1. Дать понятие коэффициента мощности. Охарактеризовать причины возникновения низкого коэффициента мощности.

Коэффициент мощности (cos ) —безразмерная физическая величина, которая характеризуется отношение активной мощности к полной.

Низкий коэффициент мощности соответствует нагрузке примерно 35 -45% от номинальной мощности электродвигателя. Низкий коэффициентом является следствие:

1. Недоиспользованность мощности строительных машин и механизмов, технологического оборудования и электродвигатели

2. Наличие холостого хода в следствие плохой конструкции оборудования или плохой организации оборудования.

3. Завышенной мощностью установленных электродвигателей.

4. Перегрузка электродвигателей.

5. Работа трансформаторов с малой загрузкой.

6. Применение люминесцентных ламп имеющее в цепи индуктивное сопротивление при отсутствии компенсирующих устройств.

2. Описать способы повышения коэффициента мощности и причины его понижения.

Средний коэффициент мощности должен быть не ниже 0,92-0,95%, уменьшение коэффициента допускается в частных случаях при согласовании с энергосистемой. Работы по повышению коэффициента разрабатываются на основе анализа режимов работы оборудования в соответствии с руководящими указаниями. Наиболее целесообразным мероприятием для повышения мощности можно считать:

1. Установку электродвигателей в соответствии с требованиями мощностью и требуемого типа.

2. Замену недогруженных двигателей на менее мощные.

3. Сокращение холостых ходов в зависящих от технологического производства, за счет приближении ручной пусковой аппаратуры или кнопочных станций к рабочим местам.

4. Переключение обмотки статора с треугольника на звезду для слабо загруженных асинхронных двигателей. Переключение рекомендуется при нагрузках двигателей не выше 45-50% от номинальной если это допустимо по условию пусковой момента.

5. Установка конденсаторов (генераторов реактивной мощности)

Низкий коэффициентом является следствие:

1. Недоиспользованность мощности строительных машин и механизмов, технологического оборудования и электродвигатели

2. Наличие холостого хода в следствие плохой конструкции оборудования или плохой организации оборудования.

3. Завышенной мощностью установленных электродвигателей.

4. Перегрузка электродвигателей.

5. Работа трансформаторов с малой загрузкой.

6. Применение люминесцентных ламп имеющее в цепи индуктивное сопротивление при отсутствии компенсирующих устройств.

3. Перечислите наиболее целесообразные мероприятия для повышения мощности.

Повышение электрической мощности может быть достигнуто через различные мероприятия, которые можно классифицировать по категориям: увеличение производства электроэнергии, оптимизация распределения и использования энергии, а также внедрение новых технологий и модернизация существующих систем. Вот основные из них:

1. Увеличение производства электроэнергии: строительство новых электростанций, расширение существующих электростанций.

2. Оптимизация распределения и использования энергии: модернизация электрических сетей, снижение потерь в сетях.

3. Управление спросом на электроэнергию: тарифные системы и стимулирование энергосбережения, развитие систем управления энергопотреблением.

5. Использование передовых технологий

4. Дать понятие ограничение холостого хода для повышения мощности. Описать роль датчиков.

Ограничение холостого хода для повышения мощности подразумевает настройку двигателя, при которой минимальные обороты холостого хода устанавливаются на более высокий уровень, чем стандартные. Эта мера может быть использована для улучшения работы двигателя в условиях, когда требуется мгновенное увеличение мощности или когда необходимо поддерживать определенный уровень мощности в специфических условиях эксплуатации. Электрические датчики используются для измерения и контроля различных физических величин, таких как температура, давление, влажность, свет, движение и другие параметры. Они преобразуют эти величины в электрические сигналы, которые могут быть обработаны и проанализированы для управления процессами, автоматизации систем и обеспечения безопасности. Такие датчики широко применяются в промышленности, медицине, бытовой технике, автомобилестроении и других областях для повышения эффективности, точности и надежности работы различных устройств и систем.

5. Описать принцип работы конденсаторной установки. Для чего её используют.

Конденсаторная установка — это устройство, используемое в электрических системах для компенсации реактивной мощности и улучшения качества электрической энергии. Основной принцип её работы основан на способности конденсаторов накапливать и отдавать электрический заряд, что позволяет компенсировать индуктивную реактивную мощность, генерируемую потребителями, такими как электродвигатели и трансформаторы.

Конденсаторная установка подключается параллельно нагрузке и обеспечивает реактивную мощность, противоположную по фазе индуктивной реактивной мощности нагрузки. Когда индуктивная нагрузка потребляет реактивную мощность из сети, конденсаторная установка отдает реактивную мощность обратно в сеть. Это происходит за счёт того, что конденсаторы накапливают заряд в периоды, когда напряжение достигает максимума, и отдают его, когда напряжение падает. Таким образом, конденсаторная установка компенсирует индуктивную реактивную мощность, снижая общий ток в сети и уменьшая потери.

