Электроснабжение промышленных предприятий

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вопрос 1. Как разделяются электрические материалы по поведению в магнитном и электрическом полях?

Электротехнологические материалы - это материалы, характеризуемые определенными свойствами по отношению к электромагнитному полю и применяемые в технике с учетом этих свойств. В практике различным материалам приходится встречаться с воздействием как отдельных сторон электромагнитного поля - электрическим и магнитным полями, так и с их совокупностью.

По поведению в магнитном поле материалы подразделяют на сильно магнитные и слабо магнитные (немагнитные). По поведению в электрическом поле материалы подразделяют на проводниковые, полупроводниковые и диэлектрические.

Подавляющее большинство электротехнических материалов являются немагнитными. Однако н среди магнитных материалов следует различать проводящие, полупроводящие и практически непроводящие, так как это определяет частотный диапазон их применения.

Проводниковыми называют материалы, основным электрическим свойством которых является сильно выраженная по сравнению с другими, электротехническими материалами электропроводность. Их применение в технике обусловлено в основном этим свойством, определяющим высокую удельную электрическую проводимость.

Полупроводниковыми называют материалы, которые являются по своей удельной проводимости промежуточными между проводниковыми и диэлектрическими материалами и отличительным свойством которых является исключительно сильная зависимость удельной проводимости от концентрации и вида примесей или других дефектов, а также в большинстве случаев от внешних энергетических воздействий (температуры, освещенности и т. п.).

Диэлектрическими называют материалы, основным электрическим свойством которых является способность к поляризации и в которых возможно существование электростатического поля. Реальный (технический) диэлектрик тем больше приближается к идеальному, чем меньше его удельная проводимость н чем слабее у него выражены замедленные механизмы поляризации, связанные с рассеянием электрической энергии к выделением тепла.

Вопрос 2. Для создания каких электротехнических материалов используются пластически массы, в чём преимущество пластмасс перед другими материалами?

Изготовление деталей, применяемых для электрических машин -- пазовых клиньев, распорок, шайб и т. п., способом выточки из листового материала связано с большими отходами материалов. Трудоемкость изготовления деталей, имеющих сложную конфигурацию, очень велика.

Более экономичным, прогрессивным является прессование деталей из пластических масс, при котором детали получаются законченной формы или требующие небольшую внешнюю отделку. Многие детали, ранее изготовляемые из текстолита, миканита и других, сравнительно дорогостоящих и дефицитных материалов, с успехом и практическим без снижения механической и электрической прочности могут быть заменены более дешевыми -- пластмассовыми, но из-за сравнительно высокой стоимости пресс-форм пластмассовые детали применяются только при их больших, массовых количествах.

Пластические массы представляют собой материалы, которые характеризуются способностью под влиянием внешнего давления принимать форму, соответствующую очертаниям пресс-формы, в которую помещается материал при прессовании.

Пластические массы являются композиционным материалом, состоящим из связующих веществ и наполнителей. В состав некоторых пластических масс дополнительно входят пластификаторы и красители. Отдельные виды пластмасс могут не иметь наполнителей.

В качестве связующих применяются высокополимерные смолы -- меламиноформальдегидная, резольная (феноформальдегидная), кремнийорганическая, феноло-форфурная, синтетический каучук и другие, а также смеси указанных смол.

Наполнителями пластмасс являются минеральные и органические волокнистые вещества -- асбестовые и стеклянные волокна, хлопчатобумажные очесы, кварцевая мука, слюдяная и стеклотексголптовая крошка и др.

Волокнистые наполнители вводятся для увеличения механической прочности и уменьшения усадки пластмасс. Слюда, кварцевая мука, стекловолокно вводятся с целью повышения нагревостойкости и теплопроводности пластмасс. Варьируя вид смол, состав и количество наполнителей, можно получить пластмассы с самыми разнообразными механическими и электрическими характеристиками.

Пластификаторы -- вещества, вводимые в состав пластмассы с целью снижения хрупкости, придания эластичности.

Пластические массы подразделяются на термореактивные и термопластичные. Термореактивные пластмассы, кроме того, подразделяются на пластмассы холодного и горячего прессования. Эти пластмассы характеризуются переходом после прессования в неплавкое и нерастворимое состояние.

