ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ

Некоммерческое акционерное общество

АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

Кафедра электроснабжения промышленных предприятий

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ

Методические указания и задания к выполнению расчетно-графических работ № 1,2 для студентов специальности

5В081200 – Энергообеспечение сельского хозяйства

Алматы 2013

СОСТАВИТЕЛИ: Г.С.Жунусова, К.М. Асанова. Электрические аппараты. Методические указания и задания к выполнению расчетно-графических работ № 1,2 для студентов специальности 5В081200 – Энергообеспечение сельского хозяйства. - Алматы: АУЭС, 2013. – 17 с.

Данная разработка включает в себя программу курса, задания для студентов и методические указания по его выполнению, технические данные и перечень рекомендуемой литературы

Ил. З, табл. 7, библиогр. - 15 назв.

Рецензент: канд. техн. наук, доцент Ю.А. Цыба

Печатается по плану издания Некоммерческого акционерного общества «Алматинский университет энергетики и связи» на 2012 г.

Содержание


Введение	4
1 Задания к расчетно-графической работе №1	5
2 Задания к расчетно-графической работе №2	15
Список литературы	17

Введение

Согласно учебному плану, студенты специальности 5В081200 – Энергообеспечение сельского хозяйства изучают дисциплину «Электрические аппараты». В данном курсе предусмотрены две расчетно-графические работы, предполагающие самостоятельное закрепление студентами пройденных разделов дисциплины. К сдаче экзамена по курсу студенты допускаются после успешного выполнения и защиты лабораторных работ и расчетно-графических работ.

Цель курса – подготовка специалиста высокой квалификации, способного выполнять основные задачи, связанные с электрическими аппаратами напряжением до и выше 1000 В.

Задачи курса – изучение назначения, принцип действия, конструкции и области применения электрических аппаратов, состоящих из коммутационных аппаратов распределения энергии и аппаратов управления приемниками электрической энергии. Данный курс охватывает основные теоретические сведения, на которых базируется аппаратостроение, подробное изучение распределительных аппаратов общего назначения и краткие сведения о распределительных устройствах.

1 Задания к расчетно-графической работе №1

1.1 Цель расчетно-графической работы

Расчетно-графическая работа состоит из трех заданий.

В расчетно-графической работе студенты выполняют расчеты по выбору предохранителей и автоматических воздушных выключателей в распределительных сетях промышленного предприятия напряжением до 1000В, а также высоковольтных масляных и воздушных выключателей и приводов к ним.

Прежде чем приступить к выполнению расчетно-графической работе следует ознакомиться с соответствующими разделами рекомендованной литературы и с настоящими методическими указаниями.

1.2 Задание 1

Выбрать предохранители для защиты электродвигателей силового пункта СП (см. рисунок 1.1).

Выбрать сечения проводов, питающих электродвигатели.

Для линии, питающей СП, выбрать предохранитель, силовой бронированный трехжильный кабель с алюминиевыми жилами и бумажной изоляцией при температуре окружающей среды (воздуха) +25 °С.

Особые условия:

- помещение невзрывоопасное и непожароопасное;

- предохранители защищают двигатели и линии только от токов короткого замыкания.

Рисунок 1.1 - Схема электроснабжения

1.2.1 Методические указания.

Предохранители применяются для защиты электрических установок от токов к.з. Наиболее распространенными предохранителями, применяемые для защиты электроустановок напряжением до 1000 В, являются: ПР2, НПН, ПН2.

Выбор предохранителей производится по следующим условиям:

а) I_{ном.пред.}³ I_расч;

б) I_{ном.пл.вст..}³ I_{пл.вст.расч},

где I_{пл.вст.расч} – расчетный ток плавкой вставки – находится по следующей формуле

где a - коэффициент пуска – зависит от режима пуска электродвигателя;

a =1,6 – тяжелый пуск;

a =2 – средний пуск;

a =2,5 – легкий пуск.

