Mетодичка по эл.аппаратам гр.212

Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

ЗАПОРІЗЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ПРОГРАМА, КОНТРОЛЬНІ ЗАВДАННЯ ТА МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до їх вивчення та виконання з дисципліни «Електромеханічні апарати керування»

для студентів заочної форми навчання напрямку 6.05070201 – «Електромеханіка» з подальшим навчанням по спеціальності

«Електричні машини та апарати»

2013

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

2

Програма, контрольні завдання та методичні вказівки до їх вивчення та виконання з дисципліни «Електромеханічні апарати керування» для студентів заочної форми навчання напрямку 6.05070201 – «Електромеханіка» з подальшим навчанням по спеціальності «Електричні машини та апарати»/Укл.: О.Г. Стаценко, О.В. Близняков. – Запоріжжя: ЗНТУ, 2013.- 32с.

Укладачі: О.Г. Стаценко, доцент, к.т.н. О.В. Близняков, доцент, к.т.н.

Рецензент: Л.Б. Жорняк, доцент, к.т.н.

Відповідальний за випуск: Р.Е. Мохнач

Затверджено на засіданні кафедри

«Електричні апарати» , протокол № 6 від 16.01.2013 р.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

3

ЗМ І С Т

1.МЕТА ТА ЗАДАЧІ ДИСЦИПЛІНИ……………...……………4

2.ПРОГРАМА ДИСЦИПЛІНИ……………………………………5

3.КОНТРОЛЬНА РОБОТА………………………………..11

3.1Загальні вказівки до виконання контрольної роботи….11

3.2Завдання на контрольну роботу……………………….…..12

3.3Методичні вказівки до виконання контрольної роботи.12

4.МЕТОДИКА ВИБОРУ ЕЛЕКТРИЧНИХ АПАРАТІВ….15

4.1Загальні питання вибору апаратів…………………………15

4.2Вибір комутаційних електричних апаратів

керування……………………………………………….……19

4.3Вибір електричних апаратів захисту……………………….23

5.ПРИКЛАДИ ВИБОРУ ЕЛЕКТРИЧНИХ АПАРАТІВ….27

5.1Приклад вибору електричних апаратів для частих пусків АД……………………………………………………….27

5.2Приклад вибору електричних апаратів для нечастих пусків АД…………………………………………...30

Література……………………………………………………...34

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

4

1 М Е Т А Т А З А Д А Ч І Д И С Ц И П Л І Н И

Електричні апарати керування є одними з основних елементів керування електроприводами та засобів автоматизації виробництва. Без електричних апаратів неможливо уявити собі жодної, навіть найпростішої, схеми керування електродвигунами. Головною метою вивчення цієї дисципліни є одержання міцних знань, які б дозволили майбутньому інженеру кваліфіковано використовувати електричні апарати в конкретних схемах електропривода та автоматики, й привити студентам навички розрахункового та експериментального дослідження, проектування, конструювання та забезпечення технологічності конструкцій електричних апаратів керування (ЕАК).

Ураховуючи те, що час лекційних занять, а також самостійної роботи з даної дисципліни дуже обмежено, виконання студентами лабораторних робіт повинно доповнювати матеріал, який розглядається на лекціях.

Дисципліна «ЕАК» базується на попередніх дисциплінах: фізика, вища математика, теоретичні основи електротехніки, електричні машини. В результаті вивчення дисципліни студент повинен:

з н а т и:

-принципи дії та будову контакторів постійного та змінного струму, магнітних пускачів тиристорних та гібридних контакторів, автоматичних повітряних вимикачів, запобіжників;

-мету та задачі розрахунку елементів струмоведучого контуру ЕАК, дугогасних пристроїв різного принципу дії,

вм і т и:

-розраховувати будь який елемент струмоведучого контуру, дугогасних пристроїв з вільною дугою в повітрі, щільовими камерами, дугогасною решіткою;

-вибрати ЕАК для вмикання керування та захисту та інших споживачів електричної енергії.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

5

2 П Р О Г Р А М А ТА М ЕТО ДИ Ч Н І В К А З ІВ К И ДО Т ЕМ К У РС У

Мета та задачі курсу.

Види апаратів управління та умови їх роботи.

Ряди номінальних струмів, номінальних напруг. Класифікація електричних апаратів керування (Е А К). Перспективи розвитку.

Методичні вказівки

При вивчені даного розділу студенту треба засвоїти які апарати з великої різноманітності електричних апаратів відносяться до апаратів керування та чому.

На прикладах схем керування та захисту асинхронних двигунів та двигунів постійного струму переконатися у великій різноманітності та конкретному використанні апаратів керування.

