Салаватский индустриальный колледж

Электрические аппараты

Методические указания и контрольные задания для студентов заочного отделения Салаватского индустриального колледжа

по специальности № 000 «Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования».

2006

Содержание

1. Введение 3

2. Программа учебной дисциплины 4

3. Перечень практических работ 12

4. Вопросы для контрольной работы 12

5. Литература 16

1. Введение

Методические указания и контрольные задания по дисциплине «Электрические аппараты» составлены в соответствии с программой для студентов по специальности 140613 «Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования».

При изучении дисциплины особое внимание следует уделять рассмотрению следующих вопросов:

-  основные понятия и определения;

-  основы расчета электродинамических сил;

-  потери в деталях электрических аппаратов;

-  нагрев и охлаждение частей аппаратов;

-  электрические контакты и процессы происходящие в них (износ, дребезг, переходное сопротивление);

-  основы теории горения и гашения электрической дуги;

-  способы гашения электрической дуги;

-  расчет магнитных цепей;

-  электромагнитные механизмы;

-  конструкционное выполнение всех видов электрических аппаратов до и выше 1000В (предохранители, выключатели, пускатели, реле, разрядники, усилители и т. д.);

Правильный выбор электрических аппаратов позволяет надежно защищать сети электроснабжения и электрооборудование промышленных установок, полностью или частично автоматизировать технологический процесс.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Современное производство постоянно требует улучшение характеристик и изменение конструкции электрических аппаратов, поэтому особое внимание следует уделить процессам, происходящим при работе электрических аппаратов.

Изучение дисциплины основывается на знаниях, полученных при изучении таких дисциплин, как «Электротехника», «Материаловедение», «Измерительная техника».

В соответствии с учебным планом выполняется одно контрольное задание. Ответы на вопросы контрольного задания должны быть краткими, конкретными, исчерпывающими.

2. Программа учебной дисциплины

Тематический план

Наименование разделов и тем

Кол-во

часов

при очной

форме

Введение

Раздел 1. Основы теории электрических аппаратов

1.1  Электродинамические усилия в электрических аппаратах

1.2  Нагрев электрических аппаратов

1.3  Электрические контакты

1.4  Отключение электрических цепей

1.5  Электромагниты

Раздел 2. Аппараты управления

2.1 Контроллеры, командоаппараты и реостаты

2.2 Контакторы и магнитные пускатели

2.3 Электромагнитные и тепловые реле

2.4 Электромеханические реле времени

2.5 Герконовые реле

2.6 Бесконтактные полупроводниковые электрические аппараты управления

2.7 Датчики неэлектрических величин

2.8 Электромагнитные муфты управления

Раздел 3. Аппараты распределительных устройств низкого напряжения

3.1 Рубильники и переключатели. Предохранители

3.2 Автоматические воздушные переключатели (автоматы)

Всего по дисциплине 78 часов

2

22

6

4

2

6

4

36

4

8

8

2

4

4

2

2

18

8

10

Содержание учебной дисциплины и методические указания

Введение.

Назначение и характеристика электрических аппаратов. Понятия об электрических аппаратах. Классификация электрических аппаратов. Защитные оболочки электрических аппаратов. Воздействие механических и климатических факторов на электрические аппараты. Требования к электрическим аппаратам.

Студент должен:

знать:

-  объем, структуру, порядок изучения учебной дисциплины;

-  защитные оболочки электрических аппаратов;

-  воздействие механических и климатических факторов на электрические аппараты;

уметь:

-  проявлять самостоятельность, инициативу, прилежание при изучении дисциплины;

Раздел 1. Основы теории электрических аппаратов

Тема 1.1 Электродинамические усилия в электрических аппаратах

Общие сведения. Методы расчета электродинамических усилий. Усилия между параллельными проводниками. Усилия и моменты, действующие на взаимно перпендикулярные проводники. Усилия в витке, катушке и между катушками. Усилия в месте изменения сечения проводника. Усилия при наличии ферромагнитных частей. Электродинамические усилия при переменном токе. Динамическая стойкость аппаратов.

