Примерные вопросы к экзамену по электротехнике (стр. 3 )

3.Газообразные (воздух,  который в силу своей всеобщей распространенности даже помимо нашей воли часто входит в состав электрических устройств и играет в них роль электрической изоляции, дополнительной к твердым или жидким электроизоляционным материалам. В отдельных частях электрических установок, например на участках воздушных линий электропередачи между опорами, воздух образует единственную изоляцию между голыми проводами линии. При недостаточно тщательно проведенной пропитке изоляции электрических машин, кабелей, конденсаторов в ней могут оставаться воздушные включения, часто весьма нежелательные, так как они при высоком рабочем напряжении изоляции могут стать очагами образования ионизации, азот).

Свойства:

1.Электрические – электропроводность(Любой радиотехнический материал – проводник, полупроводник или диэлектрик – проводит электрический ток. Но в диэлектриках протекают токи очень малой величины, если даже они находятся под воздействием большого напряжения (500 В и выше).Электрический ток в диэлектриках – это направленное движение электронов и ионов: положительных и (или) отрицательных ионов).

2.Тепловые (Нагревостойкость – способность электроизоляционных материалов и изделий без вреда для них выдерживать воздействие высокой температуры и резких смен температуры. Определяют по температуре, при которой наблюдается существенное изменение механических и электрических свойств, например, в органических диэлектриках начинается деформация растяжения или изгиба под нагрузкой.

Теплопроводность – процесс передачи тепла в материале). 

3.Влажностные (Влагостойкость – это надежность эксплуатации изоляции при нахождении ее в атмосфере водяного пара близкого к насыщению. Влагостойкость оценивают по изменению электрических, механических и других физических свойств после нахождения материала в атмосфере с повышенной и высокой влажностью; по влаго - и водопроницаемости; по влаго- и водопоглощаемости.

Влагопроницаемость – способность материала пропускать пары влаги при наличии разности относительных влажностей воздуха с двух сторон материала.

Влагопоглощаемость – способность материала сорбировать воду при длительном нахождении во влажной атмосфере близкой к состоянию насыщения.

Водопоглощаемость – способность материала сорбировать воду при длительном погружении его в воду.

Тропикостойкость и тропикализация оборудования – защита электрооборудования от влаги, плесени, грызунов).

 Особый класс – Твердеющие диэлектрики – материалы, которые в исходном состоянии являются жидкостями, а в процессе изготовления изоляции – твердеют (лаки, эмали, компаунды).

Билет 17.Типы источников света.

Источник света — любой объект, излучающий энергию в световом спектре. Источники света делятся на :

1.  Тепловые (лампы накаливания, инфракрасные нагреватели и др.)

2.  Газоразрядные (люминесцентные лампы и др.)

Важной характеристикой является срок службы, который измеряется в часах (от 200 до 20 000 ч).

Рассмотрим конструкцию некоторых источников.

1.  Лампы накаливания.

Ла́мпа нака́ливания — электрический источник света, в котором тело накала (тугоплавкий проводник), помещённое в прозрачный вакуумированный или заполненный инертным газом сосуд, нагревается до высокой температуры за счёт протекания через него электрического тока, в результате чего излучает в широком спектральном диапазоне, в том числе видимый свет. В качестве тела накала в настоящее время используется в основном спираль из сплавов на основе вольфрама.

Преимущества:

·  налаженность в массовом производстве

·  малая стоимость

·  небольшие размеры

·  отсутствие пускорегулирующей аппаратуры

·  быстрый выход на рабочий режим

·  невысокая чувствительность к сбоям в питании и скачкам напряжения

·  отсутствие токсичных компонентов и как следствие отсутствие необходимости в инфраструктуре по сбору и утилизации

·  возможность работы на любом роде тока

·  возможность изготовления ламп на самое разное напряжение (от долей вольта до сотен вольт)

·  отсутствие мерцания при работе на переменном токе (важно на предприятиях).

·  отсутствие гудения при работе на переменном токе

·  непрерывный спектр излучения

·  приятный и привычный в быту спектр

·  не боятся низкой и повышенной температуры окружающей среды, устойчивы к конденсату

Недостатки:

·  низкая световая отдача

·  относительно малый срок службы

·  хрупкость, чувствительность к удару и вибрации

·  бросок тока при включении (примерно десятикратный)

·  при термоударе или разрыве нити под напряжением возможен взрыв баллона

·  резкая зависимость световой отдачи и срока службы от напряжения

·  лампы накаливания представляют пожарную опасность. Через 30 минут после включения ламп накаливания температура наружной поверхности достигает в зависимости от мощности следующих величин: 25 Вт — 100 °C, 40 Вт — 145 °C, 75 Вт — 250 °C, 100 Вт — 290 °C, 200 Вт — 330 °C. При соприкосновении ламп с текстильными материалами их колба нагревается ещё сильнее. Солома, касающаяся поверхности лампы мощностью 60 Вт, вспыхивает примерно через 67 минут.[20]

2.Люминесцентные лампы.