Если предохранитель состоит в линии, питающей несколько двигателей, плавкую вставку рекомендуется выбирать по формуле

где I_{пуск.наиб.} – наибольший пусковой ток;

I_{расч.дв.наиб.} – номинальный ток двигателя, для которого пусковой ток является наибольшим.

Выбор проводов производится по следующим условиям:

а) I_{доп.пров.}³ I_расч;

б) I_{доп.пров.}³ к₃×I₃,

где к₃=0,33 – коэффициент защиты для предохранителей

I₃= I_{ном.пл.вст}.

1.3 Задание 2

От главного распределительного шита ГРЩ получает питание силовой пункт СП с автоматическими выключателями (см. рисунок 2.2), к которому подключены, пять асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором. Электродвигатели размещены в помещении с нормальной средой. Технические данные электродвигателей приведены в таблицах № 1.1-1.5.

Требуется определить номинальные токи расцепителей автоматических выключателей и выбрать сечения проводов и питающего кабеля из условия нагрева и соответствия токам расцепителей.

Рисунок 1.2 - Схема электроснабжения

1.3.1 Методические указания.

Автоматические выключатели применяются для защиты электрических установок от токов к.з.. Наиболее распространенными автоматическими выключателями, применяемые для защиты электроустановок напряжением до 1000 В, являются: А3700, ВА.

Выбор автоматических выключателей производится по следующим условиям:

а) I_ном.ав.³ I_расч.;

б) I_{ном.расц.} ³ I_расч.;

в) I_{сраб.эл.расц.}³1,25´ I_пуск.

Выбор проводов производится по следующим условиям:

а) I_{доп.пров.}³ I_расч;

б) I_{доп.пров.}³ к₃×I₃,

где к₃=0,22; 0,66; 1– коэффициент защиты для автоматических выключателей зависимости от характеристики регулирования расцепителя

I₃= I_{ном.пл.вст}.

Таблица1.1 - Технические данные электродвигателя № 1

Технические данные	Варианты
	Б, Щ		В, Г		Д, Е		3, Ц		И, К		Л, О			М, Р		Н, Х		П, Ш		С, Д,		Т, Э			У, Ю		Ф, Я		Ц, А		Ч, Ж
Р_ном, кВт	40		30		25		40		20		33			27		30		25		20		33			40		25		30		27
сos φ	0,5		0,6		0,7		0,55		0,65		0,6			0,7		0,55		0,65		0,75		0,6			0,7		0,5		0,55		0,65

Сумма двух последних цифр зачетной книжки	1	2		3		4		5		6		7	8		9		10		11		12		13	14		15		16		17		18
К.п.д.	0,9	0,95		0,95		0,92		0,97		0,92		0,9	0,95		0,96		0,95		0,97		0,97		0,93	0,95		0,98		0,9		0,91		0,93
Кратность пускового тока	6	6		6		5,5		5		6,5		6,5	5,5		6,5		6,5		7		6,5		5,5	6,5		6		7		4,5		5
Режим пуска ЭД	тяжелый	средний		легкий		тяжелый		средний		легкий		тяжелый	средний		легкий		тяжелый		средний		легкий		тяжелый	средний		легкий		тяжелый		средний		легкий

Таблица1.2 - Технические данные электродвигателя № 2

Технические данные	Варианты
	Б, Щ		В, Г		Д, Е		3, Ц		И, К		Л, О		М, Р		Н, Х		П, Ш		С, Д,		Т, Э		У, Ю		Ф, Я		Ц, А		Ч, Ж
Р_ном, кВт	20		25		30		33		40		20		25		30		33		40		20		25		30		33		40
сos φ	0,6		0,55		0,65		0,55		0,6		0,7		0,6		0,7		0,65		0,65		0,55		0,6		0,5		0,7		0,7

