Основы электротехники

1. Основы электротехники

ОАО «СИЛОВЫЕ МАШИНЫ»
ЭНЕРГИЯ НА РЕЗУЛЬТАТ
Основы электротехники

2.

Электрический ток проводимости – это
явление направленного движения носителей
электрического заряда в веществе или в
вакууме.
Электричество служит для передачи энергии,
так как в приемниках электроэнергия
преобразуется в другие виды энергии.
Электрический ток наблюдать человек не
может, а о наличии тока он судит по
сопровождающим этот ток явлениям.

3. Электрическая цепь

Совокупность
устройств
для
получения,
передачи,
преобразования
использования электроэнергии.
Источники:
а) электрогенераторы
б) химические источники
в) альтернативные источники
Преобразователи:
а) трансформаторы
б) статические
Средства передачи:
а) ЛЭП
б) кабели
Потребители:
а) электродвигатели
б) металлургия
в) бытовые потребители
и

4. Что такое электрический ток

Направленное движение электрически заряженных частиц, сопровождаемое
магнитным полем.
I
в проводниках
в электролитах
+
электрон
-
ион
Обязательным условием возникновения электрического тока является
замкнутая электрическая цепь.

5. Виды тока

Постоянный - ток, направление и величина которого не меняются во
времени.
Переменный ток - это ток, величина и направление которого меняются во
времени.
Пульсирующий ток
Постоянный ток
Переменный ток

6. Величина тока

Определяется величиной заряда, проходящего через поперечное сечение
проводника в единицу времени т.е. в 1секунду.
Единицей измерения величины (силы) тока является Ампер (А). Определяется на
основании электродинамического взаимодействия проводников с током.
Величина (сила) тока равна 1А если через поперечное сечение проводника за 1
секунду проходит заряд в 1Кулон.
1 Кулон = 6,24151·1018 электронов
I
q
I
t
1Кл
1А
1с

7.

Плотность тока
Плотность тока – это отношение силы тока в проводнике I к площади
поперечного сечения проводника S.
I
J
S
[ J ] 1А/мм 2
Плотность тока определяет тепловую нагрузку проводников (проводов,
кабелей, шин и т.д.).

8. Электродвижущая сила (ЭДС)

ЭДС – численно равно работе сторонних сил по перемещению заряда внутри
источника. Потенциал.
Единицей измерения ЭДС является Вольт (В).
W
E
t
1Дж
1В
1с
Электрическое напряжение
Напряжение – численно равно работе по перемещению заряда на участке цепи.
Единицей измерения напряжения является Вольт (В).
W
U
t
1Дж
1В
1с

9. Электрическое сопротивление

Физическая
величина,
характеризующая
свойство
элемента
цепи
препятствовать прохождению электрического тока.
Единицей измерения электрического сопротивления является Ом.
l
R
S
Ом мм 2
[ ] 1
м
Удельное электрическое сопротивление ρ – свойство материала из
которого изготовлен проводник.
Металл
ρ
Серебро
0,016
Медь
0,0175
Золото
0,023
Алюминий
0,027

10. Электрическая проводимость

Способность тела проводить электрический ток, а также физическая величина,
характеризующая эту способность и равная величине обратной электрическому
сопротивлению. Величина обратная сопротивлению, называется проводимостью.
g = 1/r (Cм) Сименс

11. Закон Ома R=U/I

Закон Ома для участка цепи :
I=U/R
Закон Ома для полной цепи :
I=E/(r+R)

12. Последовательное соединение

При последовательном соединение все элементы связаны друг с
другом так, что включающий их участок цепи не имеет ни одного узла.
Ветвь электрической цепи – это участок цепи, вдоль которого проходит
один и тот же ток и который состоит из последовательно соединенных
элементов. Узел электрической цепи – место соединения трех и более
ветвей. Контур цепи – любой замкнутый путь, который можно обойти,
перемещаясь по нескольким её ветвям.
Rэкв R1 R2 R3 ... Rn

13. Параллельное соединение

При параллельном соединение все входящие в цепь элементы
объединены двумя узлами и не имеют связей с другими узлами.
1
Rэкв
1 1 1 ... 1
R1
R2
R3
Rn

14. Смешанное соединение проводников

Является
совокупностью
любых
комбинаций
последовательного
и параллельного соединений, причём в состав этих соединений могут
входить как отдельные элементы, так и более сложные составные участки.