Достоинства и недостатки. К достоинствам люминесцентных ламп относятся высокая световая отдача (до 77 лм/Вт) и большая долговечность. Недостатки - высокая начальная стоимость лампы и светильника, шум дросселя стартера и мерцание. Хотя перечень недостатков обширнее, достоинства столь велики, что уже к 1952 лампы накаливания в США были вытеснены люминесцентными лампами в качестве основного электрического источника света.

Билет 18.Предохранители, стабилизаторы.

Предохранители-электрический аппарат, выполняющий защитную функцию (защищает электрич. цепь и её элементы от перегрева и возгорания при протекании тока высокой силы).

Виды:

1.Плавкий предохранитель — компонент силовой электроники одноразового действия, выполняющий защитную функцию. В электрической цепи плавкий предохранитель является слабым участком электрической цепи, сгорающий в аварийном режиме, тем самым разрывая цепь и предотвращая последующее разрушение высокойтемпературой[1].

Предохранители с плавкими вставками состоят из пустотелого керамического корпуса с резьбой на цоколе и сменной трубчатой вставкой, в которую впаяна тонкая проволочка. Автоматические предохранители и автоматические выключатели содержат электромагнитный расцепитель, защищающий сеть от коротких замыканий, и биметаллический расцепитель от длительных перегрузок по току. 

Недостатки

1.Возможность использования только один раз.

2.Большим недостатком плавких предохранителей является конструкция, дающая возможность шунтирования, то есть использования «жучков», приводящих к пожарам.

3.В цепях трёхфазных электродвигателей при сгорании одного предохранителя инициируется пропадание одной фазы, что может привести к выходу из строя электродвигателя (рекомендуется использовать реле контроля фаз).

4.Возможность необоснованной замены на предохранитель номиналом выше.

5.Возможный перекос фаз в трёхфазных электроцепях при больших токах.

Преимущества

1.В асимметричных трёхфазных цепях при аварии на одной фазе, питание пропадёт только на одной фазе, а остальные две фазы продолжат дальше снабжать нагрузку (не рекомендуется такое практиковать при больших токах, так как это может привести к перекосу фаз)

2.Из-за более простой конструкции чем у автомата защиты, почти исключена возможность т. н. «поломки механизма» — в случае аварийной ситуации предохранитель полноценно обесточит цепь.

2. Автоматический предохранитель

Основная статья: Автоматический выключатель

Устройство автоматического предохранителя
1 — тумблерный вкл/выключатель
2 — механический привод
3 — контактная система
4 — разъёмы (2 шт)
5 — тепловой расцепитель
6 — калибровочный винт
7 — электромагнитный расцепитель
8 — дугогасительная камера

Автоматический предохранитель (правильное название: Автоматический выключатель, также называется «автомат защиты», «защитный автомат» или же просто «автомат») состоит из диэлектрического корпуса, внутри которого располагаются подвижный и неподвижный контакты. Подвижный контакт подпружинен, пружина обеспечивает усилие для быстрого расцепления контактов. Механизм расцепления приводится в действие одним из двух расцепителей: тепловым или электромагнитным.

Применение: предохранители используются в приложениях, где возможны перегрузки: для защиты трансформаторов, двигателей, источников питания постоянного тока, схем освещения, контакторов, реле и другого электрооборудования.

Стабилизаторы — преобразователь электрической энергии, позволяющий получить на выходе напряжение, находящееся в заданных пределах при значительно больших колебаниях входного напряжения и сопротивления нагрузки.

Виды стабилизаторов:

1.  Газоразрядный стабилизатор ( стабилитрон) представляет собою лампу с двумя холодными электродами, заполненную аргоном или неоном. При определенном напряжении на электродах стабилитрона в лампе возникает тлеющий разряд, и часть катода начинает светиться. При увеличении напряжения площадь свечения возрастает, сопротивление лампы падает и ток, проходящий через нее, увеличивается. Допустимые пределы изменения входного напряжения зависят от допустимых пределов изменения тока в стабилитроне, величину которых указывают в паспорте. 

2.  Кремниевый

Билет 19. Генератор постоянного тока.

Генератор постоянного тока преобразует механическую энергию в электрическую.