Студент должен:

иметь представление:

- об условиях возникновения электродинамических усилий;

- о методах расчета электродинамических усилий;

- об усилиях действующих на проводники токоведущих частей.

знать:

- электродинамические усилия при переменном токе:

- электродинамическую стойкость аппаратов;

- явление механического резонанса в токоведущих шинах электрического аппарата.

Вопросы для самопроверки:

1.  Какие силы называют электродинамическими?

2.  Закон взаимодействия проводника с током и магнитным полем?

3.  Электродинамические силы между параллельными проводниками?

4.  Электродинамические сил в кольцевом витке и между кольцевыми витками

5.  Электродинамические силы при переменном токе.

Тема 1.2 Нагрев электрических аппаратов

Общие сведения. Активные потери энергии в аппаратах. Способы пере­дачи тепла внутри нагретых тел и с их поверхности. Установившийся режим нагрева. Нагрев аппаратов в переходных режимах. Нагрев аппа­ратов при коротком замыкании. Допустимая температура различных частей электрических аппаратов. Термическая стойкость.

Студент должен:

иметь представление:

- о потерях энергии в токоведущих частях электрических аппаратов;

- о потерях энергии в нетоковедущих ферромагнитных деталях электрических аппаратов;

знать:

- способы передачи тепла внутри нагретых тел и с их поверхности;

- нагрев аппаратов в переходных режимах, при коротком замыкании;

- термическая стойкость электрических аппаратов.

Вопросы для самопроверки:

1.  Активные потери энергии в аппаратах

2.  Свойства теплопроводности

3.  Что такое конвекция

4.  Что такое тепловое излучение

5.  Понятие коэффициента теплоотдачи

Тема 1.3 Электрические контакты

Общие сведения. Режимы работы контактов. Материалы контактов. Конструкция твердо металлических контактов. Жидкометаллические кон­такты.

Студент должен:

иметь представление:

- о режимах работы контактов электрических аппаратов;

- о свойствах контактных материалов.

знать:

- требования к материалам контактов;

- конструкцию твердометаллических и жидкометаллических контактов.

Вопросы для самопроверки:

1.  Что называют электрическим контактом

2.  Что называют переходным сопротивлением контакта

3.  Зависимость переходного сопротивления от различных факторов

4.  Основные конструкции контактов

5.  Материалы контактов

6.  Износ контактов

7.  Дребезг контакта

Тема 1.4 Отключение электрических цепей

Общие сведения. Дуга постоянного тока. Дуга переменного тока при от­ключении активной нагрузки. Отключение индуктивной цепи переменного тока. Факторы, определяющие процесс восстановления напряжения. От­ключение цепей при наличии шунтов. Отключение короткой дуги переменно­го тока. Отключение цепей с повышенной частотой тока. Отключение ма­лых индуктивных токов. Перенапряжения при коммутации конденсаторов и длинных линий. Способы гашения электрической дуги. Пример расчета ско­рости восстановления напряжения.

Студент должен:

иметь представление:

- об особенностях дугового разряда;

- о вольт - амперной характеристике дуги постоянного и переменного токов.

знать:

- факторы, определяющие процесс восстановления напряжения;

- способы гашения электрической дуги.

Вопросы для самопроверки:

1.  Процессы в дуговом промежутке

2.  Вольт – амперные характеристики дуги

3.  Условия гашения дуги постоянного тока

4.  Особенности горения и гашения дуги переменного тока

5.  Сопротивления и мощность дуги, энергия в дуге

6.  Способы гашения дуги

Тема 1.5 Электромагниты

Общие сведения о магнитных цепях аппаратов. Магнитная цепь электро­магнитов постоянного тока. Магнитная цепь электромагнитов переменно­го тока. Обмотки электромагнитов. Требования к материалам для магнит­ных цепей электромагнитов. Сила тяги электромагнитов. Динамика рабо­ты и время срабатывания электромагнитов. Магнитные цепи с постоян­ными магнитами.

Студент должен:

иметь представление:

- о магнитных цепях аппаратов;

- о магнитных цепях электромагнитов постоянного и переменного токов.