Рекомендована література: [1] с. 5 - 14

Питання для самоперевірки

1.Які апарати називаються електричними апаратами керування та які функції вони виконують?

2.Зобразіть та поясніть роботу схеми вмикання та захисту асинхронного двигуна з коротко-замикаючим ротором.

Еквівалентні довготривалі струми в різних режимах роботи. Розрахунок струмоведучого контуру апаратів керування.

Методичні вказівки

Чітко засвоїти необхідність розрахунку та методику розрахунку еквівалентних довготривалих струмів. Знати вихідні дані для розрахунку, мету розрахунку та методику розрахунку таких елементів струмоведучого контуру як струмопідвідні шини, контактні затискачі шинних виводів та внутрішніх з’єднань, комутуючих контактів.

Рекомендована література: [1] с. 32 - 35; 23 - 31; 36-44.

Питання для самоперевірки

1.Для яких режимі роботи та чому необхідно розрахунок еквівалентних довготривалих струмів?

2.Яка мета та задачі розрахунку елементів струмоведучого контуру?

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

6

Електромагнітні контактори та пускачі. Призначення, основні параметри, категорії застосування, будова та схема вмикання, основні вузли та їх призначення.

Методичні вказівки

Основні питання достатньо повно викладені в рекомендованій літературі.

Рекомендована література: [1] с.75-83; [3] с.120-148; [4] с.308-336.

Питання для самоперевірки

1.В чому принципова різниця між контакторами постійного та змінного струму?

2.Основні вузли контактора та магнітного пускача і їх призначення.

3.Переваги і недоліки електромагнітного приводу постійного та змінного струмів.

4.Що таке «розтин» та «провал» контактів? Як вони обираються і для чого вони потрібні.

Системи магнітного дуття. Послідовне та паралельне дуття, галузі застосування. Особливості дуття на змінному струмі. Дугогасні камери. Характерні закономірності процесів та залежності.

Методичні вказівки

Звернути увагу на порівняльну характеристику систем послідовного та паралельного магнітного дуття. При розгляді процесів гасіння дуги в дугогасних решітках звернути увагу на те, що ефективність гасіння дуги змінного струму в 7 - 8 разів вища . ефективності гасіння дуги постійного струму та розібратися в фізиці цього явища.

Рекомендована література: [1] с. 83 - 95; [3] с. 149 - 166.

Питання для самоперевірки

1.В яких випадках доцільно застосовувати систему послідовного або паралельного магнітного дуття?

2.Чому дугогасну решітку не можна застосовувати при частих вмиканнях та відключеннях електричних ланцюгів?

3.По якому критерію розпізнають вузькощилинні та широкощилинні дугогасні камери?

4.Чому у магнітних пускачах застосовуються мостикові контакти?

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

7

Розрахунок дугогасних пристроїв (ДП) постійного струму. Відновлювальна міцність, характерні її залежності від

визначаючих факторів. Розрахунок дугогасних пристроїв змінного струму. Використання ЕВМ для розрахунку дугогасних пристроїв.

Методичні вказівки

При проектуванні дугогасного пристрою після прорахування різних варіантів дугогасних пристроїв необхідно обґрунтовано вибрати найбільш ефективний ДП, який мав би мінімальні габарити, меншу вартість, мінімальний час гасіння дуги.

Рекомендована література: [1] с. 95 - 126; [3] с. 167 - 190; [3] с. 204 - 230, [2] с.128-183.

Питання для самоперевірки

1.Умови гасіння дуги постійного струму, змінного струму.

2.Які фактори впливають на напругу дуги при гасінні дуги постійного струму в різноманітних дугогасних пристроях?

3.Від яких факторів залежить початкова відновлювальна міцність та швидкість росту міцності при гасінні дуги змінного струму?

Ерозія та зношення контактів. Зношення при вібрації контактів, мостова та дугова ерозія. Розрахунок зношення та провалу контактів. Електромагнітний привід. Види привідних електромагнітів, які застосовуються, їх характеристика. Оптимізація електромагнітних приводів.

Форсування електромагнітних приводів постійного струму.

Методичні вказівки

Розрахунок зношення контактів ЕАК проводиться по емпіричним формулам. Тому при виборі тієї або іншої емпіричної формули для розрахунку необхідно переконатися, що умови експерименту на основі якого вона отримана відповідає умовам апарата який Ви проектуєте (величини номінального струму, матеріал контактів, режими роботи та ін.)

Рекомендована література: [1] с. 126 - 139; [3] с. 230 - 249; [4] с. 317 -331, [3] с. 191-204.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

8

Питання для самоконтролю

1.В якому випадку відбувається більший знос контактів ЕАК: при вмиканні чи вимиканні?

2.Які методики використовуються для розрахунку зносу контактів?