Термопластичные пластмассы (термопласты) после нагрева и прессования способны при последующем нагреве снова размягчаться.

Поставляются пластмассы в виде прессовочных порошков и прессовочных материалов. Иногда для удобства в работе порошок предварительно таблетируют -- превращают его небольшим давлением в маленькие заготовки -- таблетки.

Применяется также способ изготовления деталей из впрессованных заготовок, приближающихся по своему виду и размерам к требуемым деталям, либо штамповкой из опрессованных листов.

В ремонтной практике нашло применение ограниченное количество видов пластмасс -- стекловолокнит, аободин и электронит, характеристика и области применения которых указаны в табл. 15.

Упаковка волокнита и асбодина производится в полиэтиленовые или многослойные бумажные мешки, а электронита -- в деревянные ящики или обрешетку.

Хранить пластические массы следует в отапливаемых помещениях в условиях, исключающих попадание воды и других жидкостей, на расстоянии не менее 2 ж от отопительных приборов.

Вопрос 3. Поясните, что такое электрическая прочность диэлектрического материала и физическая природа пробоя изоляции

Электрическая прочность диэлектрика является одной из основных характеристик изолирующих материалов. Напряженность электрического поля, при которой электроизолирующий материал может нормально работать, не должна превышать некоторого вполне определенного значения. При некотором значении напряженности происходит нарушение процесса работы диэлектрика, материал его пронизывается искрой, переходящей в дугу. Диэлектрик теряет при этом свои изолирующие свойства, сопротивление его резко уменьшается, и токоведущие части, разделенные ранее изолирующим промежутком, замыкаются накоротко. Наступает пробой диэлектрика. Напряжение, при котором происходит пробой, называется пробивным напряжением U_пр, соответствующее значение напряженности поля -- пробивной напряженностью E_пр или пробивной прочностью (электрической прочностью):

где h -- толщина диэлектрика.

Совершенно ясно, что электроизоляционный материал в условиях эксплуатации не должен работать при напряжении, могущем вызвать пробой диэлектрика.

Различают два вида пробоя твердого диэлектрика: электрический и тепловой. Электрический пробой объясняется разрушением структуры вещества под действием сил электрического поля. В слабом электрическом поле электрические заряды упруго смещаются, вызывая поляризацию диэлектрика. Если же напряженность поля достигает величины пробивной напряженности, происходит срыв заряженных частиц с первоначальных положений, что приводит к пробою.

Рассмотрим явление теплового пробоя.

Как известно, при работе диэлектрика в переменном электрическом поле выделяется тепло за счет электрических потерь. При отрицательном температурном коэффициенте сопротивления нагрев материала будет сопровождаться уменьшением сопротивления диэлектрика. Это приведет к увеличению тока, проходящего сквозь диэлектрик, и к еще более сильному нагреву материала. Таким образом, процесс нагрева все время усиливается до тех пор, пока материал не нагреется настолько, что будет разрушен (расплавлен, обуглен и т. п.).

Пробой газообразных диэлектриков (воздуха) вызван образованием и движением ионов в газообразной среде при высоких значениях напряженности электрического поля. В некоторый момент быстрое движение ионов приводит их к столкновению с нейтральными молекулами газа и образованию новых ионов. Это явление сопровождается резким увеличением числа ионов в газе, вследствие чего сопротивление газа уменьшается (ударная ионизация). Наступает пробой газообразного диэлектрика.

В однородном электрическом поле (между двумя остриями, острием и плоскостью, проводами высоковольтных линий и т. п.), в местах, где напряженность поля достигает критических значений, возникает тихий разряд, сопровождающийся жужжанием или потрескиванием с образованием фиолетового свечения (явление короны). С увеличением напряжения тихий разряд может перейти в искровой, затем в кистевой и, наконец, в дуговой разряд (если мощность источника напряжения велика). Пробой воздуха у поверхности твердого диэлектрика называется поверхностным разрядом (перекрытием). Для увеличения поверхности изоляционных деталей ее делают волнистой.

На пробивную прочность жидких диэлектриков в сильной степени оказывают влияние влага, газы, механические и химические примеси. Пробой жидких диэлектриков возникает в результате перегрева жидкости и разрушения ее молекул.