15. Законы Кирхгофа

1ый з-н (для узла) – сумма токов в узле равна нулю
I 0
2ой з-н (для контура) – сумма ЭДС в контуре равна сумме
падений напряжения на участках контура
E IR

16. Работа электрического тока

Работа
электрического
тока
показывает,
совершена
электрическим
полем
при
какая
перемещении
работа
была
зарядов
по
проводнику.
W=IUt
Мощность - величина, характеризующая скорость, с котором
происходит преобразование энергии, или скорость, с которой
совершается работа.
P=I2R=U2/R

17. Мощность тепловыделения

Электрический ток представляет собой направленное движение
электрически заряженных частиц. При столкновении движущихся частиц
с ионами или молекулами вещества кинетическая энергия движущихся
частиц передается ионам или молекулам, вследствие чего происходит
нагревание
проводника.
Таким
образом,
преобразуется в тепловую.
Q=I2Rt
электрическая
энергия

18. ЭЛЕКТРОИЗОЛЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Электроизоляционные материалы – диэлектрики.
Электрическая прочность Епр диэлектрика – та наименьшая напряженность
электрического поля, при которой начинается пробой ( зависит от
температуры и влажности диэлектрика, от длительности воздействия
напряжения, от толщины слоя диэлектрика, при переменном напряжении
меньше).
Пробой диэлектрика может протекать в форме теплового или чисто
электрического процесса.

19. Переменный ток

Электрический ток, который периодически изменяется по величине
и направлению.

20. Получение однофазного переменного тока

Такой ток получают от генераторов переменного тока.
Схема простейшего генератора переменного тока

21.

Получение трехфазного
переменного тока
В технике широкое применение находит трехфазный переменный ток.
Трехфазным ток - система, состоящая из трех однофазных токов одинаковой
частоты, сдвинутых по фазе на одну треть периода друг относительного друга и
протекающих по трем проводам. Трехфазный ток получают при помощи
трехфазного генератора, создающим три электродвижущие силы, сдвинутые по фазе
на угол 120°.

22.

Схема простейшего генератора трехфазного
переменного тока
Фаза А
Фаза В
Фаза С

23. Период и частота переменного тока

Период - время, в течение которого переменный ток совершает полный
цикл изменений по величине и направлению ( T )
Частота переменного тока — число периодов в секунду ( f )

24. Виды соединения генераторов с нагрузкой

звезда – звезда с нулевым проводом
звезда – звезда без нейтрального провода
треугольник – треугольник
звезда – треугольник и треугольник – звезда

25. Линейные токи и фазные напряжения

Линейные токи – это ток протекающий по линейному проводу.
Фазные напряжения на генераторе – это напряжения, приложенные к
обмоткам генератора UAO, UCO, UBO, а напряжения фаз нагрузки – это
напряжения на соответствующих сопротивлениях UaO1, UbO1, UcO1

26. Фазные токи

Фазные токи – это токи, протекающие в фазах генератора или нагрузки.
Следует
отметить,
что
фазные
и
линейные
в треугольнике равны, так же как фазные и линейные токи в звезде.
напряжения

27. Линейные провода

Соединительные провода между началами фаз нагрузки и началами фаз
генератора называют линейными проводами.

28. Мощность переменного тока

Основной величиной при электрических расчетах является средняя, или
активная, мощность. Ее определяют по формуле:
Ра=IфUфcosφ
Iф - фазное значение тока
Uф - фазное значение напряжения
φ - угол сдвига фаз между током и напряжением

29. Мощность трехфазной системы

При равномерной нагрузке трехфазной системы мощность, потребляемая
каждой фазой, одинакова, поэтому мощность всех трех фаз рассчитывается по
формуле:
Ра=3IфUфcosφ

30.

