1Lektsia_Osnovy_teorii_EA_Temy_2_1

1.

МДК 01.01
ЛЕКЦИЯ № 1
По профессиональному модулю
ПМ.01 ОРГАНИЗАЦИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ И РЕМОНТА
ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО И ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ
для специальности
среднего профессионального образования
13.02.11 Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического
оборудования (по отраслям)
Раздел 2. Электрические аппараты ( 58 ч.)
Тема 2.1. Основы теории электрических аппаратов.
Литература: Электрические аппараты: учеб.пособие для студ. Учереждений
сред.проф.образования/ О.В.Девочкин, В.В.Лохнин, Р.В.Меркулов, Е.Н.Смолин -3-е
изд.,стер. – М, Академия, 2012.-240 с. Стр.3-24.

2.

3.

Электрический аппарат - это электротехническое устройство
предназначенное для различных целей: включение и отключение
электрических цепей, контроль их состояния, управление, измерение и
защита электрических и неэлектрических объектов.
Классификация электрических аппаратов.
Многообразие видов аппаратов, выполнение ими функций и совмещение в
одном аппарате нескольких функций не позволяет строго классифицировать их по
одному признаку.
I) Классификация по назначению:
1) Коммутационные аппараты. Основное назначение - это включение,
отключение, переключение электрических цепей.
• рубильники
• пакетные переключатели
• различные переключатели
• автоматические выключатели
• предохранитель
Особенность : редкое включение, отключение.
2) Защитные аппараты. Основное назначение - это защита электрических
цепей от токов короткого замыкания и перегрузок.
• автоматические выключатели Ав • предохранитель Пв
• устройство защитного отключения УЗО

4.

3)Пускорегулирующие аппараты. Основная функция этих аппаратов это
управление электроприводами и другими потребителями электрической энергии. Их
еще называют аппараты управления (АУ).
• контакторы
• пускатели
• командо-контроллеры
• реостаты
Особенности: частое включение, отключение до 3600 раз в час т.е. 1 раз в сек.
4) Ограничивающие аппараты. Функцию ограничителя токов короткого
замыкания (ТКЗ) выполняют реакторы, а функцию перенапряжения (разрядники,
ограничители перенапряжения).
5) Контролирующие аппараты. Основная функция этих аппаратов заключается
в контроле за заданными электрическими и неэлектрическими параметрами.
• реле (тока, напряжения, сопротивления, газовые реле и т.д.)
• датчики (аналогично)
6) Измерительные аппараты. Основная функция - изолирование цепи
первичной коммутации (силовой цепи, цепи главного тока) от измерительных цепей,
они преобразуют контролирующий параметр в форму удобную для измерения
• трансформаторы тока
• трансформаторы напряжения
• делители напряжения
7) Регулирующие аппараты. Предназначены для автоматизации, стабилизации и
регулирования заданного параметра электрической цепи.

5.

II) Классификация по напряжению:
1) До 1000 В – 40, 220,380, 660В
2) Аппараты больше 1000 В – 1, 10, 35, 110, 220, 330, 500,750, 1150кВ.
III) Классификация по роду тока:
1) Постоянного тока
2) Переменного тока промышленной частоты (50-60Гц)
3) Переменного тока повышенной частоты (до 3 гигаГц)
IV) Классификация по степени защиты от попадания в электрические
аппараты инородных тел и защиты персонала от прикосновения с токоведущими и
подвижными частями, а также от попадания влаги. По ГОСТ 14054-80.
Степень защиты выражается условными буквенно-цифровыми обозначениями
(БЦО), которые приняты во всем мире- IP XX:
IP - международная степень защиты
XX - защита от попадания твердых тел и влаги.
Применительно к электрическим аппаратам существуют следующие виды исполнения:
1. Защищенные IP21, IP22 (не ниже).
2. Брызгозащищенные, каплезащищенные IP23-IP24
3. Водозащищеные IP55-IP56
4. Пылезащищеные IP64- IP66
5. Закрытое IP44 – IP54, у этих аппаратов внутренние пространство изолированно от
внешней среды
6. Герметичное IP67, IP68. Эти аппараты выполнены с особо плотной изоляцией от
окружающей среды.

6.