3.Переваги та недоліки електромагнітних приводів змінного струму.

4.Яким чином робочий повітряний зазор між якорем та осердям електромагнітів впливає на конструкцію електромагнітних приводів постійного та змінного струмів?

Рідкометалеві та герметизовані контакти.

Синхронні контактори. Тиристорні комутаційні апарати змінного та постійного струму.

Методичні вказівки

При вивченні цієї теми звернути увагу на принципи дії, конструкції, переваги та недоліки вивчених апаратів. На технічні та економічні аспекти проблеми створення синхронних контакторів. На основі аналізу переваг ЕАК навчитися робити вірний вибір апаратів для конкретного застосування в конкретних умовах експлуатації.

Рекомендована література: [1] с. 146 - 160, 164 - 173; [4] с. 455 - 461.

Питання для самоконтролю

1.Які переваги та недоліки мають рідкометалеві контактори?

2.Назвати проблеми створення синхронних контакторів.

3.Яке призначення тиристорних станцій керування?

4.Які переваги та недоліки мають тиристорні контактори на змінному та постійному струмі?

Гібридні контактори. Схеми на постійному та змінному струмі. Вітчизняні серії гібридних контакторів та пускачів.

Техніко - економічний аналіз контактних, тиристорних та гібридних комутаційних апаратів.

Методичні вказівки

При вивченні цієї теми чітко з’ясувати, що у гібридних апаратах суттєво вище комутаційна зносостійкість (в 20 - 50 разів) ніж у контактних за рахунок суттєвого зниження часу горіння дуги.

Однак дуга у гібридних контакторів повністю не вилучається, що не дозволяє застосовувати їх у вибухонебезпечних середовищах.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

9

Рекомендована література: [1] с. 160 – 164, [10] с. 5-82.

Питання для самоконтролю

1.Принципова відмінність гібридних контакторів змінного та постійного струмів.

2.Порівняйте контактні, гібридні та тиристорні контактори по:

а) комутаційній зносостійкості б) механічної зносостійкості в) експлуатаційним витратам

г) економії активних матеріалів.

Автоматичні повітряні вимикачі, будова, основні вузли та їх призначення, варіанти їх улаштування та характеристики.

Розчеплювачі автоматів. Улаштування та розрахункові співвідношення електромагнітних, теплових, напівпровідникових, магнітострикційних, термомагнітних розчеплювачів. Селективність захисту.

Методичні вказівки

Основні питання достатньо повно викладені в рекомендованій літературі.

Рекомендована література: [1] с. 188-211; [3] с. 263-288; [4] с. 531-545.

Питання для самоконтролю

1.Які переваги та недоліки мають теплові розчеплювачі?

2.На яких принципах побудовані електромагнітні, теплові, термомагнітні, магнітострикційні та напівпровідникові розчеплювачі?

3.На яких принципах будується селективний захист що здійснюється автоматами?

Швидкодіючі автомати. Електродинамічні автомати. Автомати гасіння магнітного поля. Вибір автоматів.

Методичні вказівки

Особливу увагу звернути на методику вибору автоматів для електроустаткування. А також на принципи створення швидкодіючих автоматів.

Рекомендована література: [1] с. 211-229; [3] с. 288-309;[4] с. 545-552.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

10

Питання для самоконтролю

1.На яку складову часу спрацювання автомата впливають при створенні швидкодіючих автоматів?

2.Методика вибору автоматів.

Плавкі запобігачі. Процеси при їх роботі. Принципи улаштування. Дугогасні середовища запобігачі. Матеріали плавких вставок. Конструкції запобігачі низької напруги. Розрахунок плавких запобігачів. Узгодження характеристик запобігача та об’єкта, який захищається.

Методичні вказівки

Матеріал цієї теми достатньо повно викладено в [6].

Рекомендована література: [1] с. 229-242; [3] с. 310-329; [4] с. 504-515.

Питання для самоконтролю

1.Як узгодити характеристики об’єкту, який захищається, та запобіжника?

2.Чому плавкі вставки запобіжників мають змінний переріз?

3.Що таке «металургійний ефект» що застосовується в запобіжниках?

4.З яких складових складається час спрацювання запобіжника?

Швидкодіючі запобіжники для захисту напівпровідникових установок. Вибір запобігачів для захисту: довго працюючого навантаження електродвигунів, напівпровідникових пристроїв. Розрахунок запобігачів для забезпечення селективності вимикання.

Методичні вказівки

Звернути особливу увагу на нову серію швидкодіючих запобіжників типу ПП, в яких у якості матеріалу плавких вставок використовується алюміній.

Рекомендована література: [2] с. 318-329; [6] с. 515-526

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com