Якорь генератора приводится во вращение каким-либо двигателем, в качестве которого могут быть использованы электрические двигатели внутреннего сгорания и т. д. Генераторы постоянного тока находят применение в тех отраслях промышленности, где по условиям производства необходим или является предпочтительным постоянный ток (на предприятиях металлургической и электролизной промышленности, на транспорте, на судах и др.). Используются они и на электростанциях в качестве возбудителей синхронных генераторов и источников постоянного тока.

В последнее время в связи с развитием полупроводниковой техники для получения постоянного тока часто применяются выпрямительные установки, но несмотря на это генераторы постоянного тока продолжают находить широкое применение.

Генераторы постоянного тока выпускаются на мощности от нескольких киловатт докВт.

Якорь имеет форму цилиндра и набирается из отдельных штампованных листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм. Листы изолированы друг от друга слоем лака или тонкой бумаги. Впадины, выштампованные по окружности каждого листа, при сборке якоря и сжатии листов образуют пазы, куда укладываются изолированные проводники обмотки якоря.

На валу якоря укрепляется коллектор, состоящий из отделы ных медных пластин, припаянных к определенным местам обмотки якоря. Пластины коллектора изолированы друг от друга миканитом. Коллектор служит для выпрямления тока и отвода его при помощи неподвижных щеток во внешнюю сеть (см. дальше).

Электромагниты генератора постоянного тока состоят из стальных полюсных сердечников, привернутых болтами к станине. Станина генератора отливается из стали. У машин очень малой мощности станина отливается вместе с полюсными сердечниками. В остальных случаях сердечники полюсов набираются из отдельных листов электротехнической стали. На сердечники надеваются катушки, изготовленные из медной изолированной проволоки. Пропущенный через обмотку возбуждения (электромагнитов) постоянный ток создает магнитный поток полюсов. Для лучшего распределения магнитного потока в воздушном зазоре к ярму прикрепляют полюсы с наконечниками, собранные из отдельных стальных листов. 

Внешняя цепь соединяется с цепью якоря машины постоянного тока при помощи щеток, укрепленных в щеткодержателях, которые располагаются на щеточных болтах траверсы. Болты изолируются от траверсы при помощи изолирующих втулок и шайб.

При вращении якоря обмотка его пересекает магнитные линии полюсов. По закону электромагнитной индукции.

Билет 20. Проблемы и перспективы производства электроэнергии.

Одним из основных факторов, которые обусловили возможность достижения человечеством его нынешнего уровня техники и технологий, стало открытие электричества, и основных способов его получения. Электроэнергию сегодня используют повсеместно: жилые дома, загородная недвижимость , промышленные предприятия, автомобили, самолеты и так далее.

Однако столь высокая зависимость от электричества способна в ближайшем будущем стать одной из самых больших проблем общества, так как запасы горючих ископаемых и материалов неуклонно истощаются, а вред, наносимый здоровью людей и экологии атомными и тепловыми электростанциями огромен. Поэтому практически каждый человек, который приобретает участок под строительство коттеджа или собственный дом, старается выбрать место как можно дальше от промышленных объектов или электростанций.

Все это стало причиной активных поисков альтернативных источников электроэнергии, которые бы позволяли обеспечить электричеством всех его потребителей, и в тоже время обеспечивали бы если и не полную экологическую чистоту производства, то хотя бы минимальный уровень наносимого окружающей среде урона.

Наиболее популярными сегодня альтернативными источниками электричества являются использование силы воды – гидроэлектростанциями, а также энергии солнца и ветра. Однако лишь ГЭС способны дать относительно достаточное количество электроэнергии, поскольку ветрогенераторы занимают слишком большую площадь, а солнечные батареи в пасмурный день бесполезны. 
Его суть заключается в том, что на ряде островов следует построить несколько низменных бассейнов, установить ветрогенераторы, панели солнечных батарей и возвести несколько гидроэлектростанций. Получаемая от ветра и солнца электроэнергия будет использована для того, чтобы из этих бассейнов выкачивалась вода, и затем снова заполняла их, проходя через лопасти гидротурбин ГЭС. Разница температур и давления над водой и сушей позволит обеспечить стабильный ветер, и таким образом получение энергии практически полностью перестанет зависеть от природы. 
Достоинство такого способа добычи электроэнергии в том, что не нарушается экология, а коэффициент полезного действия каждого цикла может превышать 75%.

Возможность энергетики народного хозяйства упорно возрастает. Она возникает вследствие концентрации мощностей в линиях электропередачи и на электростанциях, централизации электроснабжения, экономному и комплексному применению энергетических ресурсов, использованию, а также разработке новейших источников энергии. 