6. Описать конструктивные особенности и нюансы параметров конденсаторной установки с точки зрения экономической целесообразности.

Установка конденсаторов в щитка 380 вольт выгодно экономически, так как дает дополнительную экономию на потерях в кабелях. В шкафах конструкция упрощается и становится экономически выгоднее. Также целесообразно в некоторых случаях использовать статические компенсаторы, например в сварочных аппаратах, в данном случае компенсатор встречается параллельно первичной обмотке. Нецелесообразно применять в электричестве электроустановках конденсаторов с номинальным напряжением выше чем напряжение сети. Важным является контроль за напряжением на конденсаторе.

7. Охарактеризовать применение различных схем подключения конденсаторных установок на практике.

1. Последовательное подключение

Характеристика: конденсаторы включаются последовательно с нагрузкой.

Основная цель – улучшение коэффициента мощности отдельных потребителей.

Применение: в высоковольтных линиях передачи для регулирования напряжения и компенсации реактивной мощности. При применении последовательно с индуктивными нагрузками, чтобы снизить реактивные потери.

Преимущества: улучшение напряжения на конце линии, снижение потерь энергии.

Недостатки: сложность в управлении, возможность резонансных явлений.

2. Параллельное подключение (шунтирующее)

Характеристика: конденсаторы подключаются параллельно к нагрузке или шинам распределительной сети. Широко используемая схема для компенсации реактивной мощности.

Применение: В низковольтных и высоковольтных распределительных сетях для улучшения коэффициента мощности. В промышленных предприятиях и коммерческих зданиях.

Преимущества: простота в управлении и установке. Широкий диапазон мощностей и напряжений.

Недостатки: требуется защита от перенапряжений и коротких замыканий.

3. Гибридные схемы

Характеристика: комбинируют последовательное и параллельное подключение конденсаторов. Могут включать активные элементы для управления параметрами сети.

Применение: в сложных электрических сетях, где требуется гибкость в компенсации реактивной мощности и регулировании напряжения, в сетях с переменной нагрузкой.

Преимущества: возможность динамической компенсации реактивной мощности. Повышение надежности и стабильности сети.

Недостатки: более высокая стоимость и сложность в реализации, необходимость сложных систем управления.

8. Перечислите проблемы искажения формы напряжения и тока

Искажение формы напряжения и тока вызваны нелинейными нагрузками могут быть вызваны следующими проблемами:

1. На двигателях переменного тока наблюдается вибрация. Повышение потерь за счет вибрации приводит к перегреву и повышенному износу изолята, что значительно сокращает срок службы.

2. В трансформаторах возникает повышенное потери в стали и в меди, что может привести к повреждению обмоток. Присутствии постоянного постоянной составляющей в токе приводит к насыщенному магнитопровода и растут намагнитите намагничивания.

3. Конденсаторы страдают от перегрева, что снижают срок службы

9. Охарактеризовать принцип действия колебательного контура.

Колебательный контур — это замкнутая электрическая цепь, состоящая из катушки и конденсатора. Это наиболее простая из электрических систем, в которой могут происходить свободные гармонические электромагнитные колебания. Допустим, есть идеальный конденсатор, мы зарядим его до максимума с помощью источника тока, то есть создадим между его обкладками разность потенциалов U₀, на верхней обкладке стал «+», а на нижней - «-». В таком положении конденсатор нейтрален для остальных участников цепи, однако, внутри его диэлектрика существует электрическое поле и внутри заряды взаимодействуют между собой. В этот момент энергия конденсатора максимальна и равна EC_m. Подсоединим к конденсатору идеальную катушку (рис. 2). После присоединения электроны с нижней обкладки стремятся попасть обратно на верхнюю, ведь оттуда их силой утащили на нижнюю, когда заряжали конденсатор. Система зарядов стремится вернутся к состоянию электрического равновесия, и тут присоединили катушку. Электроны с нижней обкладки рванулись через провод катушки — к верхней обкладке конденсатора, но не могут мгновенно туда проскочить. Т. к. катушка обладает индуктивностью, а движущиеся электроны — это ток, значит, вокруг него магнитное поле, и чем больше электронов входит в катушку, тем большее магнитное поле. Когда все электроны с нижней обкладки конденсатора окажутся внутри катушки — ток в ней будет максимальным I_m. Энергия электрического поля в диэлектрике между его обкладками равно нулю, но вся эта энергия заключена в магнитном поле катушки EL_m. Дальше магнитное поле катушки начинает уменьшаться и в катушке возникает вихревые токи, которые выталкивают заряды на конденсатор. Когда все электроны попадают на верхнюю обкладку конденсатора магнитное поле катушки стремится к нулю, а конденсатор в этот момент заряжен противоположно, но разность потенциалов конденсатора по-прежнему будет равна U₀ и электроны по-прежнему устремляются в катушку. Состоялся полный цикл одного колебания. Период колебания будет зависеть от ёмкости конденсатора и индуктивности катушки: .