Электрическое сопротивление и проводимость. Удельное сопротивление.

Электрический ток и эл.цепь.

Эл. ток- упорядоченоое движ-е заряженных частиц; такими частицами в металлах явл-ся электроны, а в жидкостях и газах – ионы. Сила тока – харак-ет интен сивность эл.тока. Сила тока-величина, численно равная кол-ву элек-ва, проходящего через поперечное сечение проводника в единицу времени.

I = q/t Ампер, где I–сила тока, t-время, q - попер. сечение.

Для измерения I применяют амперметры. Ток во внешней цепи протекает от зажима источника энергии «+» к «-» . Плотность тока – отношение силы тока к поперечному сечению проводника, по которому он проходит

d=I/S А/м²=1А/мм²=10 в-6 А/м². В самом источнике заряды должны перемешаться в обратном направлении от «-» к «+». Величину = энергии, сообщаемой ндинице Эл-го заряда внутри источника питания называют электродвижущей силой Э.Д.С. Э.Д.С. – отношению работы А'неэлектр.сил. к величине перемещаемого внутри источника заряда Е=А'/q.

При разомкнутой цепи, т.е. при отсутствии в ней тока Е = U на зажимах источника энергии. => Напряжение = U=А/q Вольт.I ~U сила тока прямо пропорциональна напряжению U↑I↑. Эл. Цепьюназ-ся совокупность соединенных м/д собой элементов, предназначенных для выработки, передачи, преобразования и использования эл.энергии. Эл.цепь-источник тока, в ней происходит рпревращение какой-либо энергии в электр-ю: механическая в элект-ю-генератор, химическая (т.е. энергия выделяющаяся при хим.реакциях - гальванический элемент; световая-в элект-ую–фотоэлемент, тепловая в элек-ю– термоэле-мент. Потребители тока: осветительные и бытовые приборы, силовые потребители, т.е. двигатели, проводники, аппаратура управления (выключатель), апп-ра защиты (реле, предохранители), измерит-ные приборы, счетчики эл.энергии. Простейшая: источник эл.энергии, потребитель энергии и соединит. проводов:

Рис.

Где Е – источник; R-приемник, К – ключ.

Электрическое сопротивление и проводимость. Удельное сопротивление.

Сопротивление зависит от мат-ла, рода вещ-ва, атомы и молекулы проводника препятствуют упоряд-ому движ-ю электронов, т.е. протеканию эл.тока, это противодействие зависит также от геометрич.размеров и характеризуется электр.сопртив.проводника - R = r.

Зависимость м/д напряжением U силой тока I и сопротивлением R определяется законом Ома : сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению на концах проводника и обратно пропорциональна его сопротивлению

I=U/R – з-н Ома для участка эл.цепи.

R=U/I (Ом)– это сопротивление такого проводника , по к-му протекает ток силой в 1А при напряжении на концах проводника в 1В.

Электрическая проводимость – это величина обраная сопротивлению g=1/R (Сименс) (См) 1См= 1/Ом

Устройства имеющие опр. сопротивление наз-ся – резисторы, а резисторы с регулируемым сопротивлением – реостаты. Удельное сопротивление – это коэф-т пропорциональности. ρ=ε/δ, где ρ-удельное сопротив., δ -плотность тока.

δ=I/S => I=δs => U=εℓ => R=U/I=εℓ(δs), тогда сопротивление выражается формулой R=ρℓ/s, где ℓ-длина, ρ-удельной сопротивл., s-сечение.

Удельное сопротив. зависит от физического строения, t проводника.

3. Зависимость сопротивления от температуры.

Сопротивление проводника зависит от его t и ↑ при его нагревании, и ↓ при его охлаждении. При изменении t проводника примерно от -50 до 200°С удельной сопротивленеи исзмен-я по линейному закону пропорцион-о изменению t.

Рис.

Коэффициент, хар-щий изменение сопротивления в 1 Ом при изменении t на 1ºС наз-ют темпертатурным кофф-том сопрот-ния, ℓ для меди и алюминия=0,004; стали = 0,006, чугуна = 0,001. Зависимость между сопротивлением при t - 20°С и сопротивлением при др. t-рах выражается формулой: Rτ=R[1+(τ-20)], где Rτ – сопростивление при t-ре τ; а R – сопротивление при t=20ºС, Ом.

* При низких t-рах, близких к абсолют. нулю сопротивление некоторых мат-лов становится весьма малыми. Такое явление наз-ся – сверхпроводимостью.

4. Последовательное соединение сопротивлений в целях переменного тока.

Любая эл.цепь представляет собой соединение провод-ников (сопротивлений). Различают: последовательное, параллельное, смешанное соединения. При последова-тельном соединении проводники соеденены один за другим без разветвлений и при их подключении к источнику питания по ним проходит один и тот же ток.

Рис.

При таком соединении общ. R↑. *Общее сопротивление такой цепи = сумме сопротивлений отд-ых уг-ов. R общ.= R1 + R2 + R3. * При послед-ном соединении проводников общее напряжение Uобщ.=U1 + U2 + U3; * Применяется во многих Эл.устройствах: реостатах, дополнит. сопротивлениях, катушках электромашин.

В.5 Параллельное соединение сопротивлений. При таком соединении все проводники подключены к двум точкам на одно и то же число напряжения. Следовательно общее сопротивление цепи опред-ся из следующих выражений: Uобщ= U1=U2=U3 По закону Ома токи в каждой ветви I1=U1/R1=U/R1, I2=U2/R2=U/R2, I3=U3/R3=U/R3. По первому закону Киргофа сумма токов протекающих к узлу разветления =сумме токов вытекающих из него. След-но общий ток =сумме токов в ветвях: I=I1+I2+I3, тогда U/R=U/R1+U/R2+U/R3 или 1/R=1/R1+1/R2+1/R3. Следовательно в q=q(1)+q(2)+q(3) Так.обр. общее сопротивление двух // соедин-х сопротивлений определ-ся по фор-ле R=(R1*R2)(R1+R2). *Токи в ветвях распределяются обратно пропор-но значен-ям сопротивлений ветвей и прямо проп-но их проводимостям.

Рис.

Примен-ся для выключения ламп, эл.двигателей…

I1/I2 = R2/R1=q1/q2

В.6 Смешанное соединение сопротивлений и расчет целей пост.тока. *При таком в цепи имеются сопротивления, соединенный последовательно и //-но. Источники энергии, так же как и проводники могут включаться послед-но и //-но. Для расчета такой схемы (рис) где даны сопротивления R1R2R3R4 надо найти I1I3I4 и U1U2U3, а т.ж. общие R всей цепи.

Рис

1. Сначала опред-ем общее R м/ду точкой а и точкой в по формуле R=(R1*R2)(R1+R2). 2. Далее найти общее R по всей цепи (последовательное соединение). Rобщ.=R1+R2+Rав Расчет сложных цепей. *Для расчета сложн. разветвленных эл.цепей, имеющих не менее двух источников энергии, принимают законы Киргофа (Вар.7). *Разветвленной – наз-ся цепь по кот. ток может протекать разными путями. В такой цепи всегда есть узлы и ветви. *Узел-точка цепи, в кот. сходятся три проводника и более. *Ветвь-это участок цепи, соедин-щий два узла. В ветви могут наход-ся источники или приемники энергии, соединенные только послед-но.Схема сложной цепи

Рис.