Вопреки опережающему развитию энергетики формируется неплохое основание в прогрессе во всех сферах промышленности, транспорта, строительства, сельского хозяйства, и конечно же в области роста культурного уровня и достатка людей. Однако, растущая потребность в разных видах энергии призывает к реализации немалых мероприятий по увеличению эффективности работы энергетических установок и предприятий, а также поиску путей применения и образования новых источников энергии. 

Главы государств выказывают немалую заботу о своевременном вводе в действие больших энергетических объектов, более результативного использования наличествующих электростанций, ускорении сооружения линий электропередачи, а также бесперебойном обеспечении энергией населения страны и народного хозяйства. Для более рационального применения энергетических ресурсов понижают долю нефти как топлива, заменяя её углём и газом, невероятно стремительно развивается атомная энергетика, идёт поиск принципиально новейших источников энергии. 

В настоящее время в нашей стране и странах ближнего зарубежья достигли высокого уровня развития все сферы энергетики – ветроэнергетика, электроэнергетика, гидроэнергетика, теплоэнергетика, ядерная и атомная энергетика. Техники, инженеры, ученые, а также передовые рабочие ведут разработки и изучения новейших методов приобретения и применения энергии. На основе открытий в области ядерной физики родилась атомная энергетика. Появление новейшей, перспективной области народного хозяйства – ядерной энергетики – было ознаменовано в 1951 г. 27 июня запуском первой в мире атомной электростанции мощностью 5 тыс. кВт, возведенной в Обнинске. За истечением времени в разных странах было включено в действие более ста атомных электростанций совместной мощностью около 40 млн. кВт. Также начали действовать среди них Кольская и Ленинградская атомные электростанции, и другие. Затем велась постройка ещё ряда атомных электростанций. 

Благодаря использованию атомной энергии, по мнению ведущих специалистов, в перспективе будет работать половина всех электростанций. К формированию новых типов реакторов на быстрых нейтронах привело развитие техники применения ядерного деления. В этих реакторах кроме производства электроэнергии, также исполняется воспроизводство ядерного горючего. Атомные электростанции делает более экономичными строительство реакторов на быстрых нейтронах. Ученых навели изучения свойств атомных ядер на открытие технологии приобретения ядерной энергии, в образе которого присутствует синтез лёгких элементов. 

К примеру, в слиянии ядер изотопов водорода (трития и дейтерия) создастся ядро атома гелия и от этого выдается колоссальная энергия. Тем не менее, определенные трудности лежат на пути промышленного применения энергии ядерного синтеза: надобна высокая температура (до 100 млн. °С); необходимость реализовать управление процессом ядерного синтеза. Ученые разных стран занимаются этими проблемами. 

Ещё одно улучшение процесса производства на тепловых электростанциях электроэнергии определяется внесением бинарных энергетических агрегатов. К примеру, теплота, выделяющаяся на момент сгорания топлива, в ртутно-водяных энергетических установках подаётся парам ртути, которые в свою очередь делают полезно-необходимую работу в ртутной турбине. Далее пары ртути определяются в конденсатор-испаритель и оставшуюся всю энергию дают пару, проводящему работу в пароводяной турбине. 

Наша страна достигла гигантских успехов в развитии гидроэнергетики. Следующие улучшения гидроэнергетической техники сориентировано на разработку конструкций так сказать ещё более мощных гидротурбин, а также увеличение их полезного действия, целесообразное применение энергии воды и конечно уменьшение затрат на постройки гидротехнических сооружений. 

Немалая внимательность отводится комплексному применению гидроэнергетических ресурсов с итогом получения электроэнергии, исполнения работ по ирригации земель, в создании условий эффективности рыбоводства, с его увеличением, с обязательным использованием мер в охране окружающей среды. 

Перспективна и работа над новыми гидроресурсами – энергии отливов и приливов. В ходе преобразования теплоты в механическую энергию, а после механической энергии в электрическую проходят немалые потери энергии. Вследствие чего более экономный перспективный путь получение электрической энергии производится путем прямого преобразования теплоты в электрическую энергию. Это воплощается в действительность в магнито-гидродинамических генераторах, термоэлектронных и термоэлектрических элементах. На момент высоких температур совершается ионизация газов, кое-какие газы в это время превращаются в плазму. Если же пропустить плазму при большой скорости в тесно-ограниченном канале внутри полюсов магнита, то на стенках противоположных каналу появится электрическое напряжение. Этим самым, получается магнито-гидродинамический генератор. Производятся мощные такие генераторы, но время их промышленного применения стоит рад решений проблем в создании не дорогих материалов, и выдачи сильных магнитных полей. Так же прогрессивны методы получения электроэнергии за счёт прямого преобразования энергии химических связей. Аккумуляторы и гальванические элементы, где осуществляется такое преобразование, используют давно. Тем не менее, их не применяют с целью энергетических установок, оттого, что они не обеспечивают необходимое непрерывное получение электроэнергии и располагают слишком ограниченным запасом хим-горючего. В этом отношении более прогрессивными являются топливные элементы как значимые части электрохимических генераторов. 