Сумма двух последних цифр зачетной книжки	1	2		3		4		5		6	7	8		9		10		11		12	13	14		15		16		17		18
К.п.д.	0,98	0,97		0,96		0,95		0,94		0,93	0_;94	0,95		0,96		0,97		0,98		0,96	0,94	0,93		0,96		0,96		0,92		0,94
Кратность пускового тока	5	5,5		6		6,5		7		7	6,5	5,5		5		6,5		6		6	6,5	6		6		5		7		6,5
Режим пуска ЭД	легкий	тяжелый		средний		легкий		тяжелый		средний	легкий	тяжелый		средний		легкий		тяжелый		средний	легкий	тяжелый		средний		легкий		тяжелый		средний

Таблица1.3 - Технические данные электродвигателя № 3

Технические данные	Варианты
	Б, Щ		В, Г		Д, Е		3, Ц		И, К		Л, О		М, Р		Н, Х		П, Ш		С, Д,		Т, Э		У, Ю		Ф, Я		Ц, А		Ч, Ж
Р_ном, кВт	4		5		6		4,5		5,5		6,5		4		5		6		4,5		5,5		6,5		4		5		6
сos φ	0,7		0,6		0,5		0,7		0,6		0,5		0,6		0,5		0,7		0,5		0,7		0,6		0,5		0,7		0,6

Сумма двух последних цифр зачетной книжки	1	2		3		4		5		6	7	8		9		10		11		12	13	14		15		16		17		18
К.п.д.	0,9	0,91		0,92		0,93		0,94		0,95	0,96	0,97		0,98		0,97		0,96		0,95	0,94	0,93		0,92		0,95		0,92		0,93
Кратность пускового тока	5	6		7		5,5		6,5		5	6	7		5,5		6,5		5		6	7	5,5		6,5		5		6,5		7
Режим пуска ЭД	средний	легкий		тяжелый		средний		легкий		тяжелый	средний	легкий		тяжелый		легкий		средний		тяжелый	средний	легкий		тяжелый		тяжелый		средний		легкий

Таблица1.4 - Технические данные электродвигателя № 4

Технические данные	Варианты
	Б, Щ		В, Г		Д, Е		3, Ц		И, К		Л, О		М, Р		Н, Х		П, Ш		С, Д,		Т, Э		У, Ю		Ф, Я		Ц, А		Ч, Ж
Р_ном, кВт	7		9		8		10		7		10		9		8		9		10		8		7		7		8		9
сos φ	0,6		0,7		0,55		0,65		0,6		0,7		0,55		0,65		0,75		0,6		0,7		0,5		0,55		0,65		0,5

Сумма двух последних цифр зачетной книжки	1	2		3		4		5		6	7	8		9		10		11		12	13	14		15		16		17		18
К.п.д.	0,92	0,94		0,98		0,96		0,97		0,97	0,94	0,98		0,91		0,96		0,98		0,92	0,97	0,92		0,93		0,91		0,95		0,94
Кратность пускового тока	6	6		1		5		5		5	6,5	6,5		5,5		5,5		6,5		7	6	5		6,5		7		5,5		6
Режим пуска ЭД	легкий	средний		легкий		тяжелый		средний		тяжелый	средний	легкий		средний		тяжелый		легкий		легкий	легкий	легкий		средний		легкий		тяжелый		средний

Таблица1.5 - Технические данные электродвигателя № 5

Технические данные	Варианты
	Б, Щ		В, Г		Д, Е		3, Ц		И, К		Л, О		М, Р		Н, Х		П, Ш		С, Д,		Т, Э		У, Ю		Ф, Я		Ц, А		Ч, Ж
Р_ном, кВт	2,5		3		3,5		4		4,5		5		5		4,5		4		3,5		3		2,5		3		3,5		4
сos φ	0,7		0,65		0,6		0,55		0,5		0,7		0,65		0,6		0,5		0,55		0,7		0,65		0,6		0,5		0,65