Вопрос 4. Приведите примеры и дайте краткую характеристику проводов воздушных линий сельхозназначения

Для воздушных линий электропередачи применяются неизолированные (голые) провода и тросы различной конструкции и широкого диапазона сечений. По конструкции провода делятся на однопроволочные, состоящие из одной проволоки, и многопроволочные, состоящие из нескольких проволок или даже из нескольких десятков проволок (рис. 1).

Как однопроволочные, так и многопроволочные провода могут изготовляться из одного металла, такие провода называются монометаллическими, и из двух металлов, они называются биметаллическими или комбинированными.

а -- однопроволочные; б -- биметаллические однопроволочные; в -- 6-проволочные (ПС-25); г -- 12-проволочные (ПС-50); д -- 7-прополочные (А-16--А-95; М-16--М-50; стальные канаты по ГОСТ 3062-55): е -- 10 проволочные (А-120--А-240; М-70--М-150, стальные канаты по ГОСТ 3063 66); ж - 37-проволочные (А 300--А-500; М-185--М 400. ПС-9о; стальные канаты по ГОСТ 3061-66); э -- 61-проволочные (стальные канаты по ГОСТ 3065-55).

Рис. 1. Однопроволочные и многопроволочные провода (монометаллические и биметаллические).

Однопроволочные комбинированные провода изготавливаются сталеалюминиевые и сталемедные. Широкого применения на линиях электропередачи эти провода не получили. Можно предположить, что в дальнейшем, по мере усовершенствования технологии изготовления, провода такой конструкции будут широко применяться.

Однопроволочные стальные провода изготовляются по ГОСТ 8053-56; они обозначаются маркой, состоящей из букв ПСО и цифры, указывающей диаметр провода. Характеристики этих проводов приведены в табл. 1.

Таблица №1. Технические характеристики однопроволочных стальных проводов (ГОСТ 8053-56)

Примечание. Сопротивление провода постоянному току, пересчитанное на 1 мм² сечения, I м длины и температуру 20° С, не более 0,146 Ом.

Однопроволочные стальные провода широко применяются на линиях электропередачи. Многопроволочные монометаллические алюминиевые провода, конструкция которых приведена на рис. 1, а характеристики -- в табл. 2, изготовляются по ГОСТ 839-59.

Таблица №2. Алюминиевые провода (по ГОСТ 839-59) .

Эти провода широко применяются на линиях электропередачи главным образом сельскохозяйственного назначения. К группе многопроволочных монометаллических проводов следует также отнести полые провода, которые изготовляются из медных или алюминиевых проволок в виде фасонных секторов с замками. При скручивании сектора образуют провод в виде гибкой трубы (рис. 2). Такие провода позволяют снизить потери на корону за счет увеличения диаметра при заданном поперечном сечении провода. Полые медные провода МП-240 и МП-300, а также алюминиевый провод АП-500 применяются, как правило, для ошиновки подстанций.

а -- конструкция и размеры профилированной проволоки; б -- конструкция провода.

Рис. 2. Алюминиевый полый провод марки АП-500.

Наибольшее распространение на линиях электропередачи получили многопроволочные сталеалюминиевые провода по ГОСТ 839-59. Эти провода выпускаются трех типов (рис. 3), различных по содержанию стали, а потому имеющих разные механические характеристики. Сталеалюминиевые провода нормальной конструкции имеют отношение сечения алюминия к сечению стали в пределах 5,2--6,0. Эти провода обозначают маркой, состоящей из букв АС и числа, указывающего сечение алюминиевой части провода. Они изготовляются в диапазоне от АС-10 до АС-400. Сталеалюминиевые провода усиленной конструкции имеют отношение сечения алюминия к сечению стали в пределах 4,1--4,4. Эти провода обозначают маркой, состоящей из букв АСУ и числа, указывающего сечение алюминиевой части провода. Они изготовляются от АСУ-120 до АСУ-400.

Сталеалюминиевые провода облегченной конструкции имеют отношение сечения алюминия к сечению стали в пределах 7,6--8,2. Эти провода обозначают маркой, состоящей из букв АСО и числа, указывающего сечения алюминиевой части провода. Они изготовляются от АСО-150 до АСО-700. электрический пробой прочность провод

1 -- конструкции проводов марок ACO: а -- ACO-180--ACO 240; б -- АСО-300 -- АСО-400: в -- АСОМ, г --ACO-700. II -- конструкции проводов марок АС: г -- ДС-10 d -- АС-16--АС-95; е -- AC-120--АС-300; ж --АС-400. III -- конструкции проводов марок АСУ: з -- АСУ-120--АСУ-240; и -- АСУ-300--АСУ-400.