Электрическая энергия в топливном элементе образуется за счёт окислителя в присутствии катализатора и окислительно-восстановительной реакции топлива. К примеру, в качестве катализатора может быть серебро, платина, в качестве окислителя кислород, в качестве топлива водород; тогда выходит кислородно-водородный топливный элемент. Резерв химического горючего в кислородно-водородных топливных элементах постоянно пополняется: металлические пластины помещены в растворе электролита, пропускающие в свою очередь водород и кислород; реакция соединения водорода с кислородом происходит в этом растворе, впоследствии чего на пластинах появляется электрическое напряжение. 

Ученые продолжают работать над дальнейшим совершенствованием: сменой водорода природным газом, увеличением мощности элементов. Применение полупроводниковых материалов в термоэлектрической технологии получения электроэнергии является перспективным в энергетических целях, преобразование солнечной энергии в электроэнергию. Поиск новых источников энергии продолжают осуществлять инженеры и ученые, более предоставляющих и эффективных методов её получения, употребления и передачи.

Билет 21.Альтернативные источники электрической энергии.

Альтернати́вная энерге́тика — совокупность перспективных способов получения энергии, которые распространены не так широко, как традиционные, однако представляют интерес из-за выгодности их использования и, как правило, низком риске причинения вреда окружающей среде.

1.Ветряная электростанция — несколько ветрогенераторов, собранных в одном или нескольких местах. Крупные ветряные электростанции могут состоять из 100 и более ветрогенераторов. Иногда ветряные электростанции называют ветряными фермами.

Исследование скорости ветра

Ветряные электростанции строят в местах с высокой средней скоростью ветра — от 4,5 м/с и выше.

Предварительно проводят исследование потенциала местности. Анемометры устанавливают на высоте от 30 до 100 метров, и в течение одного—двух лет собирают информацию о скорости и направлении ветра. Полученные сведения могут объединяться в карты доступности энергии ветра. Такие карты (и специальное программное обеспечение) позволяют потенциальным инвесторам оценить скорость окупаемости проекта.

Обычные метеорологические сведения не подходят для строительства ветряных электростанций: эти сведения о скоростях ветра собирались на уровне земли (до 10 метров) и в черте городов, или в аэропортах.

Во многих странах карты ветров для ветроэнергетики создаются государственными структурами, или с государственной помощью. Например, в Канаде Министерство развития и Министерство Природных ресурсов создали Атлас ветров Канады и WEST (Wind Energy Simulation Toolkit) — компьютерную модель, позволяющую планировать установку ветрогенераторов в любой местности Канады. В 2005 году Программа Развития ООН создала карту ветров для 19 развивающихся стран.

Высота

Скорость ветра возрастает с высотой. Поэтому ветряные электростанции строят на вершинах холмов или возвышенностей, а генераторы устанавливают на башнях высотой 30—60 метров. Принимаются во внимание предметы, способные влиять на ветер: деревья, крупные здания и т. д.

Экологический эффект

При строительстве ветряных электростанций учитывается влияние ветрогенераторов на окружающую среду. Законы, принятые в Великобритании, Германии, Нидерландах и Дании, ограничивают уровень шума от работающей ветряной энергетической установки до 45 дБ в дневное время и до 35 дБ ночью. Минимальное расстояние от установки до жилых домов — 300 м.

Современные ветряные электростанции прекращают работу во время сезонного перелёта птиц.

2.Солнечная электростанция — инженерное сооружение, служащее преобразованию солнечной радиации в электрическую энергию. Способы преобразования солнечной радиации различны и зависят от конструкции электростанции.

Данные электростанции основаны на принципе получения водяного пара с использованием солнечной радиации. В центре станции стоит башня высотой от 18 до 24 метров (в зависимости от мощности и некоторых других параметров высота может быть больше либо меньше), на вершине которой находится резервуар с водой. Этот резервуар покрашен в чёрный цвет для поглощения теплового излучения. Также в этой башне находится насосная группа, доставляющая пар на турбогенератор, который находится вне башни. По кругу от башни на некотором расстоянии располагаются гелиостаты. Гелиостат — зеркало площадью в несколько квадратных метров, закреплённое на опоре и подключённое к общей системе позиционирования. То есть, в зависимости от положения солнца, зеркало будет менять свою ориентацию в пространстве. Основная и самая трудная задача - это позиционирование всех зеркал станции так, чтобы в любой момент времени все отраженные лучи от них попали на резервуар. В ясную солнечную погоду температура в резервуаре может достигать 700 градусов. Такие температурные параметры используются на большинстве традиционных тепловых электростанций, поэтому для получения энергии используются стандартные турбины. Фактически на станциях такого типа можно получить сравнительно большой КПД (около 20 %) и высокие мощности. <Солнечная башня, Севилья, Испания. Построена в 2007 году.