По первому з-ну Киргофа сумма токов, сходящихся в узле=0! По второму з-ну К-фа сумма падений напряжений на проводниках в замкнутом контуре = сумме ЭДС источников энергии Е1 и Е2, их внутр. Сопротивления rвт1 и rвт2, а т.ж. сопротивления ветвей R1,R2,R3. Неизвестны точки I1, I2, I3. Для определения токов I1, I2, I3, составляют три урав-я, испол-уя з-н К-фа. 1) Урав-ие для узла в – 1 з-н К-фа I1+ I2=I3 ; 2) Второй з-н К-фа для контуров а,б,в,г,д,е и в,г,д,ж. Е1=I1(r вт1+R1)+I3R3 и Е2=I2 (r вт2+R2)+I3R3 → Решаем все уравнения. *Зак-ны Киргофа: 1 з-н: Сумма токов сходящихся в узле равна нулю. 2 з-н: Сумма падений напряжений на проводниках в замкнутом контуре равна сумме ЭДС, действующих в том же контуре

Просто Трансформаторные подстанции – это элект. тех. Устройства для преобразования и распределении энергии. Бывают: 1) мачтовые – открытые и закрытые и на опорах; 2) встроенные; 3) комплектные, т.е. временные. Нельзя уст. В жилые дома, школы … из-за шума, .т.к. середчник колеблится, над или под помещ-ями, где >50 чел., нельзя под помещениями с мокрым технологическим процессом, д.б. защищены от внутреннего транспорта

Рис.

В.7 Законы Ома и Киргофа. Атомы и молекулы проводника препятствуют протекания Эл.тока. Это противодействие зависит от мат-ла проводника и его геометр. Размеров и хар-ся эл-ким сопротивлением проводника R или r. Зависимость между U1, I и R определяется законом Ома: сила тока I в проводнике прямо пропорциональна его R. I=U/R1–закон Ома для участка эл.цепи. Закон Ома применим для замкнутой цепи, включающей источник энергии – закон Ома для всей цепи – I=E/Rn=E/rвт+rвш), где Rп-полное сопротивление замкнутой цепи, rвт-внутреннее сопротивление источника энергии, rвш-внешнее сопротивление проводника и эл.приемников, Е-ЭДС источника энергии. *При разомкнутой цепи (I=0) напряжение на зажимах равно эдс. U=Е. *Законы Киргофа: 1з-н: Сумма токов сходящихся в узле=0 2з-н: Сумма падений напряжений на проводниках в закнутом контуре равна сумме эдс, действующих в том же контуре.

В.8 Однофазный переменный ток. Пер.ток-ток, кот. изменяется переодически по направлению и непрерывно по значению. Одна из главных причин повсеместного распостранения переменного тока - необходимость трансформации, преобразовании тока, во время передачи эл.энергии от источника до потребителя на расстоянии. Требуется ↑ U до 500 кВ и ↑ его ↓ вблизи потребителя до 400 В.

Кривая переод-го переменного тока.

Рис.

Период – промежуток времени, в течении кот. происходит полный цикл изм-ния тока по величине и направлению. Частота – число периодов в секунду. f=1/Т, где f – частота, Гц; а Т – период, с.

Синусоидальная ЭДС и её получение. На рис. Дана схема получения синусоид. ЭДС - простейший генератор.

рис

Прямолинейный проводник – ротор (якорь) вращается с постоянной частотой в равном-ном магнит поле (по час.стрелке). Согласно з-ну эл.магнитной индукции, в проводнике будет наводиться (индуцироваться) ЭДС, её значение в зав-ти от положения проводника можно определить по фор-ле: Е=ВluSinL, где В – магнитная индукция, Тп (тесла), L- длина проводника, u-скорость вращения проводника, L-угол м/д векторами скорости U и магнитной индукции В. (Наибольшая ЭДС будет при L=90º). Направление ЭДС можно опред-ть по правилу правой руки: если правую руку расположить так, ч.б. магнитные линии поля входили в ладонь, а отогнутый большой палец указывал направление движения проводника, то 4-е вытянутых пальца покажут направление ЭДС. В полож. 2,3,4,5,6 ЭДС от нас. В положении 8,9,10,11,12 ЭДС к нам. Мгновенные значения ЭДС – Е=Вlu SinL наносим их на график. При полож. 4 и 10 ЭДС – max значение (т.к.L=90º, SinL=1). В полож. 1-7 L=0 и Е=0, е = ЕmSinL. Фаза – или фазный угол – это переменный угол L.

Рис.

Нейтраль – линия 1-7, т.к. в положениях 1 и 7 ЭДС не возбуждается (е=0). В 2-полюсном генераторе полный цикл изменения ЭДС происходит за один оборот ротора. Если ротор делает n об/мин, то частота ЭДС f=n/60. Угловая скорость вращения ω=2π n/60=π n/30 след-но ω=2π*f=2*π/Т – угловая скорость – частота рад/с. Если ротор вращ-ся с пост-ной скоростью, то за время t он повернется на угол L=ω t рад., след-но е=ЕmSin ωw t

– значения ЭДС в каждый момент времени.

Пер.ток – меняется как по значению и направлению.

Рис.

При синусоидальной эдс ток и напряжение изменются по закону: i=ImSinω t, U=Um*Sinω*t. Амплитуды-нибольшие мгновенные значения, кот. принимают переменные напряжения и токи. За один T-период i и U имеют «+» и «-». Действующие значения-такие значения, кот.равны значению постоянного тока, протекающие ч/з то же сопротивление и вызывающие выделение того же кол-ва теплоты. Между амплитудным Im и действующим значением I переменного тока сущ-ет соотношение: I=Im/√2=0,707Im, E=Em/√2=0,707Em, U=Um/√2=0,707Um.

Параметры переменного тока: 1) сигновенные i(ток)? U (напряжение), e (ЭДС) значения; 2) амплитудные значения Y(m)U(m)E(m); 3) действующие значения Y,U,E;… Y= Ym ≈ 0,707 Ym; U= Um ≈ 0,707 Um;

√2 √2

E= Em ≈ 0,707 Em;

√2

4) периода время (с) одного полного колебания Т(с)

рис.

5) ω – угловая частота, число оборотов за период:

ω=2Л/Т;

6) f – число колебаний за единицу времени – циклическая частота

f=1/T ω=2πf, f=50Гц.

7) Начальная фаза –ψ (пси)º

Ч(фи)=ψ1-ψ2 - фазовый сдвигº.

Временная диаграмма

Рис.

В 9. Цепь переменного тока с посл-ым соединением активного и реактивного сопротивлений.

Сопротивление в цепи переменного тока всегда больше, чем в цепи постоянного. *Активное сопротивление–такое сопротивление, в кот. энергия выделяется в виде теплоты. *Эл.цепь обладает активным сопротивлением R, индуктивностью L и емкостью G, которые являя-ся её параметрами. Однако эти параметры влияют на ток неодинаково, поэтому при расчетах величинами, влияние кот. незначительно пренебрегают (напр. эл.лампы накаливания рассматривают как цепь только с активным сопротивлением). Но реально цепи только с индуктивностью не сущ-ет.

а) Цепь с активным сопротивлением R изменение тока по времени точно совпадает с изменением напряжения.

Рис.

б) Цепь с индуктивностью L – в цепи и индуктивностью ток отстает по фазе от напряжения на четверть периода (во времени), а в угловой мере – на 90º (π/2)

Рис.

в) Цепь с емкостью G – ток по фазе опережает напряжение на ¼ периода (π/2).

*На рис.–цепь с реальной катушкой, имеющей актив-ное и индуктивное сопротивления. В этом случае имеет место последовательное соединение L и R и напряжение, приложенное к катушке состоит из двух слагаемых: 1.) падения напряжения в активном сопрот. UR=iR и 2.) напряжения UL=L* d i/d t ; U=UR+UL

рис.

Вектор падения напряжения совпадает по направлению с вектором тока, а вектор UL опережает его на 90º. Сложив геометрически векторы UR и UL, получаем вектор U. Таким образом, ток отстает от напряжения. R – активное сопротивление. Если в полученном на векторной диаграмме треугольника разделить значения сторон на ток I, то получим значения ∆ сопротивлений, катеты кот.равны активному R и индуктивному ХL, а гипотенуза Z=√R²+ХL²,

Рис.

Z- полное сопротивление цепи, где

XL – индуктивное сопротивление (катушка)

ХL=WL=2πFL, (Ом)

*Угол сдвига фаз определяется из следующих соотношений φ: tgL=XL/R, CosL=R/Z, SinL=XL/Z

R – активное сопротивление

L – индуктивность

XL=ωL=2πFL, L – индуктивность

Хс=1/ωс=1/2πFc

Рис.