V) Классификация электрических аппаратов по принципу действия
По принципу действия электроаппараты разделяются в зависимости от
характера воздействующего на них импульса. Исходя из тех физических
явлений, на которых основано действие аппаратов, наиболее
распространенными являются следующие типы:
1. Коммутационные электрические аппараты для замыкания и
размыкания электрических цепей при помощи контактов, соединенных
между собой для обеспечения перехода тока из одного контакта в другой
или удаленных друг от друга для разрыва электрической цепи (рубильники,
переключатели и т.д.)
2. Электромагнитные электрические аппараты, действие которых
зависит от электромагнитных усилий, возникающих при работе аппарата
(контакторы, реле и т.д.).
3. Индукционные электрические аппараты, действие которых
основано на взаимодействии тока и магнитного поля (индуктивные реле).
4. Катушки индуктивности (реакторы, дроссели насыщения).

7.

Режимы работы электротехнических устройств
Номинальный режим работы - это такой режим, когда элемент
электрической цепи работает при значениях тока, напряжениях, мощности
указанных в техническом паспорте, что соответствует наивыгоднейшим
условиям работы с точки зрения экономичности и надежности
(долговечности).
Нормальный режим работы - режим, когда аппарат эксплуатируется
при параметрах режима незначительно отличающихся от номинального.
Аварийный режим работы - это такой режим, когда параметры тока,
напряжения, мощности превышают номинальный в два и более раз. В этом
случае объект должен быть отключен. К аварийным режимам относят
прохождение токов короткого замыкания, тока перегрузки, понижение
напряжения в сети.

8.

Выбор электрических аппаратов
Выбор электрических аппаратов представляет собой задачу, при решении
которой должны учитываться:
коммутируемые электрическим аппаратом токи, напряжения и мощности;
параметры и характер нагрузки — активная, индуктивная, емкостная, низкого
или высокого сопротивления и др.;
число коммутируемых цепей;
напряжения и токи цепей управления;
напряжение катушки электрического аппарата;
режим работы аппарата — кратковременный, длительный, повторнократковременный;
условия работы аппарата — температура, влажность, давление, наличие
вибрации и др.;
способы крепления аппарата;
экономические и массогабаритные показатели;
удобство сопряжения и электромагнитная совместимость с другими
устройствами и аппаратами;
стойкость к электрическим, механическим и термическим перегрузкам;
климатическое исполнение и категория размещения;
степени зашиты IP,
требования техники безопасности;
высота над уровнем моря;
условия эксплуатации.

9.

Токоведущие и контактные детали электрических аппаратов
Электрическое контактное соединение - функциональный узел, с помощью
которого соединяются две и более токоведущих детали для перехода тока из одной
детали в другую.
Контакт - место, где ток из одной детали переходит в другую
Контактные поверхности - поверхности, на которых осуществляется
электрический контакт
Разборный контакт (контактное соединение) -- это конструктивный узел,
предназначенный
только
для проведения электрического тока,
но не
предназначенный для коммутации (болтовое соединение “шин”, присоединение
проводника к зажиму).
Коммутирующие контакты - это конструктивный узел, предназначенный для
коммутации электрической сети (выключатель, контактор рубильник).
Скользящие контакты - разновидность коммутирующего контакта, у
которого одна деталь скользит относительно другой, но электрический контакт при
этом не нарушается (контакты реостата, щеточный контакт, шарнирный контакт,
проскальзывающий контакт).
Точечный контакт - контакт в одной физической площадке: сферасфера, сфера-плоскость-конус, конус-плоскость.
Линейный контакт - условное контактирование происходит по линии
(ролик-плоскость).
Поверхностный контакт - условное контактирование по поверхности.

10.

Переходное
сопротивление
–
резкое
увеличение
активного
сопротивления в месте перехода тока из одной детали в другую.
Контактное нажатие – усилие воздействия одной контактной
поверхности на другую.
Начальное контактное нажатие - усилие воздействия одной контактной
поверхности на другую при первом соприкосновении контактов.
Конечное контактное нажатие - усилие воздействия одной контактной
поверхности на другую при полностью включенных контактах.
Провал контактов - это расстояние, на которое перемещается подвижная
контактная
система
после
касания
контактов
(расстояние
на
которое перемещается контактная система, если неподвижную контактную
систему мысленно убрать).
В процессе эксплуатации контакт изнашивается (трение, выгорание части
контакта вследствие электрической дуги) и контактное нажатие снижается,
а значит увеличивается сопротивление контакта и возрастает опасность
сваривания. Поэтому провал контактов в процессе эксплуатации
контролируется. Допустимо уменьшение провала контактов на 50% от
начального значения приведенного в документации завода изготовителя.

11.