Сумма двух последних цифр зачетной книжки	1	2		3		4		5		6	7	8		9		10		11		12	13	14		15		16		17		18
К.п.д.	0,93	0,94		0,95		0,96		0,97		0,98	0,99	0,98		0,97		0,96		0,95		0,94	0,93	0,95		0,96		0,94		0,92		0,91
Кратность пускового тока	6	5		4,5		5,5		6,5		7	7,5	5		6		7		5,5		6,5	6	5,5		6,5		5		7		4,5
Режим пуска ЭД	легкий	легкий		средний		средний		тяжелый		тяжелый	тяжелый	тяжелый		средний		средний		легкий		легкий	легкий	средний		средний		тяжелый		легкий		средний

1.4 Задание 3

Для заданной схемы (см. рисунок 1.3) выбрать высоковольтные масляные и воздушные выключатели (В1 - В6) и тип привода к ним.

Мощности нагрузок S₁ - S₆ приведены в таблице № 1.6. Мощность S₁ определяется как суммарная мощность отходящих линий S₁ - S₆.

Рисунок 1.3 - Схема электроснабжения

1.4.1 Методические указания.

Выбор высоковольтных выключателей производится по следующим условиям:

а) по напряжению электроустановки U_н³ U_р;

б) по длительному току I_н³ I_р;

в) по отключающей способности на возможность отключения симметричного тока I_отк³ I_кз;

г) по электродинамической стойкости при токах короткого замыкания: I_дин³i_уд;

д) по термической стойкости: I_отк²t ³ I_кз²t.

Для установки широко применяются маломасляные выключатели типа ВММ, с электромагнитным приводом ВМПЭ, вакуумные выключатели ВВВ, электромагнитные выключатели ВЭМ.

Таблица1.6

Исходные данные	Варианты
	Б, Щ		В, Г			Д, Е		3, Ц		И, К		Л, О		М, Р			Н, Х		П, Ш		С, Д,		Т, Э			У, Ю		Ф, Я		Ц, А		Ч, Ж
S₂, кВА	800		900			1000		1100		1200		1300		1400			1500		1600		1700		1800			1900		2000		2100		2200
S₃, кВА	2200		1800			1300		850		1450		1850		2150			1750		1150		1000		1500			200		900		1100		700
S₄, кВА	3000		3100			3200		3300		3400		3500		3600			3700		3800		3900		4000			4100		4200		4300		4400
S₅, кВА	4400		4300			4200		4100		4000		3900		3800			3700		3600		3500		3400			3300		3200		3100		3000

Сумма двух последних цифр зачетной книжки		1		2	3		4		5		6		7		8	9		10		11		12		13	14		15		16		17		18
S₆, кВА		600		650	700		750		700		650		600		650	750		800		600		550		600	650		700		600		650		700
I_к.з., кА		19		22	24		17		15		24		25		26	18		26		26		27		19	18		19		24		20		18
I_у., кА		40		42	45		55		43		50		30		30	46		51		56		30		31	35		57		50		49		37

2 Задания к расчетно-графической работе № 2

2.1 Цель расчетно-графической работы

Составить реферативные сообщения по вопросам дисциплины «Электрические аппараты», приведенных ниже. Ответы на вопросы должны быть исчерпывающими и не должны носить формального характера. Объем реферативной записки должен составить 15 страниц печатного текста.

Таблица2.1 – Варианты выбора задания

Первая буква

фамилии

студента

В, Г,

Б, Е

К, Э,

Д, О

Н,

П,

Р, Т,

С, Ч,

Х,Ц

Л,

И, Ф

Щ, Я

З, Ы

М, У,

Номер вопроса

10,25

11,

12,

13,

14,

15, 30

Вопросы

1. Как определяется направление действия ЭДУ?

2. Как определяется ЭДУ на основе закона Био-Савара?

3. Как определяется активная мощность, теряемая в проводниках?

4. В чем отличие потерь мощности и нагрева проводников на постоянном и переменном токе?