В.11.Треугольник сопротивление в цепи переменного тока и его применения в расчетах

Из треугольника напряжений вытекают следующие соотношения UR=Ucosa, UL=Usina. Проекция вектора напряжений на вектор тока наз-ся активной составляющей вектора напряжения – Uа. Проекция вектора напряжения на направление перпендикуляном вектору тока, наз-ся – реактивной составляющей вектора напряжения - Uр **Если в полученном, на векторной диаграмме треугольника разделить значения сторон на ток I, то получим ∆ сопротивлений, катеты которого равны активному R и индуктивному ХL, а гипотенуза

Z=√R²+ХL² ∆ сопротивлений,

Рис.

Z – полное сопротивление цепи, где Х∆ - индуктивное сопротивление, ХL = ωL =2π f L (Ом)

*Угол сдвига фаз определяется из следующих соотношений Ф: tg a =XL/R, Cos a = R/Z, Sin a = XL/Z

Из треугольника напряжений вытекают следующие соотношения UR=UCosL, UL=USinL.

*Проекция вектора напряжений на вектор тока наз-ся активной составляющей вектора-напряжения Uа; *Проекция вектора напряжения на направление ┴, вектора тока, наз-ся реактивной составляющей вектора напряжения – Uр,

В.10. В12. В.13. Мощность переменного тока Треугольник мощностей, его практическое значение. Активная, реактивная, полная мощность, Коэф-ент мощности, его определение.

В 10. 1) P=UYCosφ – активная мощность

Сos φ – коэффициент мощности

Соs φ=R/Z, Z – полное сопротивление

2) Q=UYSin φ – реактивная мощность

3) S=√Р² + √Q² = UY

рис.

В источнике эл.энергии неэлектрические силы совершают работу по перемещению Эл.заряда Q, которая оценивается величиной выработанной Эл.энергии. Wист.=Еq=EIt

элект.энергии, израсходованная в цепи Wпотр.=Uq=UIt.

Мощность – работа, совершаемая в единицу времени, пред-ет собой скорость преобразования энергии. P=W/t, Вт (ватт)=работе в 1 Дж, произв. в секунду.

1 Вт=1Дж/1сек.. Мощность, потребляемая в цепи равна произв-ию напряжения на её зажимах и силы тока. Рпотр.=U*I. *При переменном токе это справедливо только для мгновенных значений мощности р=ui. Мощности, как и ток и напряжение явл. переменными, польз-ся ими в расчетах неудобно, пользуются средней мощностью, кот. находят в прямой зависимости от действ-ных значений тока и U. В цепях только с активным сопротивлением сред.мощность опред-ют: Р=UI. В цепях имеющих кроме активн. Сопр. Индуктивность и ёмкость, т.е. реактивное сопротивление: Р=UICosφ;

*Сosφ–коэффициент мощ-ности. Чем ↑ сдвиг фаз между напряжением и током, тем ↓ коэф-ент мощности и сама активная мощность.

Р – активная мощность (Вт) – ватт;

Q – реактивная мощность (вар- воль-амперы реактивные);

S– полная мощность (В.А.)-вольт-ампер. На основании данных формул можно построить графически – треугольник мощностей, гипотенуза которого: S=√Р²+Q². *Полная мощность – это max возможное значение активн Р при отсутствии сдвига фаз (L=0,Cosφ=1)

Рис.

Величиной S принято характ-ть генераторы переменного тока, силовые трансформаторы.

Активная мощность зав-ит от коэф-та мощности, при кот. машины работают, а коэф. мощности от соотношения актив. и реактивн. сопротивлений эл.приемников.

Р=U*Icosφ=U*Ia - мощность равна произведению действующих значений напряжения и активной составляющей тока.

Q=UISinφ=UIp реактивная мощность равна произведению действ. Значения и реактивной составляющей тока.

Активная P харак-ет преобразование Эл.энергии в др. виды-теплоту, меха-кую работу.

Реактивная Q хар-ет колебания Эл.эн. между генератором и эл.приемником, обусловленные переменным Эл-ми и магнитными полями.

*Активная энергия – Эл.энергия Wа, расходуемая в цепи переменного тока за время t:

Wa=Pt=UItCosφ кВт*ч (киловатт-час.)

*Реактивная энергия Wp=Qt=UItSinφ (киловар-час)

В. 14 Трехфазный переменный ток. Устр-во 3-фазного генератора. Прнцыпы получения 3-фазно- го тока.

Если в магн.поле вращается 1 проводник, то это однофазная система, если три – то 3-фазная. *Трехфазная система переменного тока была изобретена и разработана в 1891 г М.О.Доливо-Добровольским, он же изобрел 3-фазный генератор. Такая система имеет значит. Преимущества, при этой системе эл.двигатели имеют более простую и эконом-ю конструкцию. Электросети при передачи энергии на дальние расстояния получаются дешевле.

Рис.

Если в магн.поле вращать три проводника, расположив их таким обр., что узлы между ними составляют 120º, то в каждом проводнике возникнут ЭДС, значения которых и направления будут в один и тот же момент неодинаковы. Так в проводнике А в данный момент времени ЭДС не индуцируется, т.к. проводник находится на нейтральной линии. В проводниках В и С ЭДС близки к max значениям, но имеют противоположные напралвения. След-но, в рассмат-риваемом генераторе переменного тока дей-ют 3 ЭДС одной и той же частоты, но не совпадающие – сдвинутые по фазе на 1/3 периода. Эти ЭДС будут иметь одинаковые амплитудные значения и периорды. Однако прохождения этим ЭДС нулевых и амплитудных значений наступает в разные моменты времени. Если теперь к общим концам каждого из трех проводников подключить равные сопротивления Za, Zb, Zc, то по ним будут протекать равные токи, сдвинутые на 1/3 периода

Рис.

В. 15. Соединение обмоток 3-фазного генератора. Понятие о линейном и фазном напряжении. *При трехфазных системах наиболее распространены соединения Эл.приемников и обмоток генераторов и трансформаторов звездой и треугольником.

В.16 Способы соед-ния потребителей 3-фазного тока.Соотношения между линейными и фазными токами и напряжениями. Можно создать систему при которой приемники Эл.энергиии будут соединяться с обмотками генератора 6-ю проводами. Однако эта система громоздка и экономически неоправдана.

Рис.

Эту систему можно упростить, соединив концы X,Y,Z обмоток 3-фазного генератора и электроприемника общими проводом. Общую точку соединения концов фаз (обмоток) называют нейтралью 3-фазной системы, а провод присоединенной к ней – нейтрльном. Соединение звездой и нулевым проводом

Рис.

*При заземленной нейтрали генератора присоединенной к ней провод называют нулевым, а схему соединений – звездой с нулевым проводом.

В.17. Роль нулевого провода в цепях з-х фазного тока

В нулевом проводе протекает геометрическая сумма токов 3-фазной системы. Если нагрузки в фазах совершенно одинаковы и имеют равные активные и рективные сопротивления, то в каждый момент времени сумма тока=0, т.е. в нулевом проводе ток протекать не будет. Поэтому провод наз-ся нулевым. Т.к. при равномерной нагрузке фаз тока в нулевом проводе нет, можно от него совсем отказаться. Такие системы применяют в сетях, питающих 3-фазные эл.двигатели переменного тока, имеющих практическим равные сопротивления обмоток. В сетях, питающих осветит-ые установки и др.однофазные Эл.приемники нагрузки фаз могут оказаться неодинаковыми и по нулевому проводу будет протекать ток: Io=Iа + Iв + Ic. Поэтому нулевой провод необходим и применяется 4-проводная 3-фазная система. Если всё же отказаться от нулевого провода, то фазные напряжения окажутся не равными, что вызовет повешенное напряжение на зажимах одних эл.приемнов и пониженное на других. На нулевом проводе запрещается установка предохранителей или выключателей. Остальные провода соединяющие генератор с приемником энергии называют-линейными. Одинаковая нагрузка 3-фаз – называется равномерной или симметричной. Фазное напряжение Uф- напряджение между началом и концом одной обмотки генератора также наз-ют напряжение между любым из линейных и нейтральными проводами.

