книги из ГПНТБ / Иванько, В. Ф. Пультовщик сталеплавильной электропечи учеб. пособие

г

столько раз, во сколько сопротивление шунта меньше сопротивления амперметра.

При необходимости измерения очень больших вели­ чин переменных токов их трансформируют в значительно меньшие и затем измеряют амперметром, который отгра­ дуирован на величину реального тока, протекающего в

стку цепи, на котором производится измерение. При из­ мерении высоких напряжений переменного тока ставят

денной на рис. 38. В трехпроводной трехфазной цепи при симметричной нагрузке мощность можно измерить в од­ ной фазе, а затем ее утроить.

При несимметричной нагрузке в трехфазной цепи для любой схемы соединения мощность можно измерить дву­ мя ваттметрами, включаемыми по схеме, приведенной на рис. 39.

Ill

Если же необходимо измерить мощность в каждой фазе (А, В или С) трехфазной цепи, то необходимо в каждую фазу включить свой ваттметр.

И з м е р е н и е р е а к т и в н о й м о щ н о с т и в трех­ фазной трехпроводной цепи при симметричной нагрузке может быть выполнено одним ваттметром, схема включе­ ния которого приведена на рис. 40. Чтобы получить зна­ чение реактивной мощности во всех трех фазах, нужно

но- и трехфазного тока производится с помощью счетчи­ ков индукционной системы. Схемы включения этих счет­ чиков в сеть подобны схемам включения ваттметров для измерения активной мощности в одно- и трехфазной це-. пях.

И з м е р и т е л ь н ы е т р а н с ф о р м а т о р ы . Изме­ рительные трансформаторы применяют для того, чтобы:

1) достигнуть безопасности при электрических изме­ рениях в цепях с высоким напряжением;

2) расширить пределы измерения измерительных при­ боров.

Различают два вида измерительных трансформато­ ров: трансформаторы напряжения и трансформаторы тока. Трансформаторы напряжения применяют на уста­ новках с высоким напряжением, которое трансформиру­ ется на низкое. Принцип работы трансформатора напря­ жения такой же, как силового трансформатора неболь­ шой мощности. Первичная обмотка трансформатора напряжения включается через высоковольтные предо­ хранители на шины высокого напряжения; вторичная об­ мотка через предохранители подключается к измеритель­ ным приборам. Один зажим вторичной обмотки однофаз­ ного трансформатора напряжения (или нулевая точка у трехфазного трансформатора напряжения) и металличе­ ский корпус трансформатора заземляются, что делается для безопасности в случае пробоя изоляции между высо­ ко- и низковольтной обмотками. Вторичное напряжение для всех измерительных трансформаторов стандартом установлено 100 в.

К измерительным трансформаторам напряжения па­ раллельно подключают вольтметры, катушки напряже­ ния ваттметров, счетчиков, фазометров. В паспортной табличке трансформатора напряжения указывают дан-

112

ные трансформатора, в том числе его класс точности. Указывается также максимальная нагрузка по мощности включаемых измерительных приборов, сверх которой трансформатор будет выходить из установленного ему класса точности.

Плавкие предохранители на первичной и вторичной обмотках трансформатора должны защищать трансфор­ матор от ненормальных режимов, их выбирают по номи­ нальным данным трансформатора напряжения.

Трансформаторы тока применяют для преобразова­ ния как токов высокого напряжения в токи низкого на­ пряжения, так и токов низкого напряжения, но большой величины, в токи небольшой величины.

Вторичная обмотка трансформатора тока имеет но­ минальный ток 5 а. Трансформатор тока работает совер­ шенно в других условиях, чем трансформатор напряже­ ния. Первичная обмотка трансформатора тока включа­ ется последовательно с приемником энергии, ток которо­ го измеряется (у трансформатора напряжения первичная обмотка включается параллельно с приемником энер­ гии). Вторичная же обмотка замкнута на очень ма­ лое сопротивление токовых обмоток, включаемых после­ довательно (катушки амперметров, токовые катушки счетчиков, ваттметров, фазометров). Таким образом, вторичная обмотка трансформатора тока почти замкнута накоротко, так как сопротивления катушек амперметров очень малы.

Трансформаторы тока работают с малыми значения­ ми магнитной индукции в стальном сердечнике при почти короткозамкнутой вторичной обмотке. Магнитный поток сердечника создается разностью потоков от действия первичной и вторичной обмоток.

У трансформатора тока часто первичной обмоткой является сама токоведущая шина. Размыкание вторич­ ной цепи (холостой ход трансформатора тока) совершен­ но недопустимо, так как при этом сильно возрастает маг­ нитный поток в сердечнике и усиливается его нагрев, а вторичная э.д. с. достигает высоких напряжений, .опас­ ных для персонала.

При таком режиме работы трансформатор тока бы­ стро выходит из строя и сгорает. В случае обрыва цепи, ведущей от трансформатора тока к амперметру, чтобы сохранить трансформатор тока, нужно перемкнуть его

вторичные выводы. Во вторичной обмотке трансформато­ ра тока нельзя ставить предохранители, так как обрыв вторичной цепи трансформатора тока недопустим.

Один зажим вторичной обмотки трансформатора тока

§ 9. ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Электроизоляционные материалы предназначены изо­ лировать токоведущие части электрических машин, элек­ трических линий передачи, электропечей от земли и друг от друга, когда токоведущие части присоединены к раз­ личным полюсам или фазам источника энергии.