Раствор
контактов
–
наименьшее
расстояние
поверхностями полностью разомкнутых контактов
контактными
Износ - это разрушение рабочей поверхности коммутирующего контакта
в процессе работы, приводящее к изменению формы, размера, массы и к
уменьшению провала контактов.
Вибрация контактов (дребезг) - это явление периодического отскока и
последующего замыкания подвижной контактной системы засчет упругой
деформации неподвижной контактной системы (на расстояние 0.01 - 0.1 мм).
Процесс этот идет с затуханием (с затухающей амплитудой).
Термическая устойчивость контактов
- способность контактов
выдерживать в течении определенного времени большие токи не оплавляясь и
не свариваясь
Электродинамическая устойчивость контактов - их способность
контактов пропускать большие токи не размыкаться под действием
электродинамических усилий не снижая значительно контактного нажатия

12.

Вопрос 1. Основные понятия об электромагнитных механизмах и их
классификация.
Составной частью многих электрических аппаратов являются
электромагнитные
системы,
выполненные
обычно
в
виде
электромагнитных механизмов или устройств.
Электромагнитный механизм – это электромагнитная система,
подвижная часть которой совершает полезную работу при перемещении.
Причем это перемещение происходит вследствие изменения или
перераспределения
магнитного
потока
(электромагниты,
электромагнитные муфты и др.).
Электромагнитным устройством называют электромагнитную
систему, в обмотках которой при изменении и распределении магнитного
потока изменяется величина тока и напряжения (силовые измерительные
трансформаторы, дроссели, магнитные усилители и др.).

13.

Классификация Электромагнитных механизмов
Следовательно, электромагнитные механизмы предназначены для
преобразования магнитной энергии в механическую.
Электромагнитные механизмы классифицируются следующим
образом:
по способу действия – удерживающие, притягивающие;
по
тепловому
режиму
работы
–
механизмы
длительного,
кратковременного и повторно-кратковременного режима;
по току – постоянного и переменного тока;
по конструкции магнитопровода – с замкнутым магнитопроводом, с
разомкнутым магнитопроводом;
по способу включения катушки – с параллельной катушкой, с
последовательной катушкой.

14.

Требования предъявляемые к электромагнитным механизмам.
Катушка электромагнита должна:
• обеспечивать включение электромагнитного механизма в худших
условиях (нагретом состоянии и при пониженном напряжении);
• не перегреваться во всех режимах;
• быть минимальной по размеру и технологичной;
• механически прочной;
• иметь соответствующий класс изоляции согласно условиям
эксплуатации.
1.
2.
3.
При расчете электромагнита должны быть определены:
сопротивление,
число витков,
диаметр провода.

15.

Основные части и конструкции электромагнитных механизмов
Основными элементами электромагнитной системы являются:
1 - одна или 2- несколько обмоток ;
3 - магнитная цепь.
Рис 10.1 Конструкция элементов электромагнитных устройств:
а – магнитная цепь в виде тороида;
б - магнитная цепь в виде набора отдельных пластин

16.

В
электромагнитных
механизмах магнитная цепь
имеет подвижную часть (якорь
1). При перемещении якорь
совершает полезную работу и
притягивается к сердечнику 2.
Ярмо 3 – неподвижная часть
магнитной цепи, соединяющая
сердечник и якорь или несколько
сердечников; δ – расстояние
между якорем и сердечником,
называется рабочим воздушным
зазором.
Рис 10.2 Магнитная цепь
электромагнитного
механизма
Создаваемый обмоткой полный магнитный поток состоит из:
потока Ф – рабочий магнитный поток, который проходит вдоль всей
магнитной цепи лишь частично и замыкается по воздуху через расположенные
поблизости детали конструкции;
потока Фs – поток рассеяния, который растет с увеличением воздушного
зазора и повышением насыщения магнитной цепи;
потока Фδ – главный рабочий поток, который проходит через рабочий
воздушный зазор δ (именно этот поток обусловливает возникновение механических
сил, вызывающих перемещение якоря).

17.

ВЫВОДЫ:
1. Поскольку среднее значение силы тяги при переменном токе
Fср.=0,5Fмах , для электромагнитов переменного и постоянного тока
Fср.пер=0,5Fср.пост , поэтому электромагнит постоянного тока развивает в 2 раза
большее усилие, чем электромагнит переменного тока.
2. Электромагнит переменного тока имеет вибрацию якоря.
3. В электромагнитах постоянного тока сила тяги резко падает при
увеличении зазора, поэтому эти электромагниты делаются с малым зазором.
4. В электромагнитах переменного тока при увеличении зазора растет
магнитное сопротивление Rm зазора и ток в обмотке. При этом в рабочем
зазоре поток Фδ падает только за счет активного сопротивления в обмотке.