Мощность трехфазного
переменного тока
Активную мощность трехфазного переменного тока при соединении звездой и
треугольником определяют по формуле:
Ра=1,73IлUлcosφ
Ток опережает
напряжение
Ток отстает от
напряжения

31. Виды измерительных приборов

Измерительный прибор - средство измерений, дающее возможность
непосредственно отсчитывать значения измеряемой величины. Выделяют
следующие виды:
электромеханические:
магнитоэлектрические;
электромагнитные;
электродинамические;
электростатические;
ферродинамические;
индукционные;
магнитодинамические;
электронные;
термоэлектрические;
электрохимические.
Школьный стрелочный вольтметр

32. Трансформатор

Статическое электромагнитное устройство, имеющее две или более
индуктивно
связанных
предназначенное
для
обмоток
на
преобразования
каком-либо
посредством
магнитопроводе
и
электромагнитной
индукции одной или нескольких систем (напряжений) переменного тока в одну
или несколько других систем (напряжений) переменного тока без изменения
частоты переменного тока.
Силовой трансформатор ОСМ 0,16 кВа

33. Принципы работы трансформатора

Работа трансформатора основана на двух базовых принципах:
изменяющийся во времени электрический ток создаёт изменяющееся во
времени магнитное поле
изменение магнитного потока, проходящего через обмотку, создаёт ЭДС в
этой обмотке (электромагнитная индукция)

34. Двигатель постоянного тока

Электрическая машина, машина постоянного тока, преобразующая
электрическую энергию постоянного тока в механическую энергию.
Устройство простейшего коллекторного
двигателя постоянного тока с двухполюсным
статором и двухполюсным ротором

35. Схема двигателя постоянного тока

36. Асинхронная машина. Понятие

Электрическая машина переменного тока, частота вращения ротора которой
не
равна
частоте
обмотки статора.
вращения
магнитного
поля,
создаваемого
током

37. Асинхронная машина. Составные части

Имеет статор и ротор, разделённые воздушным зазором. Её активными
частями являются обмотки и магнитопровод (сердечник); все остальные части —
конструктивные,
обеспечивающие
необходимую
прочность,
охлаждение, возможность вращения.
Ротор и статор асинхронной машины 0,75 кВт,
1420 об/мин, 50 Гц, 230-400 В, 3,4-2,0 А
жёсткость,

38.

Асинхронная машина.
Принцип действия
На обмотку статора подаётся переменное напряжение, под действием которого
по этим обмоткам протекает ток и создаёт вращающееся магнитное поле. Магнитное
поле воздействует на обмотку ротора и по закону электромагнитной индукции
наводит в ней ЭДС. В обмотке ротора под действием наводимой ЭДС возникает ток.
Ток в обмотке ротора создаёт собственное магнитное поле, которое вступает во
взаимодействие с вращающимся магнитным полем статора. В результате на каждый
зубец магнитопровода ротора действует сила, которая, складываясь по окружности,
создаёт вращающий электромагнитный момент, заставляющий ротор вращаться.

39.

Электромагнитная схема асинхронной
машины, направления токов
и электромагнитного при работе
в двигательном режиме

40. Способы управления асинхронным двигателем

реостатный — изменение частоты вращения АД с фазным ротором путём
изменения сопротивления реостата в цепи ротора, кроме того это увеличивает
пусковой момент
частотный — изменение частоты вращения АД путём изменения частоты
тока в питающей сети, что влечёт за собой изменение частоты вращения поля
статора. Применяется включение двигателя через частотный преобразователь
переключение обмоток со схемы «звезда» на схему «треугольник» в
процессе пуска двигателя, что даёт снижение пусковых токов в обмотках
примерно в три раза, но в то же время снижается и момент
импульсный — подачей напряжения питания специального вида (например,
пилообразного)
введение
добавочной
э.д.с
согласно
или
противонаправлено
с частотой скольжения во вторичную цепь

41. Способы управления асинхронным двигателем

изменение числа пар полюсов, если такое переключение предусмотрено
конструктивно (только для к.з. роторов)
изменение амплитуды питающего напряжения, когда изменяется только
амплитуда (или действующее значение) управляющего напряжения.
Тогда
вектора
напряжений
управления
и
возбуждения
остаются
перпендикулярны (автотрансформаторный пуск)
фазовое управление характерно тем, что изменение частоты вращения
ротора достигается путём изменения сдвига фаз между векторами напряжений
возбуждения и управления
амплитудно-фазовый способ включает в себя два описаных способа
включение в цепь питания статора реакторов
индуктивное сопротивление для двигателя с фазным ротором.

42. Коэффициент полезного действия

Характеристика эффективности системы (устройства, машины) в отношении
преобразования или передачи энергии.