Линейное напряжение – Uл – напряжение между двумя линейными проводами (межфазное U). Также различают фазные и линейные токи. Фазный ток – ток, протекающий в обмотке генератора или в нагрузке, включенной в фазный провод. Линейный ток – ток, протекающий в линейном проводе. *В 3-фазной системе применяют т.ж. соединение треугольником:

Рис.

Здесь конец первой обмотки генератора Х, соединяется с началом второй обмотки В, конец второй У – с началом третьей С и конец третьей Z – с началом первой А. нагрузка может т.ж. включаться в треугольник. Объединение указанных начальных и конечных точек обмоток возможно, т.к. в каждый момент времени сумма фазных U=0, и поэтому при правильном соединении обмоток в них внутренний уравнительный ток не протекает. *Если составить векторную диаграмму напряжений 3-фазной цепи, то можно вывести *соотношение между фазным и линейным U 3-фазной цепи: при соединении звездой.

Рис.

Вектор линейного U равен разности векторов соответ-щих фазных U: Uл.зв.=Uф.зв.√3. На диаграмме фазные U –ОА,ОВ,ОС; линейные U-АВ,ВС,СА; I ф.зв = I л.зв.

Iа+ Iв+ Iс =0. *На векторной диаграмме напряжений и токов 3-фазной системы соединенной треугольником видно,

Рис.

Геометр. сумма действующих значений фазных U=0

Uаб+Uбс+Uса=0; Uф.тр.=Uл.тр.

Линейные и фазн. I связаны соотношениями: при суммарной нагрузке Iл.тр.=Iф.тр.√3

В общем случае при нессиметричной нагрузке фаз каждой линейный ток определяется как геометрическая разность двух фазных токов и токи в линиях не равны между собой. Но сумма линейных токов=0!

В19. Электроизмерительные приборы, назначение, класс-ция. Электро.измерения имеют огромное значение в Эл.техничке. По показаниям эл.измер. приборов судят о работе эл.технических уст-в и установок. Параметры Эл.измерительных приборов-все Эл-ие и электромагнитные величины – напряжение, сила тока, мощность, Эл.энергия. Т.ж. измеряют и ряд неэлектрических величин-давление, t-ру, скорость…, т.к. Эл.измерения обладают высокой чувствительностью, точностьюЮ надежностью, простотой. Измеритльный прибор-устройство для преобразования измеряемой величины таким образом, ч.б. она легко воспринималась ч-ком. Сущ-ет Международная система единиц – СИ, явл-ся универсальной для всех отраслей науки и техники. Эл.измерительные приборы классиф-ют по ряду признаков: 1) По назначению: амперметры-сила тока, вольтметры-напряжение, ваттметры-мощность,-счетчики-расхода эл.энергии, омметры-сопротивление… 2)По принципу действия: магнитоэлектр-ские, эл.магнитные, эл.динамические, ферродинамические, индукционные системы. На шкале прибора спец.знаками обозначают к какой системе прибор отн-ся.. 3)По точности показаний: 8-емь классов точности: 0,05,01;0,2;0,5;1%1,5;2,5;4. Цифры показывают мах значение погрешности в % от номинального значения прибора (т.е. верхнего предела его шкалы). 4) По способу установки: - стационарные или щитовые, -переносные., 5) По способу снятия показания: -показывающие с помощью стрелки на спец.шкале или цифровых индикаторов указывается значение измер-ой величины в данный момент времени, -самопишузие-на спец.диаграммной бумаге ведется запись показаний в течении опред-го времени.

В.20 Приборы магнитоэлектрической системы. – применяют только в цепях постоянного тока. На рис. Дана общая схема устройства магнитоэлектрического прибора.

Рис.

Он состоит из: 1 – магнита, к кот. крепятся полюса-2, между полюсами расположен стальной сердечник-3, м/д сердечником и полюсами нах-ся рамка–4 из медной или алюм-ой проволоки, намотанной на алюм-ый каркас, ток в рамку проводится ч/з две спец-ые пружины-5. Принцип действия основан на взаимоде-йствии тока, протекающего по рамке, с магнитным полем. Рассмотрим принцып дей-ия магни- тоэлектрического амперметра: в рез-те взаимод-ия тока, протекающего по виткам рамки с магнитным полем магнита создается пара сил F1, F2 --- , образую- щих вращающий момент, уравновешенный тормозным моментом пружин. При этом рамка поворачивается на некоторый угол, при кот. вращающийся момент уравновесится пружинами. Вращающ. момент пропор-циионален току, протекающему в проводниках рамки. Чем ↑ ток, тем на ↑ угол повернется рамка, а к передней оси рамки прикреплена стрелка, свободный конец кот.перемещается по отградуированной шкале, движ-ся рамка – движ-ся стрелка. Прибор может изме-рять небольшие тока: «+» высокая точность и чувств-ть приборов, малое потребление энергии; «-» чувств-ть к перегрузкам, сложность конструкции, сравнительно высокая стоимость приборов. Используется в кач-ве амперметров и вольтветров для измерения тока и U.

В.21 Приборы электромагнитной системы – пригодны для измерения, как пост., так и переменных токов. На рис. общая схема устройства эл.магнитного прибора.

Рис.

Содержит катушку-1, сердчечник из магнитомягкого мат-ла-2, укрепелнный эксцентрично на оси вместе со стрелой-3. Принцып дей-вия основан на явлении втягивания сердечника в катушку с током. При протекании измеряемого поле ч/з катушку, образуется магнитное поле, под дей-ем кот. магнитный сердечник втягивается в полость катушки. Чем больше ток, то с большей силой втягивается пластинка, преодолевая сопротивление пружины. При отключении тока сердечник под дей-ем пружины возвращается в исходное положение. К сердечнику прикреплена показывающая стрелка, кот. перемещается по шкале с делениями. «+» - простота конструкции, надежность, низкая стоимость, высокая перегрузочная способность; «-» - низкая чувствительность. Больш. Собственное потребление мощности (2-8Вт), по точности уступают магн.элект. приборам, класс точности 1,5-2,5; заметное влияние на показания прибора оказывают внешние магнитные поля. Используется в соносвном для измерения токов и U промышленной частоты.

В.22 Приборы элетродинамической системы. – применяют для измерения Р в целях постоянного и переменного токов. На рис. схема электродинамическо

го прибора.

Рис.

Состоит из неподвижной катушки -1(токовой), кот. включ-ся в цепь последовательно, и подвижной катушки -2 с током I2 (напряжения), включается в цепь //; на оси кот. укреплена стрелка – 4, ток к подвижной катушке подводится ч/з две спральные пружины -3. Принцып действия основан на силовом взаимодействии токов I1 и I2 , под влиянием этого взаимодействия вознакает вращающий момент и подвижная катушка поворачивается на некоторый угол, преодолевая противодействующий момент пружины-3. В цепи переменного тока будет мгновенный вращающий момент будет пропорцио-нален произведению мгновенных значений токов в катушках. «+» - высокая точность! «-» - малая перегру-зочная способность, низкая чувств-ть, заметное вли-яние внешних полей, большое потребление Р (5-15Вт). Используются – амперметры, вольтметры, ваттметры применяются в качестве образцовых приборов высокого класса точности, при точных лабораторных исследованиях.

В 23. Приборы индукционной системы. – получили широкое распространение для измерения эл.энергии – счетчики. На рис. – общая схема устройства – в двух проекциях. Он содержит магнитопровод – 1 сложной конфигурации, на кот. размещены две катушки: напряжения-7 и тока -2. М/д полюсами электромагнита -1 расположен алюм-вый диск-3. на рис. показаны средства регулировки счетчика: тормозной магнит-4, металлический экран– 8, винт компенсации трения– 5, счетный механизм-6. Принцып действия основан на взаимод-вии магнитных потоков, создаваемых токами, катушек тока и U с вихревыми токами, наводимыми магнитным полем в алюмин-ом диске. Части эл.магнита расположены 1 к др. другу, при протекании переменных токов ч/з катушки образутся два пульсирующих магнит. Потока, пронизывающих алюмин-ый диск, в кот. наводятся вихревые токи, взаимод-щие полями электромагнита. Возникающий при этом вращающий момент пропорц-ый токам Iа Iv, а → мощности в цепи, приводят диск во вращение. Частота вращения диска пропорциональна Р цепи. Число его оборотов за определенное время работы хар-ет расход энергии. Ось движущего диска соединена со счетным мех-змом червячной передачей, счет. мех-зм отсчитывает кол-во израсходованной энергии в киловатт-часах.