Рис. 3. Конструкции сталеалюминевых комбинированных проводов, выпускаемых по ГОСТ 839-59.

Для упрощения расчетов многопроволочных сталеалюминиевых проводов при проектировании линий электропередачи правила устройства электроустановок (ПУЭ- 65) устанавливают следующие величины временного сопротивления провода и троса разрыву в целом (0вр) в зависимости от марки провода. Провода марки АС-10-- 24 кгс/мм², АС сечением от 16 до 95 мм² -- 25 кгс/мм7-, АС сечением 120 мм² и более 29 кгс/мм² провода АСО всех сечений 27 кгс/мм², провода АСУ всех сечений 31 кгс/мм².

Для районов с загрязненной атмосферой выпускаются коррозионно-стойкие сталеалюминиевые провода марок АСК, АСКО и АСКУ с защищенным от коррозии стальным сердечником. Конструктивно эти провода ничем не отличаются от сталеалюминиевых проводов соответствующих марок, выпускаемых по ГОСТ 839-59, кроме антикоррозионной защиты сердечника. Коррозионностойкие провода марок от АСК- 10 до АСК-95 имеют однопроволочный стальной сердечник, защита которого осуществляется обмоткой пластмассовой лентой, а многопроволочные сердечники сталеалюминиевых проводов типов АСКУ и АСКО, а также проводов марок от АСК-120 до АСК-400 заполняются антикоррозионным компаундом с последующей обмоткой пластмассовой лентой.

Для переходов через большие реки и другие препятствия до недавнего времени применялись сталебронзовые провода марок БС и СБ. Отношение сечений бронзы и стали у сталебронзовых проводов составляет от 1,5 до 4. Такие провода обладают высокой механической прочностью и достаточной проводимостью, но сравнительно дороги. В настоящее время взамен сталебронзовых проводов выпускаются отечественной промышленностью сталеалюминиевые провода марки АСУС, особо усиленной конструкции. Отношение сечения алюминия к сечению стали у проводов типа АСУС составляет от 1,5 до 2.

Вопрос 5. Укажите назначение термисторов (термосопротивлений) и варисторов (нелинейных сопротивлений)

Термисторы представляют собой резисторы на основе полупроводника, сопротивление которых резко зависит от температуры окружающей среды. Они подразделяются на две подгруппы: термисторы с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления (ТКС) и термисторы с положительным ТКС (позисторы). ТКС -- это один из основных параметров термисторв. Он характеризует зависимость изменения сопротивления термистора от температуры окружающей среды.

При обозначении термисторов зарубежного производства применяют сокращения: NTC -- Negative Temperature Coefficient -- отрицательный ТКС, РТС -- Positive Temperature Coefficient -- положительный ТКС.

NTC термисторы в диапазоне температур 25...100 °С изменяют свое сопротивление от нескольких сот или тысяч ом до нескольких десятков или сот ом, то есть с повышением температуры их сопротивление снижается. РТС термисторы в диапазоне температур 0...75 °С сохраняют сопротивление примерно на уровне 100 Ом. Однако, начиная с температуры 80 °С, оно начинает быстро расти до значений порядка 10 кОм при 120 °С. Такие свойства термисторов обусловили их широкое применение в устройствах термостабилизации, автоматики, защиты от перегрузок и пожарной сигнализации.

На корпус термистора наносится значение его сопротивления при температуре 20 °С (а для термисторов с рабочими температурами до 30р °С -- при 150 °С). Конкретные значения сопротивлений устанавливаются в основном по ряду номиналов Е6 или Е12.

NTC термисторы по функциональному назначению подразделяются на:

*термисторы для термокомпенсации;

*термисторы для измерения температуры;

*термисторы для ограничения пускового тока.

РТС термисторы применяются в следующих типах электронных устройств:

*датчики температуры;

*схемы защиты от перегрузок;

*устройства размагничивания.

Размещено на Allbest.ru