Задачи для подготовки к экзамену зимней сессии 2007/2008 учебного года по курсу "электрические и электронные аппараты (часть 1)" Основная литература

Р.- Электрические и электронные аппараты: Учебник для вузов/ Под ред. Ю. К. Розанова. - 2-е изд., испр. и доп. - М.: Информэлектро, 2001.

Ч.- Чунихин А. А. Электрические аппараты: Общий курс. Учебник для вузов. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1988.

Т - "Основы теории электрических аппаратов" под ред. проф. И. С. Таева. М.: Высшая школа, 1987. П.

БДС - Г. В. Буткевич, В. Г. Дегтярь, А. Г. Сливинская Задачник по электрическим аппаратам, М.: Высшая школа, 1987.

Перечень задач экзаменационного типа

БДС 2.1.8, 2.1.12, 2.2.24, 2.3.11, 2.3.14

БДС 1.2.14, 1.2.15, 1.2.19, 1.2.21, 1.1. 21, 1.1. 24, 1.1. 15

БДС 4.1.1 , 4.1.8 , 2.2.23

Р. 1.2. Контрольные вопросы 8.10.12

Дополнительные типовые задачи не встречающиеся в задачнике и учебнике Дополнительная типовая задача 02.01.

Правила устройства электроустановок (п. 1.7.126) рекомендуют проверять поперечное сечение проводников S в соответствии с неравенством

S  I*t^1/2 /k

Где I - ток корокого замыкания, t - время отключения защитного аппарата (верхняя граница, регламентированная ПУЭ).

Найти коэффициент k для проводника из алюминия (соприкасающегося с изоляцией бутиловой резины) при начальной температуре 75 C и допустимой максимальной температуре в конце короткого замыкания 220 C.

РЕШЕНИЕ

Квадратичный импульс плотности тока алюминия при температуре 75 C равен 0.6*10 ¹⁶ А ² с/м ⁴, а для температуры 220 C значение квадратичного импульса плотности тока 1.5*10 ¹⁶ А ² с/м ⁴ . (см. БДС Рис.П8).

Тогда допустимое значение квадратичного импульса плотности тока есть

[j²*t]_доп = 1.5*10 ¹⁶  - 0.6*10 ¹⁶  = 0.9*10 ¹⁶ А ² с/м ⁴

Возведя в квадрат исходное граничное равенство, приведенное в условии задачи, получим

S² = I²*t/k².

Из определения плотности тока следует, что j²=I²/S² и потому имеем

k²=[j²*t]_доп 

Теперь, подставляя значение [j²*t]_доп = 0.9*10 ¹⁶ , найдем искомое значение

k= [0.9*10 ¹⁶ ] ^1/2 = 0.95*10 ⁸ А с^1/2 /м² = 95 А с^1/2 /мм² .

Дополнительная типовая задача 02.02

Найти допустимое значение Джоулева интеграла, воздействующего на проводник задачи 1 при сечении S= 4 мм2 .

РЕШЕНИЕ

В задаче 01 получено равенство

S² = I²*t/k² из которого следует, что

I²*t = S²*k²

Используя найденное значение k² = 0.9*10 ¹⁶ А² с /м ⁴, рассчитаем искомое значение

[I²*t]_доп = 0.9*10 ¹⁶ * (4*10^-6)² = 0.14*10⁶ А² *c.

Дополнительная типовая задача 02.03.

Изолированный поливинилхлоридом защитный проводник из стали имеет начальную температуру 30 C и конечную допустимую температуру при коротком замыкании 250 C.

Найти коэффициент k для формулы ПУЭ, приведенной в дополнительной типовой задаче 01.

ОТВЕТ: k= 63 А с^1/2 /мм² .

УКАЗАНИЕ. Воспользуйтесь кривой адиабатического нагрева для стали (БДС Рис.П8).

Дополнительная типовая задача 03.01.

Допустимая температура воздуха внутри распределительного шкафа T_ВВ = 55C. Температура воздуха в помещении, где находится шкаф может достигать значения T_О = 25C.

Найти допустимую мощность потерь в электрических аппаратах и шинопроводах, расположенных в шкафу, размеры которого равны: высота H =2000 мм, ширина L = 700 мм, глубина D = 400 мм, если коэффициенты теплопередачи от воздуха к стенке и от стенки к воздуху одинаковы и равны 15 Вт/(м²C).

Решение.

Теплопередача от внутреннего воздуха к стенкам шкафа описывается формулой Ньютона и потому тепловой поток направленный изнутри к стенкам шкафа есть

P =  k_ТВ S_ТП ( T_ВВ - T_СТ ),

где T_СТ - температура стенки шкафа,  k_ТВ ‑коэффициент теплопередачи от внутреннего воздуха к стенке.

Пройдя сквозь металлическую стенку этот же тепловой поток передается окружающей среде так, что соблюдается уравнение Ньютона

P =  k_ТО S_ТП  ( T_СТ - T_О ),

где  k_ТО ‑ коэффициент теплопередачи от стенки к окружающему воздуху.

Исключив из двух полученных уравнений неизвестную величину T_СТ, найдем искомую допустимую мощность потерь

P =   S_ТП ( k_ТВ T_ВВ - k_ТО T_О )/2.

Поскольку

S_ТП = 2  H (L + D) = 2  2 (0.7 + 0.4) = 4.4 м²,

рассчитаем

P =  4.4  (15  55 - 15 25) / 2 = 990 Вт.