На возобновляемые (альтернативные) источники энергии приходится всего около 5 % мировой выработки электроэнергии в 2010г.(без ГЭС). Речь идет прежде всего о геотермальных электростанциях (ГеоТЭС), которые вырабатывают немалую часть электроэнергии в странах Центральной Америки, на Филиппинах, в Исландии; Исландия также являет собой пример страны, где термальные воды широко используются для обогрева, отопления.

Приливные электростанции (ПЭС) пока имеются лишь в нескольких странах — Франции, Великобритании, Канаде, России, Индии, Китае.

Солнечные электростанции (СЭС) работают более чем в 30 странах.

В последнее время многие страны расширяют использование ветроэнергетических установок (ВЭУ). Больше всего их в странах Западной Европы (Дания, ФРГ, Великобритания, Нидерланды), в США, в Индии, Китае. Дания получает 25 % энергии из ветра[7]

В качестве топлива в Бразилии и других странах все чаще используют этиловый спирт.

Перспективы использования возобновляемых источников энергии связаны с их экологической чистотой, низкой стоимостью эксплуатации и ожидаемым топливным дефицитом в традиционной энергетике.

По оценкам Европейской комиссии к 2020 году в странах Евросоюза в индустрии возобновляемой энергетики будет создано 2,8 миллионов рабочих мест. Индустрия возобновляемой энергетики будет создавать 1,1 % ВВП.

Россия может получать 10 % энергии из ветра

По сравнению с США и странами ЕС использование возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в России находится на низком уровне. Сложившуюся ситуацию можно объяснить доступностью традиционных ископаемых энергоносителей, а также слабой озабоченностью экологической обстановкой в стране властей, бизнеса и населения. Один из основных барьеров для строительства крупных электростанций на ВИЭ — отсутствие положения о стимулирующем тарифе, по которому государство покупало бы электроэнергию, производимую на основе ВИЭ.

Билет 22. Генератор постоянного тока.

Генератор постоянного тока преобразует механическую энергию в электрическую.

Принцип действия.

Якорь генератора приводится во вращение каким-либо двигателем, в качестве которого могут быть использованы электрические двигатели внутреннего сгорания и т. д. Генераторы постоянного тока находят применение в тех отраслях промышленности, где по условиям производства необходим или является предпочтительным постоянный ток (на предприятиях металлургической и электролизной промышленности, на транспорте, на судах и др.). Используются они и на электростанциях в качестве возбудителей синхронных генераторов и источников постоянного тока.

В последнее время в связи с развитием полупроводниковой техники для получения постоянного тока часто применяются выпрямительные установки, но несмотря на это генераторы постоянного тока продолжают находить широкое применение.

Генераторы постоянного тока выпускаются на мощности от нескольких киловатт докВт.

Якорь имеет форму цилиндра и набирается из отдельных штампованных листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм. Листы изолированы друг от друга слоем лака или тонкой бумаги. Впадины, выштампованные по окружности каждого листа, при сборке якоря и сжатии листов образуют пазы, куда укладываются изолированные проводники обмотки якоря.

На валу якоря укрепляется коллектор, состоящий из отдельных медных пластин, припаянных к определенным местам обмотки якоря. Пластины коллектора изолированы друг от друга миканитом. Коллектор служит для выпрямления тока и отвода его при помощи неподвижных щеток во внешнюю сеть (см. дальше).

Электромагниты генератора постоянного тока состоят из стальных полюсных сердечников, привернутых болтами к станине. Станина генератора отливается из стали. У машин очень малой мощности станина отливается вместе с полюсными сердечниками. В остальных случаях сердечники полюсов набираются из отдельных листов электротехнической стали. На сердечники надеваются катушки, изготовленные из медной изолированной проволоки. Пропущенный через обмотку возбуждения (электромагнитов) постоянный ток создает магнитный поток полюсов. Для лучшего распределения магнитного потока в воздушном зазоре к ярму прикрепляют полюсы с наконечниками, собранные из отдельных стальных листов. 

Внешняя цепь соединяется с цепью якоря машины постоянного тока при помощи щеток, укрепленных в щеткодержателях, которые располагаются на щеточных болтах траверсы. Болты изолируются от траверсы при помощи изолирующих втулок и шайб.