43. Электрический привод

Электромеханическая система для приведения в движение исполнительных
механизмов
рабочих
машин
и
управления
этим
осуществления технологического процесса.
Функциональная схема
движением
в
целях

44. Заземление

Заземление — преднамеренное электрическое соединение какой-либо точки
сети, электроустановки или оборудования с заземляющим устройством.
Защитное
заземление
—
заземление,
выполняемое
в
электробезопасности.
Заземление
Схема защитного заземления
целях

45. Рабочее заземление и защитное зануление

Рабочее (функциональное) заземление — заземление точки или точек
токоведущих частей электроустановки, выполняемое для обеспечения работы
электроустановки (не в целях электробезопасности).
Защитное
зануление
в
электроустановках
напряжением
до 1 кВ — преднамеренное соединение открытых проводящих частей с
глухозаземленной
нейтралью
генератора
или
трансформатора
в
сетях
трехфазного тока, с глухозаземленным выводом источника однофазного тока, с
заземленной точкой источника в сетях постоянного тока, выполняемое в целях
электробезопасности.

46. Электроэнергетика

Отрасль энергетики, включающая в себя производство, передачу и
сбыт электроэнергии. Электроэнергетика является наиболее важной отраслью
энергетики, что объясняется такими преимуществами электроэнергии перед
энергией других видов, как относительная лёгкость передачи на большие
расстояния, распределения между потребителями, а также преобразования в
другие виды энергии (механическую, тепловую, химическую, световую и др.).
Отличительной
чертой
электрической
энергии
является
практическая
одновременность её генерирования и потребления, так как электрический ток
распространяется по сетям со скоростью, близкой к скорости света.

47. Качество электрической энергии

Степень соответствия параметров электрической энергии их установленным
значениям.
В
свою
очередь,
параметр
электрической
энергии
—
величина,
количественно характеризующая какое-либо свойство электрической энергии. Под
параметрами электрической энергии понимают напряжение, частоту, форму кривой
электрического тока.
Качество электрической энергии является составляющей электромагнитной
совместимости, характеризующей электромагнитную среду.

48. Показатели и нормы качества в электрической энергии

В России показатели и нормы качества электрической энергии в электрических
сетях систем электроснабжения общего назначения переменного трёхфазного и
однофазного тока частотой 50 Гц в точках, к которым присоединяются
электрические сети или электроустановки потребителей устанавливаются ГОСТ
Р 54149-2010 «Электрическая энергия. Совместимость технических средств
электромагнитная.
Нормы
качества
электроснабжения общего назначения».
электрической
энергии
в
системах

49. Законодательная база

С
связи
с
развитием
рыночных
отношение
в электроэнергетике электроэнергию следует рассматривать не только как
физическое явление, но и как товар, который должен соответствовать
определённому качеству и требованиям рынка.
Федеральный
ответственность
закон
«Об
энергосбытовых
электроэнергетике»
определяет
организаций
поставщиков
и
электроэнергии перед потребителями за надёжность обеспечения их
электрической энергией и её качество в соответствии с техническими
регламентами и иными обязательными требованиями.

50. Требования к персоналу (рабочие специальности)

Правила по охране труда при эксплуатации электроустановок
утвержденные приказом Минтруда и соц.развития
№ 328Н от 24.07.2013 г.
На основании правил
разрабатывается локальный
документ Общества
Приказ ОАО «Силовые машины» №
91 от 12.03.2015
О назначении комиссий для проведения проверки
знаний норм и правил работы
в электроустановках
(список профессий)
наладку, техническое обслуживание , ремонт,
управление режимом работы электроустановок)
Группа электробезопасности:
II – V, до и выше 1000 В
Ремонтный персонал
На основании
Приказа создаются
комиссии
Общая комиссия
Силовых машин
Электротехнический персонал
(организующий и осуществляющий монтаж,
(обеспечивающий наладку и испытание
электрооборудования)
Группа электробезопасности:
не ниже III, до и выше 1000 В
Комиссии по
подразделениям
Электротехнологический персонала
(в технологическом процессе составляющей частью
является электрическая энергия)
Группа электробезопасности: II – III,
до 1000 В

51. Последовательность действий при поражении электрическим током

Получение электротравмы