Тема 1. Общие сведения об электрических аппаратах

Предмет и задачи курса. Общие определения и классификация электрических аппаратов. Роль электрических аппаратов при производстве, передаче и распределении электроэнергии. Требования, предъявляемые к электрическим аппаратам. Материалы, применяемые в аппаратостроении [1], [3,ч.2], [ 4].

Вопросы для самопроверки

1. Что изучает курс «Электрические аппараты»?

2. Определение электрического аппарата.

3. Классификация электрических аппаратов по назначению.

4. Классификация по исполнению защиты от воздействия окружающей среды.

5. Общие требования, предъявляемые к электрическим аппаратам.

6. Требование к надежности электрического аппарата.

7. Зависимость интенсивности отказов электроаппаратов от времени эксплуатации.

8. Применение проводниковых материалов в аппаратостроении.

9. Применение магнитных материалов в аппаратостроении.

10. Применение изоляционных материалов в аппаратостроении.

11. Применение полупроводниковых материалов в аппаратостроении.

Тема 2. Правила выполнения и анализа электрических схем

Классификация электрических схем. Обозначения электрических аппаратов и их элементов. Условные буквенно-цифровые обозначения (БЦО) в электрических схемах. Условные графические обозначения (УГО) в электрических схемах: устройства коммутационные и контактные соединения, линии, текстовая информация. Правила техники чтения электрических схем.

Тема 3. Режимы работы электроприемников и электрической сети

Схемы включения электроприемников в сетях с различными режимами нейтрали источников. Нормальные и аварийные режимы работы цеховой электрической сети и электроприемников.

Тема 4. Основы теории электрических аппаратов

Электродинамические силы в электрических аппаратах

Общие сведения об электродинамических усилиях (ЭДУ), возникающих в электрических аппаратах. Силы, действующие на проводник с током: в витке, в катушке, рядом с ферромагнитной массой. Электродинамические усилия при переменном токе. Понятие о механическом резонансе [1, гл.1], [4].

Вопросы для самопроверки

1. Причины возникновения электродинамических усилий в электрических аппаратах.

2. Последствия воздействия ЭДУ на электрические аппараты.

3. Понятие электродинамической стойкости электрического аппарата.

4. Основные способы расчета ЭДУ.

5. Направление сил на линейные проводники с токами одинакового и противоположного направления.

6. ЭДУ в проводниках переменного сечения.

7. ЭДУ в проводниках, расположенных под углом друг к другу.

8. ЭДУ в кольцевом витке и между кольцевыми витками (в катушках).

9. ЭДУ между проводником с током и ферромагнитной массой.

10. Зависимость ЭДУ от времени при синусоидальном токе.

11. Соотношение между электромагнитными силами на постоянном и переменном токе

12. ЭДУ при трехфазном токе.

13. Понятие механического резонанса и его последствия.

Нагрев электрических аппаратов

Причины, вызывающие нагрев электрических аппаратов. Особен­ности процесса нагрева электрического аппарата в установившихся и переходных режимах. Допустимые температуры нагрева проводников и электрических аппаратов [1, гл.2; 3, гл.4; 4].

Вопросы для самопроверки

1. Причины нагрева электрических аппаратов.

2. Влияние нагрева на работу электрического аппарата. Нагрев деталей электрических аппаратов из проводниковых и диэлектрических материалов.

3. Способы передачи тепла от нагретого тела. Уравнение теплового баланса.

4. Тепловой баланс проводника в режиме длительного нагрева. Решение уравнения теплового баланса.

5. Постоянная времени нагрева. Общее понятие.

6. Изменение температуры проводника в кратковременном и повторно-кратковременном режиме.

7. Общее понятие продолжительности включения (ПВ).

8. Определение допустимого тока в длительном режиме и в режиме короткого замыкания. Тепловой импульс. Термическая устойчивость.

Электрические контакты в электрических аппаратах

Определение электрического контакта и контактного сопротивления. Переходное сопротивление контакта. Факторы, влияющие на величину контактного сопротивления. Конструктивное выполнение контактов и условия их работы. Материалы, применяемые для кон­тактных соединений. Герметичные контакты (герконы и герсиконы) [1, гл.3], [4].