При вращении якоря обмотка его пересекает магнитные линии полюсов. По закону электромагнитной индукции.

ротор (якорь)

статор

Билет 23.Электроизоляционные материалы.

Электроизоляционные материалы или диэлектрики – это материалы, которые не проводят электрический ток.  В настоящее время человечество использует в качестве диэлектриков различные  жидкие, твердые и газообразные материалы (см. Билет.16), которые кардинально отличаются друг от друга и все же служат одной и той же цели.

Простейшим газообразным изолятором является воздух, который характеризуется нормальной температурой и атмосферным давлением.

Самыми распространенными твердыми диэлектриками являются: стекло, фарфор, различные пластики, резина, а также кварц.

Лине́йный изоля́тор — устройство для подвешивания и изоляции проводов и кабелей на опорах воздушной линии электропередачи (ВЛ).

По материалу применяемого диэлектрика изоляторы делятся на фарфоровые, стеклянные и полимерные.

 

Самыми распространенными изоляторами, в настоящее время, являются фарфоровые и стеклянные, причем изоляторов из закаленного стекла в настоящее время выпускают больше, чем фарфоровых. Это объясняется тем, что изоляторы из закаленного стекла имеют ряд преимуществ перед фарфоровыми: технологический процесс их изготовления может быть полностью автоматизирован и механизирован; прозрачность стекла позволяет легко обнаружить при внешнем осмотре мелкие трещины и различные внутренние дефекты; применение стеклянных изоляторов позволяет отказаться от проведения в процессе эксплуатации периодических профилактических испытаний гирлянд под напряжением, так как каждое повреждение закаленного стекла приводит к разрушению изолирующей тарелки, которое легко обнаружить при обходе линии электропередачи эксплуатационным персоналом.

НО: основными недостатками стеклянных изоляторов являются ненадежная транспортировка, недостаточная антивандальная устойчивость и низкая ударопрочность. Причем ударопрочность стеклянных изоляторов повысить практически невозможно.

Изолента используются для электрической изоляции проводов, деталей и соединений, находящихся под напряжением. Применяются, как в промышленности, так и в быту.

Изоляционные ленты изготавливаются из мягкого поливинилхлорида (ПВХ) с нанесённым на одну сторону клеевым слоем на каучуковой основе. Хорошая изоляция при высоких напряжениях (до 5кВ), высокая устойчивость к температурным изменениям (от –20 °С до +40 °С), высокая огнестойкость.

Билет 24.Электротехнические материалы.

Электротехнические материалы – это те материалы, которые предопределены для действия в магнитных и электрических полях. То есть электротехнические материалы являются совокупностью магнитных, проводниковых, полупроводниковых и электроизоляционных материалов. Также к электротехническим материалам можно определить и такую электротехническую продукцию как конденсаторы, трансформаторы, электроизоляторы, кабеля и т. п. 

Проходя в ногу со временем необходимо понимать, что электротехнические материалы это основной ключ в получении современной электротехники. Как правило, качественные материалы определяют долговечность и надёжность любого типа электрических аппаратов, машин, установок и т. д. 

Магнитные материалы непосредственно имеют главное место в электротехнике, так как свойствами магнитных материалов определяются потери и получение энергии. Далее идут материалы полупроводникового типа (кремний, германий, селен), которые лежат в основе изготовления полупроводниковых приборов (платы, микросхемы, транзисторы и др.). Тем не менее, стоит отметить для получения необходимого электрооборудования с такими качествами как надёжность, прочность, долговечность, нужно разумно использовать любой электротехнический материал. Конечно же, для этого потребуются знание характеристик и свойств электротехнических материалов как физических, так и химических, что далее будет описано в данном разделе. 

Проводниковые материалы 

Проводниковым материалом считаются в основном металлы, а также различного вида сплавы из них. Так скажем чистые металлы, то есть металлы без примесей, как правило, обладают малым удельным сопротивлением. Однако ртуть обладает довольно высоким удельным сопротивлением и является исключением. Различного типа сплавы имеют высокое удельное сопротивление. Их применение осуществляется в виде ленточного и проволочного материала. Металлы без примесей используются в производстве кабелей, монтажных и обмоточных проводов, и т. п. 

Электроизоляционные материалы 

Электроизоляционные материалы обладают очень большим электрическим сопротивлением. При помощи электроизоляционных материалов осуществляют изоляцию, их ещё называют диэлектриками. Диэлектрик необходим для препятствия протекания электричества между токоведущими частями, неся в себе разный электрический потенциал, а также для защиты от короткого замыкания. Такой материал как диэлектрики делятся по химическому составу на два типа: органические и неорганические. Для всех органических диэлектриков главным элементом на молекулярном уровне является углерод. В диэлектриках неорганического типа углерод не находится. 

