта близости.
2. Возникают потери мощности в металлических оболочках и броне кабеля.
3. Появляются электродинамические силы, действующие на жилы кабеля. Эти силы действуют и в кабелях постоянного тока.
В кабелях переменного тока они создают вибрацию жил. В нормальном режиме работы кабелей эти силы невелики. Однако для кабелей с большой токовой нагрузкой при коротких замыканиях эти силы могут достигать сотен, тысяч ньютонов, что может создать опасность механического повреждения кабелей.
Резиновая изоляция выполняется из сплошного слоя резины или из резиновых лент с последующей вулканизацией. Силовые кабели с резиновой изоляцией применяют в сетях переменного тока до 1 кВ и постоянного тока до 10 кВ
Алюминиевую оболочку силовых кабелей на напряжение до 1 кВ допускается использовать в качестве четвертой (нулевой) жилы в четырехпроводных сетях переменного тока с глухозаземленной нейтралью за исключением установок со взрывоопасной средой и установок, в которых ток в нулевом проводе при нормальных условиях составляет более 75 % тока в фазной жиле.
Трансформатор
Переменный синусоидальный электрический ток используется практически во всех отраслях хозяйства. Широкое применение переменного тока обусловлено во многом экономической эффективностью его использования в системах электроснабжения, простотой в преобразовании из энергии низкого напряжения в энергию более высокого напряжения и наоборот.
Эта возможность позволяет уменьшить потери электроэнергии при ее передаче на большие расстояние по проводам, существенно снизив площадь их поперечного сечения.
Заключение
Подводя итог, хотелось бы сказать, что источники переменного тока являются неотъемлемой частью мировой электроэнергетики из-за своих достоинств. Также хотелось бы сказать, что в качестве передачи энергии используют высоковольтные кабели для прокладки их под землей, что позволяет избежать лишней путаницы, приводящей к поломкам и надрывам кабелей. Также высоковольтные кабеля особо необходимы в наше время для передачи тока, как высокого, так и переменного высокой мощности, необходимого для питания железнодорожного транспорта и линий электропередач так, как электроэнергетика не стоит на месте и развивается.