знать:

- требования к материалам для магнитных цепей электромагнитов;

- расчет обмоток электромагнитов;

- динамику работы и время срабатывания электромагнитов;

- магнитные цепи с постоянными магнитами.

Вопросы для самопроверки:

1.  Что называют магнитной цепью?

2.  Элементы магнитной цепи

3.  Расчет магнитных цепей без учета потоков рассеивания

4.  Расчет магнитных цепей при переменном токе

5.  Катушки электромагнитов

6.  Статические тяговые характеристики электромагнитов и механические характеристики аппаратов.

7.  Тормозные устройства

Раздел 2. Аппараты управления

Тема 2.1 Контроллеры, командоаппараты и реостаты

Общие сведения. Контроллеры (барабанные, кулачковые, плоские) . Командоаппараты (кнопки управления, командоконтроллеры, путевые выключа­тели, микровыключатели, универсальные переключатели, ключи управления). Резисторы пусковых и пускорегулирующих реостатов. Реостаты.

Студент должен:

знать:

- назначение, устройство и принцип действия контроллеров (барабанные, кулачковые, плоские);

- назначение, устройство и принцип действия командоаппаратов (кнопки управ­ления, командоконтроллеры, путевые выключатели, микровыключатели, универсальные переключатели, ключи управления);

- назначение, устройство и принцип действия резисторов;

-  классификацию реостатов и требования к ним.

Вопросы для самопроверки:

1.  Устройства и назначение контролеров

2.  Кнопки управления

3.  Командоконтроллеры

4.  Путевые выключатели

5.  Микровыключатели

6.  Универсальные переключатели

7.  Кнопки управления

8.  Резисторы пусковых и пускорегулирующих реостатов

9.  Реостаты

Тема 2.2 Контакторы и магнитные пускатели.

Общие сведения. Контакторы постоянного тока. Контакторы переменного тока. Магнитные пускатели. Тиристорные пускатели. Выбор контакторов и пускателей.

Вопросы для самопроверки:

1.  Контакторы постоянного тока

2.  Контакторы переменного тока

3.  Магнитные пускатели

4.  Тиристорные пускатели

5.  Условия для выбора контакторов

Тема 2.3. Электромагнитные и тепловые реле

Общие сведения. Электромагнитные реле тока и напряжения. Конст­рукция электромагнитных реле тока и напряжения. Поляризованные репе. Тепловые реле. Позисторная защита двигателей. Выбор реле.

Студент должен:

знать:

- назначение, конструкцию и принцип действия электромагнитных реле тока и напряжения;

- назначение, конструкцию и принцип действия поляризованных реле;

- назначение, конструкцию и принцип действия тепловых реле;

- позисторную защиту двигателей.

уметь:

- осуществлять выбор реле.

Вопросы для самопроверки:

1.  Электромагнитное реле тока и напряжения, их конструкции

2.  Поляризованные реле

3.  Тепловые реле

4.  Электромеханические реле времени

Тема 2.4 Электромеханические реле времени

Общие сведения. Реле времени с электромагнитным замедлением. Реле времени с ме­ханическим замедлением.

Студент должен:

знать:

- назначение, конструкцию и принцип действия контакторов постоянного тока;

- назначение, конструкцию и принцип действия контакторов переменного тока;

- назначение, конструкцию и принцип действия магнитных и тиристорных пус­кателей.;

уметь:

- осуществлять выбор контакторов и пускателей.

Студент должен:

знать:

- требования для реле времени;

- устройство реле времени с электромагнитным и с механическим замедлением

- влияние различных факторов на работу реле времени;

- схемы включения реле.

уметь:

-регулировать выдержку времени реле.

Вопросы для самопроверки:

1.  Основные соотношения параметров герконового реле с обмоткой

2.  Конструкция герконовых реле

3.  Герконовые реле с памятью

4.  Герконы с большой коммутационной способностью

Тема 2.5 Герконовые реле.

Общие сведения. Основные соотношения параметров герконового реле с обмоткой. Конструкция герконовых реле. Управление герконом с помощью постоянного маг­нита. Герконовые реле с памятью. Герконы с большой коммутационной способностью. Расчет обмоток герконовых реле. Преимущества и недостатки герконов. Герконы, выпускаемые отечественной промышленностью.