Рис.

В.24 Однофазный трансформатор – аппарат пере-менного тока, в кот. эл.энергия одного U преобра-зуется в энергию U напряжения при неизменной частоте. Повышающие т. – низшее (первичное) U преобразуется в высшее. Понижающие т. – если вторичное меньше первичного. Примен-т: в системах передачи и распределения эл.энергии, для эл.сварочных работ, эл.измерений, в радиотехнике. *Для передачи эл.эн. с наименьшими потерями на большие расстояния, U 6-15кВ повышают до 110,220,500кВ и ↑, в местах приема Эл.эн. необходимо понижение U до 6-10кВ, а далее до 380/220В, а в некот. Отраслях пром-ти до 660В, для непосредств. Подачи эл.эн. к силовым и осветительным установкам. Повышение U в n раз позволяет увеличить кол-во передаваемой энергии в n² раз. Устр-во 1-фазного т-ра (на рис). На сердечнике– магнитопровода-1, собранном из изолированных др. от др. тонких листов спец-ой трансформаторной стали, помещаются обмотки-2, присоединенные к источнику эл.энергии – первичная, и обмотки-3, к от. Подключены потребители энергии – вторичная – Z. Число витков обмоток, U, I, Р называют соотв-но превичными и вторичными. Первичная Р – Р на входе, вторичная Р – Р на выходе. Принцып действия – в его сонове лежит прицып, явление взаимоиндукции. Две обмотки, связаны общим магнитным полем, каждая состоит из двух половин, расположенных на разных частях магнитопровода и соединенных так.обр., что их магнитодвижущие силы и образуют общий магнитный поток. Большая часть маг-го потока-Ф замыкается вдоль магнитопровода-6 и наз-ся полезным потоком, а части потока-4 и 5, замыкающиеся ч/з воздушное простанство и сцепленные только с одной из обмоток, потоками рассеяния. При протекании в первичной обмотке переменного тока I1, вознакает переменный поток Ф1, сцепленный с обеими обмотками. По закону эл.маг.индукции в обмотках наводятся ЭДС.

Рис.

Е1=ω1 * dФ/d t и Е2=ω2*dФ/d t, действ-щиe знач-ия кот. Е1=4,44*fω1 Фmax, E2=4,44*fω2 Фmax, Поделив Е1/Е2 получаем Е1/Е2=ω1/ω2=К12, где

Ф – магнит-ый поток (вебер – Вб); ω – число витков обмотки, d – дифференци-ое уравнение, t- время, f – частота, К – коэф- трансформации. След-но отношение ЭДС = отношению чисел витков обмоток т-ра! Это отношение наз-ся – коэфф-том трансформации – К. *При замкнутом Р1 и разомкнутом Р2 рубильниках, т.е. при отсутствии нагрузки во вторичной цепи, транформатор работает в режиме холостого хода. Ток холостого хода составляет 3-10% от номинального первичного тока т-ра, поэтому падение U в первичной обмотке незначительно и можно считать первичное напряжение U1=и противоположно по фазе ЭДС Е1, кот. явл-ся противо-ЭДС. Вторичное U2 при отсутствии тока во вторичной обмотке = ЭДС. Е2 Поэтому коэф. Трансформации К12=U1/U2. При замыкании рубильника Р2 во вторичной обмотке протекает ток нагрузки I2, т.е. трансформатор работает под нагрузкой. *Как в любом Эл.устро-ве, в т-рах имеют место потери Р в стали. Однако они невелики и составляют у мощных силовых т-рах всего 3% от номинальной мощности. Поэтому практически можно считать, что Р первичной и Р вторичной обомоток приблиз-но равны, след-но U1 I1≈U2 I2,

U1/U2 ≈ I1*I2, I1/I2=3W2/W1=1/K12 отношение первичного и вторичного тока в нагруж-ном трансф-ре обратно пропорционально отношению числа витков.

В.25 Режимы работы трансформаторов.

1.номинальный режим 2. режим короткого замыкания 3. режим холостого хода (их два) 4. режим работы под нагрузкой (рабочий режим). 1) режим холостого хода - в этом режиме транс-тор по сущ-ву превращ-ся в катушку с магнитоприводом. Опытом холостого хода – наз-ся испытание транс-ра при разомкнутой цепи вторичной обмотки и номинальном V(1)=V(ном.). На основании этого опыта по показаниям измерительных приборов определяют коэф-ент трансформации и мощности потерь в магнитопроводе трансф-ра.

n – коэф-ент трансф-ции – указывается на щитках транс-ра в виде отношения номин-ых U тр-ра при холостом ходе, например 6000/230В (как отношение высшего U к низшему). Режимы холостого хода и короткого замыкания возникают при авариях или спец-но создаются при испытании тр-ра. Режим холостого хода – режим ненагруженного тр-ра, при кот. цепь вторичной обмотки разомкнута I(2)=0 или подключена к проводнику с очень большим сопротивлением нагрузки, например, вольтметр. 2). Режим короткого замыкания, при котором его вторичная обмотка коротко замкнута U(2)=0 или подключена к приемнику с очень малым сопротивлением нагрузки, например, амперметру. Следует различать режим короткого замыкания в экспл-ционных условиях и опыт короткого замыкания. Опытом кор.замыкания – наз-ся испытание тр-ра при короткозамкнутой цепи вторичной обмотки и номинальном первичном токе I(1)=I(ном.) Этот опыт служит для определения важнейших параметров тр-ров: мощности потерь в проводах, внутреннего падения U… Этот опыт, как и опыт холостого хода обязателен в заводских условиях. 3). Номинальный режим, т.е. режим при номинальных значениях напряжения U(1)=U(1ном.) и тока I(1)= Iном. Первичной обмотки трансф-ра. 4). Рабочий режим, при котором напряжение первичной обмотки близко к номинальному значению или равно ему U(1)≈U(1ном.), а ток I(1) определ-ся нагрузкой транс-ра.

В 26. Трехфазный трансформатор. Принцып дей-вия аналогичен принцыпу дей-вия однофазного тр-ра. Его магнитопровод имеет три стержня, на кот.размещено по одной первичной и вторичной обмотке. (см. рис.)

Рис.

Основными способами соединения обмоток явл-ся соединения по схеме звезды и по схеме треугольника. В зав-ти от схемы соединений имеются группы соединений, указанные в ГОСТах. Обычно в понижающих силовых тр-рах прим-ют соединение звезда с выведенной нейтралью (У/Ун), и треугольник – звезда с выведенной нейтралью (∆/Ун). На рис. видно, начало и концы обмотки высшего U обозначают в порядке чередования фаз А,В,С и Х,У,Z, а обмотки изшего U а, б, с и х,у,z. Соединение звездой практикуется для оботок, т.е. U 110кВ и ↑. В сетях U до 1000 В, как правило требуется нулевой провод, поэтому вторичные обмотки понижающих транс-ров соединяются звездой с выведенной нейтралью. Нагрузка включается в звезду или треугольник. В транс-рах 6-10/0, 38/0, 0,22 кВ для обеспечения надежной работы аппаратов защиты чаще прим-ют соединение ∆/Ун. Роль нулевой точки.

Параметры силовых транс-ров: 1.Потери мощности при холостом ходе Рх, можно считать их потерями в стали тран-ра; 2.Потери короткого замыкания Рн – эти потери принимаются равными потерями в обмотках тран-ра на нагрев при номинальной нагрузке.

