Электроматериаловедение
9. Свойства проводниковых материалов
Различные металлы и, конечно, сплавы из них, относятся к твердым проводниковым материалам. Немного рассмотрим свойства, которые имеют твердые проводниковые материалы. Известно, что свободные электроны являются носителями электрических зарядов в металлах. Они движутся беспорядочно при отсутствии внешнего электрического поля. В одном определенном направлении свободные электроны в проводнике начинают движение под действием электрического поля, образуя в последствии электрический ток. Свойство металлов объясняется хорошей проводимостью электрического тока, а это значит металл обладает большой плотностью свободных электронов. Малое удельное сопротивление имеют химически чистые металлы. Как правило, сплавы по сравнению с чистыми металлами обладают большим удельным сопротивлением. Известно, что с повышением температуры сопротивление металлов увеличивается. Производя расчеты с целью выбора проводниковых материалов это необходимо учитывать, так как они нагреваются во время прохождения по ним электрического тока. Различают проводниковые материалы по механическим свойствам: прочность при растяжении, изгибании, твердость, и т.п. При конструировании и проектировании электроустановок учитывают эти свойства. Химические свойства учитывают при выборе и применении проводниковых материалов. Например, если проводники требуется использовать в условиях повышенной влажности, то их помещают в герметические оболочки или даже в некоторых случаях защищают антикоррозионными покрытиями. Также выбирая проводники важно учитывать свойство соединения путем сварки и пайки
Электрические машины
9. Машина постоянного тока — электрическая машина, предназначенная для преобразования механической энергии в электрическую постоянного тока (генератор) или для обратного преобразования (двигатель). Машина постоянного тока обратима.
Машина постоянного тока образуется из синхронной обращённой конструкции, если её якорь снабдить коллектором, который в генераторном режиме играет роль выпрямителя, а в двигательном — преобразователя частоты. Благодаря наличию коллектора по обмотке якоря проходит переменный ток, а во внешней цепи, связанной с якорем, — постоянный.
Принцип действия
Машина постоянного тока может работать в двух режимах: двигательном и генераторном.
Электродвигатели постоянного тока стоят почти на каждом автомобиле, это стартер, электропривод стеклоочистителя, вентилятор «печки» и др.
В роли индуктора выступает статор, на котором расположена обмотка. На неё подаётся постоянный ток, в результате чего вокруг неё создаётся постоянное магнитное поле. Обмотка ротора состоит из проводников, запитанных через коллектор. В результате на них действуют пары сил Ампера, которые вызывают вращающий момент. Направление сил определяется по правилу «буравчика». Однако этот вращающий момент способен повернуть ротор только на 180 градусов, после чего он остановится. Чтобы это предотвратить, используется щёточно-коллекторный узел, выполняющий роль переключателя полюсов и датчика положения ротора (ДПР).
В генераторе индуктором также является статор, создающий постоянное магнитное поле между соответствующими полюсами. При вращении ротора, в проводниках обмотки якоря, перемещающихся в магнитном поле, по закону электромагнитной индукции наводится ЭДС, направление которой определяется по правилу правой руки. Переменная ЭДС обмотки якоря выпрямляется с помощью коллектора, через неподвижные щетки, посредством которых обмотка соединяется с внешней сетью.
Классификации
Различают следующие виды машин постоянного тока:
по наличию коммутации:
с коммутацией (обычные);
без коммутации (униполярный генератор и униполярный электродвигатель);
по типу переключателей тока:
с коллекторными переключателями тока (с щёточно-коллекторным переключателем);
с бесколлекторными переключателями тока (с электронным переключателем (вентильный электродвигатель)).
по мощности:
микромашины — до 500Вт;
малой мощности — 0,5-10 кВт;
средней мощности — 10-200 кВт;
большой мощности — более 200 кВт.
в зависимости от частоты вращения:
тихоходные — до 300 об./мин.;
средней быстроходности — 300—1500 об./мин.;
быстроходные — 1500-6000 об./мин.;
сверхбыстроходные — более 6000 об./мин.
по расположению вала:
горизонтальные;
вертикальные.
Электрические аппараты
9. Конта́ктор —электромагнитный аппарат, предназначенный для частых дистанционных включений и выключений силовых электрических цепей в нормальном режиме работы.