Студент должен:

знать:

- назначение, конструкцию и принцип действия герконовых реле;

- преимущества и недостатки герконов.

уметь:

- управлять герконом с помощью постоянного магнита.

Вопросы для самопроверки:

1.  Операционные усилители

2.  Полупроводниковые реле

3.  Логические элементы

4.  Применение оптоэлектронных приборов в электрических аппаратах

5.  Полупроводниковые функциональные элементы

Тема 2.6 Бесконтактные полупроводниковые электрические аппараты

управления

Общие сведения о релейном режиме полупроводникового усилителя. Влияние параметров схемы на характеристики полупроводникового реле. Операционные усилители. Полупроводниковые реле. Применение оптоэлектронных приборов в электрических аппаратах Логические элементы. По­лупроводниковые транзисторные логические элементы. Полупроводниковые функциональные элементы. Бесконтактные коммутирующие и регулирую­щие полупроводниковые устройства переменного тока (БКРПУ). Микропро­цессоры и электронные управляющие шины.

Студент должен:

знать:

-назначение, конструкцию и принцип действия полупроводникового усилителя, полупроводникового реле;

-логические функции и их релейные эквиваленты;

-преимущества и недостатки бесконтактных полупроводниковых аппаратов.

уметь:

- разрабатывать несложные схемы в контактном исполнении и реализовывать эти схемы на логических элементах.

Вопросы для самопроверки:

1.  Основные характеристики датчиков

2.  Контактные датчики

3.  Бесконтактные датчики

4.  Погрешности датчиков

Тема 2.7. Датчики не электрических величин

Общие сведения. Основные характеристики датчика. Абсолютная и отно­сительная погрешности датчика. Контактные датчики. Бесконтактные датчики.

Студент должен:

знать:

- назначение, конструкцию и принцип действия датчиков;

- основные характеристики датчика;

- преимущества и недостатки датчиков.

Вопросы для самопроверки:

1.  Электромагнитные фрикционные муфты

2.  Электромагнитные ферропорошковые муфты

3.  Гистерезисные муфты

Тема 2.8 Электромагнитные муфты управления

Общие сведения. Электромагнитные фрикционные муфты. Электромагнитные ферропорошковые муфты. Гистерезисные муфты.

Студент должен:

знать:

- назначение, конструкцию и принцип действия электромагнитных муфт управления

- основные характеристики электромагнитных муфт управления;

- преимущества и недостатки электромагнитных муфт управления.

Вопросы для самопроверки:

1.  Конструкция рубильников и переключателей

2.  Времятоковая характеристика предохранителей

3.  Что такое предохранитель?

4.  Что называют номинальным током плавкой вставки?

5.  Что называют номинальный ток предохранителя?

6.  Что называют предельным током отключения?

7.  Устройства предохранителей серии ПР-2, ПН-2

8.  Конструкции предохранителей высокого напряжения

Раздел 3. Аппараты распределительных устройств низкого напряжения

Тема 3.1 Рубильники и переключатели. Предохранители

Общие сведения. Конструкция рубильников и переключателей. Нагрев плав­кой вставки при длительной нагрузке. Нагрев плавкой вставки при коротком замыкании. Конструкция предохранителей низкого напряжения. Новые се­рии аппаратов. Выбор предохранителей.

Студент должен:

знать:

- назначение, конструкцию и принцип действия рубильников, переключате­лей и предохранителей;

- основные характеристики предохранителей;

- преимущества и недостатки рубильников, переключателей и предохра­нителей.

уметь:

- осуществлять выбор предохранителей.

Вопросы для самопроверки:

1.  Назначение низковольтных выключателей

2.  Что называют собственным временем отключения

3.  Устройства главной контактной системы

4.  Устройства и принцип работы дугогасительной системы

5.  Привод выключателя

6.  Что называют расцепителем?