В.27 Эл.машины постоянного тока Такие машины прим-ют в нар.хоз-ве реже, чем машины переменного тока, вследствии ихотносительно высокой стоимости и более сложного устройства. Эти машины обладают св-вом обратимости, т.е. могут работать как генераторы и как эл.двигатели. Генераторы – прим-ют в кач-ве источников питания Эл.приводов с двигателями постоянного тока и некоторых технологических процессов (электролиз в электрометаллургии, электродуговая сварка). Эл.двигатели – применяют для привода некоторых грузоподъемных машин (шахтные подъемники, краны) прокатного оборудования, подвижного состава эл.железных дорог, стартерных механизмов машин и др. Эл.приводов, требующих широкого и плавного ргулирования скорости. *Устройство машин постоян- ного тока. Основные части - стальная цилиндрическая станина – статор, на внутренней поверхности которой крепятся стальные сердечники Эл.магнитов – полюсы, а на боковых – подшипниковые щиты. Подвижная часть машины – ротор (якорь) – состоит из стального вала, на кот. жестко закреплен сердечник, набранный из листовой эл.технической стали, и коллектор в виде цилиндрического переключателя, собранного из медных пластин (лошелей), изолированных др. от др. слюдой. Обмотка якоря состоит из секций изолированной проволоки, уложенных в пазы сердечника якоря и присоединяется к пластинам коллектора. Станина статора, его полюса и сердечник якоря образуют магнитную цепь машины, одним из участок кот. явл. воздушный зазор между пов-ями якоря и полюсов статора. Классификация: 1) В зав-ти от способа соденинения цепи возбуждения с цепью якоря подразделяют на машины 1) как генераторы и эл.двиг.(с параллельным, смешанным возбуждением) и 2) как только эл.двигат.:(смешанным возбуждением) 3) в некоторых случаях применяют независимое возбуждение от отдельного источника. Р в цепи возбуждения при любом способе составляет не более 5% для машин малой Р, и не >1% для машин большой мощности. На рис. – схемы соединения цепей возбуждения и цепей якоря для различного типа машин.

1. машины с парал-ным возб-м – шумтовые – обмотка возб. Генератора соеденена // с внешней цепью. Если этоа машина работает в режиме Эл.дв-ля, то // с цепью якоря

рис.

2. М. с послед-ным возб. – обмотка возбужд. В любом режиме работы соединена послед-но с цепью якоря – сериесные машины. 3. М. со смешанным возб. – компаудные. Обмотка в таких Маш. Состоит из двух частей: одной, соед-ой // и второй, соед. Послед-но с обмоткой якоря. Обмотки располагаются на общих сердечниках и включаются таким образом, что их магнитные потоки складываются. Через // обмотку – протекает небольшой ток, поэтому большое число витков из проводников небольшого сечения. Через послед-ые обмотки – полный ток якоря, поэтому – малое число витков из проводников большого сечения

В. 28. Генератор постоянного тока.

Генераторы, в кот.обмотка возбуждения получает питание от якоря, называют генераторами с самовоз-буждением. Когда якорь машины только начинает вращаться, ЭДС в его обмотке навидится за счет некоторого остаточного магнетизма полюсов, т.к. стальн6ой сердечник сохраняет магнитные св-ва и после прекращения тока в обмотке. Значение ЭДС в якоре вначале мало, однако под её дей-ем в обмотке возбуждения начинает протекать ток, усиливающий магнитный поток полюсов → идет постепенное нарастание ЭДС до расчетного значения. Процесс нарастания ЭДС постепенно затухает, ввиду того, что приращение Эл.энергии якоря полностью идёт на увеличение магнитного потока: часть этой энергии преобразуется в теплоту. ЭДС генератора пост.тока пропорц-на частоте вращения якоря и значению магнитного потока. Устр-во генератора – см. устр-во Эл.машин пост.тока В.27. Основные номинальные параметры генератора: полезная Р, отдаваемая в сеть, напряжнение на зажимах, ток во внешней цепи и частота вращения → указ-ся в паспорте. Характеристика генератора пост.тока.: 1) хар-ка холостого хода: U=f(Iв), при n=const, Iя=0

Ея=F(Iв) это зав-сть ЭДС от тока возбуждения при разамкнутой цепи якоря Iя=0 и постоянной частоте вращения n=const. Если цепь возб-я разомкнута, то в станина генератора сохраняется остаточная индукция. При вращении якоря в поле остат.индукции и отсутствии тока в его обмотке наводится малая ЭДС холостого тока. 2) Внешняя хар-ка. U=F(Iя), при n=сonst, Iв=const это зависимость его напряжения U от тока возб-я Iя при неизменном токе возб-я Iв и частота вращения n, чтобы получить её из опята, нужно сначала нагрузить генератор до номинального тока Iном при номинальном напряжении на выводах генератора. Затем нужно постепенно умен-ть ток якоря до нуля. У генератора с независимым возб-ем в этих условиях ток возб-я будет неизмен-м. 3) Регулировочная хар-ка:Iв=F(Iя), при n=сonst, U=const – зав-сть тока возб-я Iв от тока якоря Iя при пост.U и частота вращения n.

В.29. Принцып дей-ия генератора: приведенная схема машины пост.тока поясняет принцып д-вия работы ген-ра и эл.двигателя.

Рис.

На схеме показан один виток обмотки якоря и простейший коллектор в виде двух изолированных полуколец. Если переключатель П, к ножам которого присоеденены щётки, скользящие по коллектору, установить в нижнее положение, то обмотка якоря машины окажется соединенной с нагрузкой R. При вращении якоря в маг-ом поле полюсов с обмоткой возб-я, подключенной к источнику напряжения, в обмотке якорянаводится ЭДС, направление кот.можно определить по правилу правой руки. При этом в цепи нагрузки будет протекать ток, совпадающий по направлению с ЭДС. При такой схеме машина работает в режиме генератора! Для ген-ного режиме машины можно записать соотношение: Е=IR+Irя=U+Irя; I=Iя=Е/(R+rя); E=ReФn, здесь Е – ЭДС якоря, R и rя – сопротивления нагрузки якоря;U – напряжение на зажимах машины, Re – коэф-ент, зависит от конструкции машины.

В.30 Двигатель постоянного тока. Устр-во см. В 27

В конструктивном отношении Эл.двигатели ничем не отличаются от генераторов. При пуске эл.лвигатель необходимо ограничить значение пускового тока, т.к. при неподвижном якоре противо – ЭДС Е=0. Это достигается включением реостата последовательно в цепь якоря. Вращающий момент двигателя: М=RмФIя, где Rм – постоянная дв., зав-ит от его конструкции, Ф – Магнитный ток, Iя – ток якоря. Противо-ЭДС Эл.двигателя: Е=Rе nФ. Если увеличит сопротив. в цепи возбуждения и тем самым уменьшить ток и магнитный ток, то это приведет к увеличению оборотов двигателя. Уравнение механ-кой хар-ки n=U/(ReФ0-rяМ/(ReRмФ²) Эти формулы справедливы для любых дв-ей, однако хар-ки дв-ей с // и последовательным возбуждением резко отличаются др. от др. Бывают двигатели с //, последовательным возбуждением. *Реверсирование дв-ля постоянного тока осущ-ся изменением направления тока в одной из цепей дв-ля в целях возбуждения ими якоря. При изменении направление вращающего момента не меняется. Для перехода машины в режиме эл.двигателя необходимо: остоеденить вал машины от первичного двигателя и переключить переключатель в верхнее положение, т.е. подключим обмотку якоря (через коллектор) к эл.цепи. В якоре будет протекать ток, напралвение кот. противоположно ранее рассмотренному. В рез-те взаимодействия тока якоря и магн.поля полюсов эл.магн. силы создают вращающий момент. При этом якоря вращается в том же напралвении, что и ранее, но машина перейдет в режим эл.двигателя. В обмотке якоря Эл.двигатель тоже наводится ЭДС, однако её направление противоположно направлению тока якоря и наз-ся противоэлектродвижущей силой. При работе эл.двигателя. соотношения ЭДС и И следующие:

Е=U-Iя*rя; Iя=(U-Е)rя.

Рис.