Широко применяются одно- и двухполюсные контакторы постоянного тока и трёхполюсные контакторы переменного тока. К контакторам из-за частых коммутаций (число циклов включения-выключения для контакторов разной категории изменяется от 30 до 3600 в час) предъявляются повышенные требования по механической и электрической износостойкости. Контакторы как постоянного, так и переменного тока содержат: электромагнитную систему, контактную систему, состоящую из подвижных и неподвижных контактов, дугогасительную систему, систему блок-контактов (вспомогательные контакты, переключающие цепи сигнализации и управления при работе контакторов). В отличие от автоматических выключателей контакторы могут коммутировать только номинальные токи, они не предназначены для отключения токов короткого замыкания.
Контро́ллер — многоступенчатый, многоцепной коммутационный аппарат с ручным управлением, предназначенный для изменения схемы главной цепи электрического двигателя или цепи возбуждения, включения и выключения электрической цепи с возможностью одновременно производить сложные переключения схемы управления с помощью одной рукоятки (маховика).
Барабанные контроллеры применяются для управления электрическим двигателем до 60 кВт (включение, выключение, изменение направления вращения и частоты вращения) при редких включениях (до 240 включений в час). Недостатком барабанного контроллера является невысокая износостойкость.
Конструкция барабанного контроллера
Барабанный контроллер состоит из вращающегося вала и группы неподвижных контактов. На изолированном валу крепятся металлические сегменты разного размера, расположенные под разными углами друг к другу и являющиеся подвижными контактами контроллера. Отдельные сегменты могут быть электрически соединены между собой. Неподвижные контакты (контактные пальцы) крепятся на неподвижном основании и изолированы друг от друга. Каждый контактный палец соответствует сегменту вращающейся части контроллера. К ним подключаются внешние проводники. При повороте вала контактные пальцы соприкасаются с сегментами в последовательности, определяемой взаимным расположением, размерами сегментов и наличием соединений между ними.
Кулачковый контроллер
Управляется с помощью рычага, число включений в час достигает 600. Особенностью является то, что включение происходит за счёт пружины, а выключения за счет кулачка, поэтому контакты разводятся даже при сваривании.
Плоский контроллер
Предназначены для плавного регулирования поля возбуждения крупных генераторов и для пуска двигателей большой мощности, так как имеют много ступеней для переключения. Управляется с помощью винтов, которые приводятся в движение с помощью электрического двигателя через червячную передачу. При ремонтных работах контроллер приводится в движение вручную, с помощью рукоятки. Недостаток — малая износостойкость.
Пускатель электромагнитный (магнитный пускатель) — это низковольтное электромагнитное (электромеханическое) комбинированное устройство распределения и управления предназначенное для пуска и разгона электродвигателя до номинальной скорости, обеспечения его непрерывной работы, отключения питания и защиты электродвигателя и подключенных цепей от рабочих перегрузок. Пускатель представляет собой контактор, комплектованный дополнительным оборудованием: тепловым реле, дополнительной контактной группой или автоматом для пуска электродвигателя, плавкими предохранителями.
Магнитный пускатель (реверсивная сборка) представляет собой два трёхполюсных контактора, укреплённых на общем основании и сблокированных механической или электрической блокировкой, исключающей возможность одновременного включения контакторов.
Магнитный пускатель, контактор или реле имеют силовые и блокировочные контакты. Силовые используются для коммутации мощной нагрузки; блок-контакты — в управляющей цепи.
Электромагнитные реле управления
|
|
|
Реле́ - электрический аппарат, предназначенный для коммутации электрических цепей (скачкообразного изменения выходных величин) при заданных изменениях электрических или не электрических входных величин. Релейные элементы (реле) находят широкое применение в схемах управления и автоматики, так как с их помощью можно управлять большими мощностями на выходе при малых по мощности входных сигналах; выполнять логические операции; создавать многофункциональные релейные устройства; осуществлять коммутацию электрических цепей; фиксировать отклонения контролируемого параметра от заданного уровня; выполнять функции запоминающего элемента и т. д. |
Классификация реле
Реле классифицируются по различным признакам: по виду входных физических величин, на которые они реагируют; по функциям, которые они выполняют в системах управления; по конструкции и т. д. По виду физических величин различают электрические, механические, тепловые, оптические, магнитные, акустические и т.д. реле. При этом следует отметить, что реле может реагировать не только на значение конкретной величины, но и на разность значений (дифференциальные реле), на изменение знака величины (поляризованные реле) или на скорость изменения входной величины.
Устройство реле
Реле обычно состоит из трех основных функциональных элементов: воспринимающего, промежуточного и исполнительного.
Воспринимающий (первичный) элемент воспринимает контролируемую величину и преобразует её в другую физическую величину.
Промежуточный элемент сравнивает значение этой величины с заданным значением и при его превышении передает первичное воздействие на исполнительный элемент.