7.  Устройства автоматических выключателей серии «Электрон»

Тема 3.2 Автоматические воздушные выключатели (автоматы)

Общие сведения. Токоведущая цепь и дугогасительная система автоматов. Приводы и механизмы универсальных и установочных автоматов. Расцепи­тели автоматов. Универсальные и установочные автоматы. Быстродейст­вующие автоматы. Автоматы для гашения магнитного поля мощных гене­раторов. Новые серии аппаратов. Выбор автоматических выключателей.

Студент должен:

знать:

- назначение, конструкцию и принцип действия автоматов;

- основные характеристики автоматов;

- преимущества и недостатки автоматов.

уметь:

- осуществлять выбор автоматов.

Вопросы для самопроверки:

1.  Разъединители - устройство

2.  Устройство отделителей и короткозамыкателей

3.  Масляные баковые выключатели

4.  Маломасляные выключатели

5.  Воздушные выключатели

6.  Элегазовые выключатели

7.  Реакторы

8.  Вакуумные выключатели

9.  Разрядники

10.  Трансформаторы тока

11.  Трансформаторы напряжения

3. Перечень лабораторных и практических работ

№ темы

Номер и наименование занятия

2.2

2.3

3.2

Изучение устройства и принцип действия контакторов и пускателей

Изучение устройства и принципа действия реле

Изучение устройства и принципа действии автоматических выключателей

4. Задания для контрольной работы

4.1 Контрольные работы – это отчет студента заочной формы обучения о проделанной работе по изучению программы дисциплины «Электрические аппараты»Учебный материал состоит из двух разделов. Студенту необходимо выполнить одну контрольную работу в сроки, установленные учебным планом.

4.2. Общие требования для выполнения контрольной работы

Контрольная работа выполняется в 12-18 листовой тетради. Номер варианта берут из учебного журнала, таблица с номерами заданий приведена после контрольных вопросов. Ответы на вопросы должны быть развернутыми и подтверждаться рисунками, расчетами и графиками.

1.  Какие силы называют электродинамическими?

2.  Закон взаимодействия проводника с током и магнитным полем?

3.  Электродинамические силы между параллельными проводниками?

4.  Электродинамические сил в кольцевом витке и между кольцевыми витками

5.  Активные потери энергии в аппаратах

6.  Свойства теплопроводности

7.  Что такое конвекция

8.  Что такое тепловое излучение

9.  Понятие коэффициента теплоотдачи

10.  Что называют электрическим контактом

11.  Что называют переходным сопротивлением контакта

12.  Зависимость переходного сопротивления от различных факторов

13.  Основные конструкции контактов

14.  Материалы контактов

15.  Износ контактов

16.  Дребезг контакта

17.  Процессы в дуговом промежутке

18.  Вольт – амперные характеристики дуги

19.  Условия гашения дуги постоянного тока

20.  Особенности горения и гашения дуги переменного тока

21.  Сопротивления и мощность дуги, энергия в дуге

22.  Способы гашения дуги

23.  Что называют магнитной цепью?

24.  Элементы магнитной цепи

25.  Расчет магнитных цепей без учета потоков рассеивания

26.  Расчет магнитных цепей при переменном токе

27.  Катушки электромагнитов

28.  Статические тяговые характеристики электромагнитов и механические характеристики аппаратов.

29.  Тормозные устройства

30.  Устройства и назначение контролеров

31.  Кнопки управления

32.  Командоконтроллеры

33.  Путевые выключатели

34.  Микровыключатели

35.  Универсальные переключатели

36.  Кнопки управления

37.  Резисторы пусковых и пускорегулирующих реостатов

38.  Реостаты

39.  Контакторы постоянного тока

40.  Контакторы переменного тока

41.  Магнитные пускатели

42.  Тиристорные пускатели

43.  Условия для выбора контакторов

44.  Основные характеристики датчиков

45.  Контактные датчики

46.  Бесконтактные датчики

47.  Погрешности датчиков

48.  Электромагнитные фрикционные муфты

49.  Электромагнитные ферропорошковые муфты

50.  Гистерезисные муфты

51.  Конструкция рубильников и переключателей

52.  Времятоковая характеристика предохранителей

53.  Что такое предохранитель?

54.  Что называют номинальным током плавкой вставки?