5. Какие явления сопровождают процесс отдачи тепла нагретым телом?

6. Какие особенности в теплообмене проявляются при режиме аппарата в кратковременном и повторно-кратковременном режиме работы?

7. Как проверяются аппараты на термическую устойчивость от действия токов короткого замыкания?

8. Какими факторами определяется допустимая температура деталей аппаратов?

9. Какие основные явления сопровождают начало возникновения дуги между расходящимися контактами?

10. Какие факторы определяют рост ВАХ дуги?

11. При каких условиях обеспечивается неустойчивое горение дуги постоянного тока?

12. В чем проявляется особенность гашения дуги переменного тока?

13. Какие способы создания магнитного дутья реализованы в аппаратах постоянного и переменного тока?

14. Какие факторы являются определяющими при гашении дуги высоким давлением?

15. В чем отличие кажущейся и физической площади соприкосновения?

16. От чего зависят размеры площадок соприкосновения контактов?

17. Как определить величину переходного сопротивления контактов?

18. Какие факторы оказывают существенное влияние на переходное сопротивление контакта?

19. В чем причина возникновения вибрации контактов, и какие меры применяют для ее уменьшения?

20. Какие причины определяют износ контактов и какие меры применяют для уменьшения эрозии и увеличения срока службы контактов?

21. Чем обеспечивается надежность работы контактов в номинальном режиме и в режиме короткого замыкания?

22. Какая связь между материалом контактных соединений сроком службы и надежностью работы аппаратов?

23. Какие меры для гашения дуги используются в низковольтных аппаратах постоянного и переменного тока?

24. Какие факторы влияют на выбор материалов и форму контактов, применяемых в установках до 1000 В?

25. Как выполняется выбор низковольтных аппаратов?

26. Какие мероприятия по гашению дуги применяются в высоковольтных аппаратах?

27. Какими достоинствами и недостатками обладают современные высоковольтные вакуумные выключатели?

28. Какими достоинствами и недостатками обладают современные элегазовые высоковольтные выключатели?

29. Какими достоинствами и недостатками обладают масляные и электромагнитные выключатели?

30. Какими достоинствами и недостатками обладают выключатели нагрузки, их область применения?

Список литературы

1. Родштейн Л.А., Электрические аппараты низкого напряжения. – М.: Энергия, 1989.

2. Чухинин А.А. Электрические аппараты. – М.: Энергия 1988.

3. Кузнецов Р.С. Аппараты распределения электрической энергии на напряжение до 1000 13. – М.: Энергия, 1970.

4. Таев И.С. Электрические аппараты. Общая теория. – М.: Энергия, 1977.

5. Рожкова Л.Д., Козулин B.C. Электрооборудование станций и подстанций. – М.: Энергия, 1980.

6. Ермилов А.А. Основы электроснабжения промышленных предприятий. – М.: Энергия, 1971.

7. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий. Электрооборудование и автоматизация / Под общ. ред. А.А.Федорова и Г.В.Сербиновского.- М.: Энергоиздат, 1981.

8. Правила устройства электроустановок. – М.: Энергия, 1999.

9. Алиев И.И., Абрамов И.И.. Справочная книга по электротехнике и электрооборудованию. – М.: РадиоСофт, 2010.

10. Постников Н.П. Монтаж электрооборудования промышленных предприятий. Курсовое и дипломное проектирование. – Л., 1991.

11. Пособие по изучению правил техники безопасности электростанций и сетей (Электрооборудование). – М., 2000.

12. Кисаримов Р.А., Справочник электрика. – М., 1999.

13. Правила эксплуатации электроустановок потребителей. – М., 1999.

14. Казаков В.А., Электрические аппараты. – М.: РадиоСофт, 2009.

15. Фадеев В.Б., Конспект лекций. Электрические аппараты. – Алматы: АУЭС, 2012.

Осн. по план 2012 г., поз. 14