Исполнительный элемент осуществляет передачу воздействия от реле в управляемые цепи. Все эти элементы могут быть явно выраженными или объединёнными друг с другом.
Воспринимающий элемент в зависимости от назначения реле и рода физической величины, на которую он реагирует, может иметь различные исполнения, как по принципу действия, так и по устройству. Например, в реле максимального тока или реле напряжения воспринимающий элемент выполнен в виде электромагнита, в реле давления – в виде мембраны или сильфона, в реле уровня – в вице поплавка и т.д.
По устройству исполнительного элемента реле подразделяются на контактные и бесконтактные.
Контактные реле воздействуют на управляемую цепь с помощью электрических контактов, замкнутое или разомкнутое состояние которых позволяет обеспечить или полное замыкание или полный механический разрыв выходной цепи.
Бесконтактные реле воздействуют на управляемую цепь путём резкого (скачкообразного) изменения параметров выходных электрических цепей (сопротивления, индуктивности, емкости) или изменения уровня напряжения (тока).
Электроснабжение
9. Электрическая сеть состоит из разных элементов имеющих каждый свое назначение и конструктивное выполнение. Каждый из участков электрической сети характеризуется одинаковым набором параметров (r, x, g, b, Kt ).
r – актривное сопротивление, Ом;
x – реактивное сопротивление, Ом;
g – активная проводимость, См;
b – реактивная проводимость, См;
Kt – коэффициент трансформации.
Параметры отражают характерные свойства элементов сети и различаются только количественно.
Для количественного определения свойств элементов электрической сети составляется схема замещения. На ней указывают все параметры, определяющие состояние электрической сети. Схемы замещения сети составляются из схем замещения отдельных элементов, они отличаются от принципиальных схем соединения этих элементов.
Принципиальные схемы соединений (схемы коммутации) нужны только для определения направления передачи электрической энергии и степени резервирования питания потребителей. В них каждый элемент сети имеет изображение, отражающее его действие в решении задачи электроснабжения.
Схема замещения сети составляется для выполнения расчетов рабочих режимов. Каждый элемент сети в ней может отражаться несколькими подэлементами.
При характеристике симметричных рабочих режимов схемы замещения составляются на одну фазу трехфазной сети, общей является нейтраль цепи.
Потери активной мощности отражаются активными сопротивлениями (r) или проводимостями (g). Потери реактивной мощности отражаются реактивными (индуктивными) сопротивлениями или проводимостями. Генерация реактивной мощности отражается отрицательными реактивными емкостными сопротивлениями или проводимостями.
Различают продольные и поперечные ветви схем замещения. Продольными называются ветви, по которым проходит ток нагрузки. Потери мощности в этих ветвях определяются нагрузочным током.
Поперечными называются ветви, которые включены на полное напряжение (непосредственно соединены с нейтралью схемы). Потери мощности в этих ветвях определяются подведенным напряжением.
Особо отражается на схемах замещения явление трансформации. Это относится к сетям, состоящим из участков разных номинальных напряжений и рассматриваемых вместе.
Элемент трансформации отражает факт изменения параметров режима - напряжений и токов. Значения полной мощности при этом не изменяются (потери в трансформаторах отражаются другими элементами схемы).
Особыми являются и элементы, отражающие работу потребителей и пунктов питания. Они отражают факт потребления и генерации мощности, их представляют активными элементами схемы – нагрузками. При этом генерация мощности рассматривается как отрицательная нагрузка. Совокупность нагрузок определяет режим сети.
Техническая эксплуатация и обслуживание и электромеханического оборудование
9.
Воздушная линия электропередачи (ВЛ) — устройство, предназначенное для передачи или распределения электрической энергии по проводам, находящимся на открытом воздухе и прикреплённым с помощью траверс (кронштейнов), изоляторов и арматуры к опорам или другим сооружениям (мостам, путепроводам).
устройства ВЛ
Провода
Траверсы
Изоляторы
Арматура
Опоры
Грозозащитные тросы
Разрядники
Заземление
Секционирующие устройства
Волоконно-оптические линии связи (в виде отдельных самонесущих кабелей, либо встроенные в грозозащитный трос, силовой провод)
Вспомогательное оборудование для нужд эксплуатации (аппаратура высокочастотной связи, ёмкостного отбора мощности и др.)
Элементы маркировки высоковольтных проводов и опор ЛЭП для обеспечения безопасности полётов воздушных судов. Опоры маркируются сочетанием красок определённых цветов, провода — авиационными шарами для обозначения в дневное время. Для обозначения в дневное и ночное время суток применяются огни светового ограждения.