Электроизоляционные лаки и эмали 

Лак, по своей сути, это раствор для образования плёночно защитного вещества. Его задача заключается в создании защитной лаковой плёнки, способствует этому его физико-химический процесс. Разделяются электроизоляционные лаки на три типа: клеящие, пропиточные и покровные. 

Электроизоляционные компаунды 

Изоляционные составы – компаунды, имеют высокие электроизоляционные свойства. Сам состав во время применения бывает жидкий, а после отвердевает и становится более устойчивым. Однако в составе компаундов не находится растворителей и они делятся на несколько типов – одними из них являются заливочный и пропиточный тип. Пропиточные компаунды используют в пропитке обмоток трансформаторов, электрических аппаратов и машин. Заливочные применяют для заливки полостей с целью герметизации в электромашинах и т. п. 

См. предмет «Электроматериаловедение» 1 курс.

Билет 25. Производство, передача и распределение электрической энергии.

Электричество, потребляемое в жилых домах, учреждениях и на заводах, вырабатывается на электростанциях, большинство из них работает на угле или природном газе, используя мазут в качестве резервного топлива. Некоторые электростанции работают на основе ядерной энергии или используют энергию воды, низвергающейся с высоких плотин. В России в 2002 году теплоэлектростанциями выработано 65,6 % электроэнергии, на долю гидроэлектростанций и атомных станций пришлось 18,4 % и 16 % соответственно. (см. Билет 13,14)

Необходимость Передачи электроэнергии на расстояние обусловлена тем, что электроэнергия вырабатывается крупными электростанциями с мощными агрегатами, а потребляется сравнительно маломощными электроприёмниками, распределёнными на значительной территории. Тенденция к концентрации мощностей объясняется тем, что с их ростом снижаются относительные затраты на сооружение электростанций и уменьшается стоимость вырабатываемой электроэнергии. Размещение мощных электростанций производится с учётом целого ряда факторов, таких, например, как наличие энергоресурсов, их вид, запасы и возможности транспортировки, природные условия, возможность работы в составе единой энергосистемы и т. п. Часто такие электростанции оказываются существенно удалёнными от основных центров потребления электроэнергии. От эффективности Передачи электроэнергии на расстояние зависит работа единых электроэнергетических систем, охватывающих обширные территории.

Передача электроэнергии по воздуху на неограниченные расстояния является давней мечтой человечества. В настоящее время используют воздушные линии электропередач (ВЛ или ВЛЭП) и подземные (подводные) кабельные линии (КЛ). У каждого из двух способов передачи электроэнергии есть свои достоинcтва и недостатки. У ВЛ основным достоинством является относительная дешевизна строительства и хорошая ремонтопригодность. Недостатками ВЛЭП являются широкая полоса отчуждения, уязвимость для внешних воздействий и внешняя непривлекательность. У КЛ основным достоинством является  отсутствие вредного воздействия на людей. Несмотря на высокую стоимость передавать электроэнергию по кабелю в земле часто бывает предпочтительно, так как опоры ЛЭП громоздки, а провода под напряжением излучают вредное электромагнитное излучение. Строительство ВЛ в черте города вообще практически невозможно из-за высокой стоимости земли и плотности застройки. Для снабжения электричеством отдаленных территорий предпочтительно использовать воздушные линии, а для снабжения электроэнергией объектов внутри границ населенных пунктов лучше использовать кабельные линии в земле. Электроэнергия должна быть безопасной!

Энергетическая система (энергосистема) представляет собой совокупность электростанций, линий электропередачи, подстанций и тепловых сетей, связанных в одно целое общностью режима и непрерывностью процесса производства, преобразования и распределения электрической и тепловой энергии при общем управлении этим режимом. Частью энергетической системы является электрическая система, представляющая собой совокупность электроустановок электрических станций и электрических сетей энергосистемы.
Электрическая сеть - это совокупность электроустановок для передачи и распределения электрической энергии, состоящая из подстанций, распределительных устройств, токопроводов, воздушных и кабельных линий электропередачи, работающих на определенной территории.
Электроприемник - аппарат, агрегат, механизм, предназначенный для преобразования электрической энергии в другой вид энергии. Потребитель электроэнергии - один или группа электроприемников, объединенных технологическим процессом и размещающихся на определенной территории.
Электроустановки, в которых производится, преобразуется, распределяется и потребляется электроэнергия, делятся в зависимости от рабочего напряжения на электроустановки напряжением до 1000 и выше 1000 В.

ЖЕЛАЮ УСПЕХОВ НА ЭКЗАМЕНАХ!!!