55.  Что называют номинальный ток предохранителя?

56.  Что называют предельным током отключения?

57.  Устройства предохранителей серии ПР-2, ПН-2

58.  Конструкции предохранителей высокого напряжения

59.  Назначение низковольтных выключателей

60.  Что называют собственным временем отключения

61.  Устройства главной контактной системы

62.  Устройства и принцип работы дугогасительной системы

63.  Привод выключателя

64.  Что называют расцепителем?

65.  Устройства автоматических выключателей серии «Электрон»

66.  Разъединители - устройство

67.  Устройство отделителей и короткозамыкателей

68.  Масляные баковые выключатели

69.  Маломасляные выключатели

70.  Воздушные выключатели

71.  Элегазовые выключатели

72.  Реакторы

73.  Вакуумные выключатели

74.  Разрядники

75.  Трансформаторы тока

76.  Трансформаторы напряжения

77.  Жидкометаллические контакты.

78.  Механический резонанс

79.  Поверхностный эффект

80.  Что такое теплоотдача в установившемся режиме

81.  Продолжительный режим работы

82.  Кратковременная нагрузка

83.  Повторно-кратковременный режим работы

84.  Нагрев проводника при коротком замыкании

85.  Нагрев катушек

86.  Термическая стойкость аппаратов

87.  Охлаждение аппаратов

88.  Особенности режимов работы контактов при жидкостном охлаждении

89.  Коммутирующие контакты

90.  Рычажные контакты

91.  Врубные контакты

92.  Герметичные контакты

93.  Работа контактов в условии короткого замыкания

94.  Способы компенсации электродинамических сил в контактах

95.  Термоэлектронная эмиссия

96.  Рекомбинация

97.  Автоэлектронная эмиссия

98.  Диффузия

99.  Гашение дуги в продольных щелях

100.  Пламя дуги и борьба с ним

Указания по выбору варианта и определение заданий для контрольной работы

Выбор к контрольной работе определяется до фамилии, имени и отчеств; учащегося. Номер буквы в ФИО определяет номер задачи.

М

у

х

а

м

а

д

е

е

в

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

По номеру буквы определяем номер вопроса

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1.АББ

1

11

21

31

41

51

61

71

81

91

2. ГДЕЁ

2

12

22

32

42

52

62

72

82

92

З. ЖЗИЙ

3

13

23

33

43

53_

63

73

83

93

4. К

4

14

24

34

44

54

64

74

84

94

5.ЛМ

5

15

25

35

45

55

65

75

85

95

6. НО

6

16

26

36

46

56

66

76

86

96

7.ПР

7

17

27

37

47

57

67

77

87

97

8.СТУ

8

18

28

38

48

58

68

78

88

98

9.ФХЦЧ

9

19

29

39

49

59

69

79

89

99

10.ШЩЭ ЮЯ

10

20

30

40

30

60

70

80

90

100

Номер задания будет следующий: буква М первая в ФИО, ищем пересечение колонки 1 и строки с буквой М, номер задания - 5 и т. д.

Задания, которые необходимо выполнить:

М

у

х

а

м

а

д

е

е

в

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

5

18

29

31

45

51

62

72

82

91

В том случае, если фамилия и имя одинаковы, то отчет номера задания произвести в обратном порядке.




15

17

Литература

Основная:

1. Электрические аппараты: Общий курс. Учебник для вузов.- 3-е изд., перераб. и доп.- М.: Энергоатомиздат,1988.

2. В. В Москаленко Электрический привод: Учебник для студентов учреждений среднего профессионального образования.-М.:Мастерство; Высшая школа, 2000.

3. "Электрический привод"М.: Высшая школа, 1984

Дополнительная:

4.Теория электрических аппаратов»/ под ред. и др. – М. : Высшая школа, 1985. – 312с.

5. «Теория и расчет электрических аппаратов». – Л. : Энергия, 1970 – 216с.

Перечень средств обучения

1.Плакаты

2. Контроллеры, командоаппараты, рео­статы, контакторы, магнитные пуска­тели, реле.

3.Рубильники, переключатели, предохрани­тели, автомат