Вопросы для самопроверки

1. Понятие электрического контакта и контактного соединения. Классификация контактов по возможному перемещению.

2. Требования, предъявляемые к электрическим контактам.

3. Понятие контактного сопротивления, чем оно обусловлено?

4. От чего зависит величина контактного сопротивления? Классификация контактов в зависимости от формы контактирования.

5. Контактное сопротивление различных проводниковых материалов.

6. Опишите процесс спекания контактов в случае их окисления.

7. Схемное изображение коммутирующих контактов: размыкающие, замыкающие, с ручным возвратом, с выдержкой времени, проскальзывающие.

8. Изображение на принципиальных схемах контактов различных электрических аппаратов (автоматические выключатели, магнитные пускатели, рубильники, реле).

9. Применение болтовых соединений.

10. Неразмыкаемые контакты передвижных токоприемников и подвижных частей электрических аппаратов.

11. Основные конструкции контактов. Требования, предъявляемые к коммутирующим (разрывным) контактам. Классификация разрывных контактов по конструктивному исполнению.

12. Особенности работы контактов при включении.

13. Особенности работы контактов при отключении.

14. Причины износа электрических контактов при размыкании и замыкании.

15. Понятие "провала" контактов.

16. Выполнение и преимущества самоустанавливающихся контактов.

17. Выполнение и преимущества перекатывающихся контактов.

18. Контакты с двумя разрывами на фазу.

19. Выполнение и преимущества сдвоенной контактной системы.

20. Розеточная контактная система. Изображение в электрических схемах.

21. Материалы, применяемые для изготовления контактов.

22. Магнитоуправляемые герметичные контакты (герконы). Конструкция и область применения.

Основы теории горения и гашения электрической дуги

Физические процессы, протекающие при возникновении дугового разряда. Способы гашения дуги. Электрическая дуга постоянного тока и условия ее гашения. Гашение дуги переменного тока при активной, индуктивной и емкостной нагрузке [1, гл.4], [3 ч. 1, гл.5], [4].

Вопросы для самопроверки

1. Условия возникновения дугового разряда.

2. Два вида электронной эмиссии, сопровождающей дуговой разряд.

3. Условия гашения дуги.

4. Особенности гашения дуги низкого и высокого напряжения.

5. Распределение напряжения по длине дуги.

6. Статическая вольт-амперная характеристика дуги на постоянном токе.

7. Семейство вольт-амперных характеристик при различной длине дуги.

8. Уравнение баланса напряжений в электрической цепи с дугой.

9. Точки устойчивого и неустойчивого горения дуги.

10. Возникновение перенапряжений при гашении дуги постоянного тока.

11. Способы уменьшения перенапряжений.

12. Вольт-амперная характеристика дуги на переменном токе.

13. Процесс гашения дуги при отключении активной и индуктивной нагрузки.

14. Движение дуги в магнитном поле. Магнитное дутье.

15. Влияние скорости движения дуги на ее гашение.

16. Гашение дуги в продольных щелях, в дугогасительной решетке.

17. Выполнение и материалы дугогасительных решеток.

18. Гашение дуги за счет растяжения и охлаждения дуги.

Электромагнитные механизмы

Особенности расчета магнитных цепей электроаппаратов на пос­тоянном и переменном токе. Тяговые характеристики электромагнитных механизмов (ЭММ). Способы замедления и ускорения срабатывания электромагнитных механизмов. Расчет обмоток катушек электромагнитных механизмов. Пересчет обмоточных данных [1,гл.5], [3;ч.1], [4].

Вопросы для самопроверки

1. Применение электромагнитных механизмов.

2. Основные части электромагнитного механизма.

3. Особенности выполнения магнитопроводов на переменном токе.

4. Назначение короткозамкнутых витков на магнитопроводах переменного и постоянного тока.

5. Классификация электромагнитных механизмов.

6. Статическая тяговая характеристика электромагнитного механизма.

7. Коэффициент возврата и способы его регулирования.

8. Динамическая характеристика ЭММ при срабатывании.

9. Составляющие времени срабатывания и отпускания ЭММ.

10. Способы замедления срабатывания и отпускания ЭММ.

11. Конструктивное выполнение катушек ЭММ.