В 31. Принципы произ-ва, передачи и распределения эл.энергии. Эл.энергия вырабаты-вается на эл.станциях. Различные виды природной энергии (топливо, атомная, падающие воды, ветра, морские приливы, солнце) преобразуются на этих станциях в электрическую. Для работы эл.генераторов используют паровые поршневые машины и турбины, двигатели внутреннего сгорания, газовые турбины… В зав-ти от вида энергии, потребляемой первичными двиг-ми эл.станции бывают: тепловые (атомные), гидравлические, ветряные, солнечные. Городские или коммун-ые станции снабжают эл.энергией в основном города и населенные пункты, чаще они обесп-ют ещё и теплом и наз-ся теплоцентрами - ТЭЦ. *Передачу Эл.энергии на большие расстояния выгодно осущ-ть при высоких U, поэтому при Эл.станциях сооружаются трансформаторные подстанции, на кот. напряжения генераторов повышается до 35,110,220 кВ и более. При очень больших расстояниях передача энергии может осущ-ся на постоянном токе высокого U, в местах потребления постоянный ток вновь преобразуется в переменный на спец-ых преобразовательных подстанциях. Далее эл.энергия передается на районные понизительные подстанции с вторичным номинальным U 6-10кВ. Далее эл.энергия по кабельным линиям передается на городские распределительные пункты (РУ) от которых распред-ся между понизительными подстанциями, расположенными вблизи потребителей, затем при номинальном напряжении 380/220 В поступает к эл.приемникам в зданиях. Вся эта система – эл.система.

Потребители. Их классиф-ция. 1. По надежности эл.снабжения: а) ответств-ые потребители, для кот. перерыв подачи эл.эн. связан с опасностью для жизни людей, браком продукции порчи оборудования, длит-ой остановки для восстановления технологич. процесса, нарушения работы электрофиц-го транспор-та и расстройством жизни крупного города. б) ответсвенные потребители, для кот. перерыв Эл.снабжения связан только с сущ-ным недоотпуском продукции и её браком; в) неответ-ые потр-ли –должны всегда питаться от двух трансформаторных подстанций.

В. 32 Трансформаторные подстанции в схемах эл.снабжения. ТП – Эл.установка для преобразования и распределения энергии. В зав-ти от положения в сети э.системы понизительные станции подразделяют на районные и местного значения. Районные п. имеют перв.U=800,200,110кВ, вторичное – 220,110,35,10,6кВ. Подстанции, питающие мелкие пром-ые и коммун. предпр-ия, а т.ж. городские бытовые нагрузки U6-10 кВ, U2-0,4/0,23 кВ. Их оборудование состоит из одного или нескольких силовых трансформаторов, распредел-ых устройств первичного и вторичного И и устр-в управления, защиты и сигнализации. Т.П. выполняют отдельно стоящими, пристроенными, встроенными в него, внутришеховами, располагающимися непосредственно внутри произв-го помещения. Кроме того, в небольших поселках и сельской местности сооружаются открытые мачтовые подстанции, на кот. устан-ся силовые трансформаторы мощностью до 100 кВ *А. Широко распространены комплексные трансформаторные подстанции (КТП), изгот-ые на заводе и доставляемые на место установки в собранном виде.

В 33. Потребители эл.энергии. Все эл.приёмники делятся на три категории по надежности их эл.снабжения. I категория – эл.приемники при нарушении эл.снабжения кот.может повлечь за собой опасность для жизни людей, значит. ущерб хоз-ву, вызванный повреждением оборудования, массовым браком продукции или расстроством сложных и трудновосстанавливаемых процессов, а т.ж. нарушением работы особо важных элементов городского хоз-ва. Относятся: применимо к жилым зданиям, пожарные насосы, устройства дымозащрты, противопожарн. устр-ва, лифты, эвакуационное и аварийное освещение домов высотой 17 этажей и более. Кроме того к этой категории отн-ся огни светового ограждения зданий. В общ-ых зданиях – насосы, противопожар. Устрва, системы сигнализации, лифты зданий 17 эт и более. II категория- Эл.приемники, перерыв в Эл.снабжении которых влечет за собой массовый простой рабочих, оборудования и пром-го транспорта, а т.ж.нарушения норм-ой деят-ти большого числа жителей. III категория – эл. приемники, не подходящие под определение I и II категрий – газифицированные дома высотой 5 эт и выше, участки СОТ, 1-8 квартирные дома с эл.питанием и эл.нагревателями. *Эл.пр. I категории – должны обеспечиваться Эл.энергией от двух независимых источников питания, причем перерыв допускается только на время автоматического включения резерва. Независимым - наз-ся источник питания на кот. сохраняется И при его исчезновении на др. источниках. *Эл.пр. II категории – перерывы питания допускаются на время, необходимое для включения резерва выездной бригадой. *Эл.пр. III категрии – перерыв на время замены или ремонта поврежденного элемента э.снабжения, но не более чем на сутки.

В 34. Электрические сети. Эл.сеть – совокупность подстанций и линий различных напряжений для передачи и распределения э.энергии. По виду тока различают Эл.сети – постоянного и переменного тока.

По И: до 1000 В, свыше 1000В. По назначению: 1) питающие – линия, по кот. подается Эл.энергия от центра питания до распределительного пункта сети без распределения по её длине 2) распределительные – линия, питающая ряд подстанций от центра питания или распред. пункта. По принципу постороения: 1) разомкнутые 2) замкнутые с одним, двумя или несколькими источниками питания. По месту прокладки: наружные (воздушные и кабельные) и внутренние.

В 35. Воздушные сети. «+» - Широко распостран-ны в небольших городах и сельской местности вследствии их меньшей стоимости по сравнению с кабельным и простоты обслуживания.. «-» - возможность повреждения вследствии ветра гололёда, ударов молнии. Воздушные линии опасны для людей при отрыве проводов. Кроме того, они уходшают внешний вид город. Улиц, мешают транспорту, создают опасность аварий. Устройство: основными конструктивными элементами возд. Линий явл-ся опоры, провода, изоляторы. Опоры бывают: 1) проме-жуточные – для поддержки проводов на прямых участках трассы м/д двумя анкерными опорами. 2) анкерные – предназначены для жесткого закрепления проводов. Они должны быть более прочными, т.к. при обрыве проводов с одной стороны линии они воспринимают одностороннее натяжение проводов анкерного пролёта, длина кот. 5-10 км. Их устанавливают при пересечении воздушной линии различных дорог и сооружений. 3) угловые – служат для изменения направления трассы. В норм-х условиях они воспринимают равнодействующую натяжения проводов смежных пролетов. 4) концевые – устанавливают в начале и конце линии. Они обычно анкерного типа и воспринимают одностороннее натяжение. Применяют опоры деревянные, ж/б и деревянные с ж/б касынками. Для линий И 110 кВ и ↑ применяют опоры из сортовой стали. ж/б более долговечны. В зыв-ти от U и места прохождения для воздушной линий установлен определенный габарит, т.е. наименьшее расстояние H по вертикали от низшей точки провода до земли или воды, а т.ж. ряд других обязат-х размеров.

Рис.

Провода возд.линии закрепляют на опорах, с помощью изоляторов. Для линии напряжением до 35 кВ применяют штырные изоляторы различных типов, устанавливаемые на крючках или троверсах. В сетях более ↑ U применяют подвесные изоляторы, которые набирают в гирлянды, их число зависит от U линии.

В. 36. Кабельные эл.сети

Применяют для подземной или подводной передачи и распределением энергии на высоком и низком расстоянии.«+»:высокая надежность электроснабжения

отсутствие зарграможденности улиц, почти полная независимость от атмосферной условий, «-» - дорогие в эксплуатации. Устройство: кабель из 1,2,3,4 жил различного сечения, каждая изолирована др. от др., + броня и все защищено от влаги. Трассу выбирают с учетом наименьшего расхода кабеля и обеспечения его сохранности от механ-х повреждений при раскопках, от коррозии, вибрации, перегрева. Кабельные линии прокладывают в траншеях по непроезжей части улиц (под тратуарами), по дворам. Кабель не должен проходить под зданиями, под проездами, насыщенными подземными коммуникациями. При внутренних прокладках в крупных городах кабели прокладывают в спец-ых коллекторах и тоннелях. В местах пересечения улиц силовые кабели прокладывают в асбоцементных трубах или ж/б блоках.