На электропечных установках применяют следующие виды изоляционных материалов:

1) жидкие диэлектрики — трансформаторное масло, которое заливают в трансформаторы, дроссели и масля­ ные высоковольтные выключатели;

2)керамические изоляторы — высоковольтные изоля­ торы из фарфора, устанавливаемые в распределительных устройствах высокого напряжения;

3)слюдяные материалы — листовой миканит и изо­ ляционные втулки и шайбы из миканита;

4)пластические массы — гетинакс, текстолит, асбоце­

для изоляции обмоток трансформаторов, бумага кабель­ ная, изоляционные ленты, прессшпан, асбест листовой

иасбестовый шнур, пропитанная древесина;

6)изоляция из полиэтилена — изоляция проводов;

7)изоляционные эмали и лаки.

Основные показатели изоляционных материалов сле­ дующие: а) электрическая прочность — предельное зна­ чение напряжения, которое может выдержать данный ди­ электрик; б) удельное сопротивление изоляционного ма­ териала (диэлектрика). Любой изоляционный материал не является абсолютным непроводником, так как имеет определенное конечное сопротивление, поэтому через

114

Т а б л и ц а 4

Электрическая прочность и удельное сопротивление

изоляционный материал протекает весьма малый ток, называемый током утечки. Ток утечки через изоляцию определяется по закону Ома делением приложенного к изоляции напряжения на сопротивление изоляции. Ток утечки может проходить через толщину изоляции (объ­ ем) и может протекать по поверхности. В связи с этим различают объемное удельное сопротивление, или сопро­ тивление 1 см3 материала, и поверхностное сопротивле­ ние — сопротивление материала площадью 1 см2.

В табл. 4 приводятся характеристики диэлектриков, применяемых на электропечах.

Приведенные в табл. 4 материалы, за исключением фарфора, все гигроскопичны, т. е. насыщаются влагой, в результате чего их электрическая прочность резко сни­ жается. Поэтому в эксплуатации на эти материалы не должны попадать вода и влага. Резко ухудшают работу изоляции пыль и грязь, поэтому во время холодных ре­ монтов электропечи электрододержатели обдувают сжа­ тым воздухом, а высоковольтные изоляторы и изолято­ ры вторичных выводов трансформатора печи тщательно очищают от пыли и грязи.

Особое внимание уделяется трансформаторному мас­ лу, которое в процессе работы от действия температуры

и соприкосновения с воздухом увлажняется и окисляет­ ся, в результате чего его изоляционные качества снижа­ ются. Контроль за маслом во время эксплуатации и при­ нимаемые меры сохранения масла в норме рассмотрены ниже.

§ 10. ПОЛУПРОВОДНИКИ

В настоящее время полупроводники особенно распро­ странены в электротехнических установках, в том числе и на электропечах, где их применяют как выпрями­ тели переменного тока в постоянный и как приборы, уп­ равляющие процессом плавки в системе автоматическо­ го регулирования.

представляют собой нелинейные сопротивления 1 и обла­ дают свойством односторонней проводимости, т. е. сво­ бодно пропускать ток в одном направлении (прямом на­ правлении) и почти не пропускать ток в обратном направлении, что характеризуется вольт-амперной ха­ рактеристикой полупроводникового вентиля (рис. 41, а) . Следовательно, в прямом направлении сопротивление вентиля очень мало, а в обратном направлении слишком велико.

В р—я-переходе рассматривают область проводимо­ сти типа п (первая буква латинского слова отрицатель­ ный) и область проводимости типа р (первая буква ла­ тинского слова положительный). В области п ток созда­ ется движением электронов, а в области р движением положительных зарядов — «дырок» (незамещенная элек-

1 Нелинейными называются сопротивления, величина которых из­ меняется при изменении напряжения сети и зависимость тока от напряжения выражается криволинейной характеристикой.

116

троном межатомная связь). Движение носителей тока — электронов и дырок в полупроводниках происходит толь­ ко при наличии напряжения на полупроводнике. Преоб­ ладающее значение в этом движении имеют электроны,

Рис. 41. Полупроводниковый вентиль:

а— вольт-амперная характеристика; б — условные

обозначения

поэтому рассматриваемые вентили называют также электронными полупроводниками. Условное обозначение полупроводника приведено на рис. 41,6.

(рис. 42). На пластине чистой красной меди Си при высо­ кой температуре получают тонкий слой закиси меди (СигО), который является полупроводником, обладаю­ щим свойством пропускать ток от слоя закиси меди к медному основанию, причем пленка закиси меди, связан­ ная с медной пластиной, благодаря диффузии атомов ме­ ди в последующий слой закиси меди становится обла­ стью с электронной проводимостью, а последующий слой

117

закиси приобретает дырочную проводимость (на рис. 42 обозначен р).

Катодом является медь, анодом •— металлическая пла­ стина, плотно примыкающая к закиси меди. Это плотное примыкание достигается с помощью изолированного

Рис. 44. Однополупериодное выпрямление

сходство с купроксным вентилем. На стальную или алю­ миниевую пластину обычно круглой формы наносят слой селена, сверху которого очень тонкий слой из сплава оло­ ва и кадмия. Проводящее направление получается от стали (алюминия) к сплаву олова с кадмием. Селеновый элемент имеет более Еысокое допустимое напряжение, чем купроксный.

Из подготовленных пластин путем последовательного (а в некоторых случаях и параллельного) соединения со­ бирают столбики.

118

Т а б л и ц а 5

индия к германию. Германиевый вентиль допускает боль­ шую плотность тока и имеет высокий к. п. д., но не вы­ держивает температуру выше 70—80° С. Германий окис­ ляется на воздухе, поэтому вентиль герметически закрыт кожухом.

К р е м н и е в ы й в е н т и л ь . По своей конструкции он сходен с германиевым. К тонкой пластинке весьма чисто­

119