В 37. Электропроводки. Марки проводов, способы прокладки. Эл. сети внутри зданий предназначаются для питания эл.энергией силовых приемников и ламп освещения. Выбор способа выполнения проводки внутри здания определяются принятой схемой, условиями окруж. Среды, конструкциями зданий. Электропроводка – совокупность проводов и кабелей с относящимися к ним креплениями, поддерживающими и защитными конструкциями. Открытая эл. проводка - проложенная по поверхности стен и потолков, по фермам. Примен-ют лишь в небольших с/х и др.постройках, в подсобных помещениях. Бывает: стационарная, передвижная, переносная. Скрытая – прокладывается в конструктивных элементах зданий (стенах, под штукатуркой, в полах, перекрытиях). Имеет преим-ва перед открытой по эстетическим, гигиеническим условиям, безопасности и долговечности, стоимости. Эл. сети в жилых и общ. зданиях делят на – питающие (линии от водораспределительного устройства до распреде-лительных щитов, пунктов, щитков) и групповые (линии от распределительных щитов, пуектов, щитков к силовым и осветительным электроприемникам). Электропроводки в жилых и общ-х зданиях выполняют в основном незащищенными изолированными установочными проводами с алюминиевыми жилами. Защищенные (имеющие дополнительную оболочку) провода, а т.же неброни-рованные кабели марок АВРГ, АНРГ, АВВГ приме-няют вместо проводок в трубе. Марки некоторых проводов применяемые часто в кирпичных и ж/б гражд. зданиях: провод марки АПВ – одножильный с алюминевой жилой и поливинилхлоридной изоляцией на напряжение до 660В. Изготавл-ся сечениями 2-120 мм², применяется для прокладки в трубах, пустотах несгораемых строит-ных констр-й, коробах, в пластиковых плинтусах. провод марки АППВС – 2-жильный или 3-жильный, плоский с алюмин-ми жилами и поливинилхлоридной изоляцией. Изготавли-вается сечениями 2,5-6 мм² на напряжение 380 и 500В. Прим-ся для скрытой прокладки под штукатуркой, а т.же в осветительных, внутриквартирных сетях для прокладки в каналах, пустотах несгораемых строительных конструкций и замоноличивания. Может прокладываться скрыто по сгораемым основаниям, но с подкладкой асбеста или слоя алебастрового раствора. Провод марки АППВ – т.же, как и АППВС, но снабжен разделительной изоляц-ной пленкой. Примен-ют для открытой прокладки непосредственно по несгораемым основаниям. Часто используют для замоноличивания в строит-ых конструкциях. М.б. проложен открыто на роликах. Провод марки АПН – 1,2 и 3-жильный, с алюмин-ми жилами с найритовой изоляцией. Изго-ся сечением 2,2-4 мм², а одножильный и 6 мм², на U – 500В. Прим-ся для срытой прокладки в каналах, пустотах несгораемых строит-х конст-ций. Прим-ют для открытой прокладки с креплением путем приклеивания. Провод марки АПРН– 1-жильный, с резиновой изоляцией в негорючей резиновой оболочке. Изготавливается сечениями 2,5-120 мм² на U=660В. Прим-ся для открытой прокладки на роликах и изоляторах, на лотках в трубах и коробах сухих и влааж-х помещений, а т.ж. непосредственно по повер-ти стен и потолков. Провод марки АПРВ – 1-жильный, с алюмин-ой жилой, резиновой изоляцией в ПВХ оболочке. Изготавливается сечениями 2,5-6 мм² на U=500В. Прим-ся для открытой прокладки на роликах и изоляторах. Допускается для прокладки в трубах и коробах сухих и влаж-х помещенях. Провод марки АПРТО – с алюмин-ой жилой, резиновой изоляцией и х/б пропитанной оплёткой на U=660В. Изготавливается 1-жильным сечением 2,5-400 мм², с числом жил 2,3,3+1, сечениями 2,5-120 мм². Прим-ся для прокладки в стальных трубах.

Способы прокладки: *Открыто в тонкостенных сталь-ных трубах, винилпластиковых трубах (до 10 этажей), а т.ж. в коробах и на лотках. *Совместная прокладка в одной трубе групповых линий одного вида освещения при числе проводов на › 12. *В стальных трубах; *В спец-х бетонных эл.панелях и эл.блоках. *Групповые сети с плоским проводами под слоем штукатурки, в швах м/ду блоками, в бороздах; *Глухая закладка плоских проводов в толщину перекрытий, стен–замоноличенная проводка; *Прокладка проводов штепсельной сети сильных и слабых токов в спец-х пластмассовых эл.технических плинтусах.

В.42 Комплектные трансформаторные подстанции. Назначение, общее устр-во. ТП – электрическая установка для преобразования и распределения Эл.энергии. Назначение – в зав-ти от положения в сети эл.системы понизительные подстанции делят на: районные-имеют первичное U=500,220,110кВ и вторичное 220,110,35,10,6 кВ. и местные – питают мелкие пром-ые и коммун-ные предпр-я, а т.ж. городские бытовые нагрузки, имеют первичное U-6-10кВ, вторичное 0,4/0,23кВ. ТП выполняют отдельно стоящими, пристроенными, т.е. примыкающими к зданию, встроенными в него, внутри произв-х помещений. Кроме того, в небольших поселках и сельской местности сооружаются открытые мачтовые подстанции, на которых устанавливают силовые трансформаторы мощностью до 100 кВ*А. Опорные конструкции таких подстанций обычно деревянные, но могут быть и ж/б. Устройство. Широко распространены комплектные ТП (КТП)-изготавлива-емые на заводах и доставляемые на место установки в сборном виде или в виде блоков, подготовленных для сборки. В крупных городах применяются БКТП-комплектные подстанции из объемных ж/б элементов, изгот. На заводе. Их вместе со смонтированным обору-дованием (кроме трансформаторов) доставляют на место строительства и устанавливают на заранее подготовленную площадку. Такие подстанции прочны, долговечны, удобны в условиях городской застройки. В ПУЭ установлен ряд требования к конструкциям, размещению, оборудованию подстанций: 1) подстанции не разрешается встраивать в жилые здания, школы, больницы, спальные корпуса санаториев из-за создава-емого ими шума; 2)Так как трансф. С масляным заполнением взрывоопасны, их не разрешается размещать под и над помещениями, в кот. могут находиться более 50 чел.; 3) Подстанции нельзя размещать под помещениями произ-в с мокрым технологическим процессом; 4) Неоьходимо принять меры защиты ТП от возможных повреждений при расположении в близости от путей кранов и внутрицехового транспорта; 5)на внутрицеховых ТП допускается устанавливать не более 3 маслянн. Трансформаторов суммарной мощностью до 2000кВ*А. При установке на втором этаже их мощность не более 630(750)кВ*А; 6) Установлен разрыв между ТП и зданиями. До жилых и общест-х зд-ий от ТП при I-II степени огнестойкости зд не меньше 7м, III степени - 9 м, IV-V степени-10 м.

В 43. Выбор сечения проводов по допустимому току. В эл.сетях и проводках прим-ют голые и изол-ные провода и шнуры. Голые провода испол-ют преим-нно на воздуш. линиях, изгот-т из меди, алюминия, стали…Бывают:1-проволо-чными; ногопроволочными) более гибкие, прочнее, устойчивее к вибрации). Медные–лучше противостают атмосферн. Воздейст-виям, но дороги. М-25. Стальные – низкая проводимость γс=7,52 (Ом*мм²) Сталеалюминевые – высокая прочность, прим-ют при сооружении ЛЭП U 35кВ и ↑ АС-120. Изолированные провода и шнуры имеют жилы, заключ-ные в изол-ую оболочку.

Шнуры– состоят из двух или нескольких соединенных вместе многопроволочных изолированных жил. *Целью расчета эл.сети явл-ся выбор сечения проводов, кабелей, аппаратов защиты. **Сечения проводов должны выбираться с учетом след-го:1.Провода и кабели не должны перегреваться сверх допуст. t-ры при прохождении расчетного то