Электрические аппараты и электрооборудование

1. Основные пути развития энергетики.

Энергетика нашей страны обеспечивает надежное электроснабжение народного хозяйства страны и жилищно-бытовые нужды различных потребителей электрической и тепловой энергии. Основными потребителями электрической энергии являются различные отрасли промышленности, транспорт, сельское хозяйство, коммунальное хозяйство городов и поселков. При этом более 70% потребления электроэнергии приходится на промышленные объекты. Энергетика РФ развивается на базе новых технических достижений в области проектирования и строительства электростанций и линий электропередач, а также прогресса отечественного машиностроения, ставшего надежной основой развития электроэнергетического хозяйства страны. В дальнейшем путь развития энергетики это освоение новых способов добычи электроэнергии: солнечные электростанции, электростанции использующие энергию земли, а также построение АЭС и новых видов электростанций.

2. Трансформаторы тока и напряжения, их назначение и устройство. Порядок их включения в электрическую цепь.

Трансформаторы тока выполняются в виде двухобмоточных трансформаторов. Их первичная обмотка включается в цепь последователи с потребителями, ток которых надо измерить; во вторичную обмотку включаются амперметр, реле, а при измерении мощности и энергии — токовые катушки ваттметра и счетчика. Все приборы во вторичной цепи соединяются последовательно.

При помощи трансформатора тока цепь приборов электрически отделяется от первичной цепи и вторичная обмотка надежно заземляется, что необходимо, если первичная обмотка включается в цепь высокого напряжения.

Вторичные обмотки трансформатора тока обязательно замыкаются(закорачиваются) через нагрузку или напрямую и для безопасности заземляются в одной точке. На вторичной обмотке возникает высокое напряжение, достаточное для пробоя изоляции трансформатора, что приводит к выходу трансформатора из строя, а также создает угрозу жизни обслуживающего персонала. Кроме того, из-за возрастающих потерь в сердечнике магнитопровод трансформатора начинает перегреваться, что так же может привести к повреждению (или, как минимум, к износу) изоляции и дальнейшему её пробою. По этим причинам во время эксплуатации трансформатора тока вторичную его обмотку нельзя держать разомкнутой.

В трехфазных сетях с напряжением 6-10 кВ устанавливаются трансформаторы как во всех трех фазах, так и только в двух (A и C). В сетях с напряжением 35 кВ и выше трансформаторы тока в обязательном порядке устанавливаются во всех трех фазах.

В случае установки в три фазы вторичные обмотки трансформаторов тока соединяются в «звезду», в случае двух фаз — «неполную звезду». Для дифференциальных защит трансформаторов с электромеханическими реле трансформаторы подключают по схеме «треугольника»

Трансформаторы тока могут быть встроенные (первичной обмоткой которого служит ввод электротехнического устройства), опорные (для установки на опорной плоскости), проходные ( используется в качестве ввода), шинные, разъёмные (трансформатор тока без первичной обмотки, магнитная цепь которого может размыкаться и затем замыкаться вокруг проводника с измеряемым током)

В трансформаторах тока с I_Н1 свыше 500 А первичная обмотка может состоять из одного витка – в виде прямой медной шины (или стержня), проходящей через окно сердечника.

Трансформаторы напряжения служат для понижения напряжения (обычно до 100 — 150 В), так как вольтметры и катушки напряжения ваттметров и счетчиков (или реле) не могут быть включены непосредственна на высокое напряжение из-за недостаточной изоляции измерительных приборов и необходимости обеспечить безопасность обслуживающего персонала.

Они выполняются как двухобмоточные трансформаторы и электрически отделяют цепь приборов от цепи высокого напряжения; их вторичная цепь надежно заземляется.

ТН в отличие от трансформатора тока работает в режиме, близкому к ХХ, т.к. сопротивление параллельных катушек приборов и реле большое, а ток, потребляемый ими, не велик.

В трансформаторах напряжения первичное напряжение U1 больше вторичного U2, поэтому в них n1 > n2.

ТН могут быть двух-, трёхобмоточными (две вторичные обмотки, каскадными (первичная обмотка которого разделена на несколько последовательно соединенных секций), емкостные (содержащий емкостный делитель)

3. Типы трансформаторов напряжения, характеристики и конструктивные особенности.

Трансформаторы напряжения бывают следующих видов:

Заземляемый трансформатор напряжения — однофазный трансформатор напряжения, один конец первичной обмотки которого должен быть наглухо заземлен, или трехфазный трансформатор напряжения, нейтраль первичной обмотки которого должна быть наглухо заземлена;

Незаземляемый трансформатор напряжения — трансформатор напряжения, у которого все части первичной обмотки, включая зажимы, изолированы от земли до уровня, соответствующего классу напряжения;

Каскадный трансформатор напряжения — трансформатор напряжения, первичная обмотка которого разделена на несколько последовательно соединенных секций, передача мощности от которых к вторичным обмоткам осуществляется при помощи связующих и выравнивающих обмоток;

Емкостный трансформатор напряжения — трансформатор напряжения, содержащий емкостный делитель; (выпускаются на напряжение 69 – 800 кВ.)

Двухобмоточный трансформатор напряжения — трансформатор напряжения, имеющий одну вторичную обмотку;

Трехобмоточный трансформатор напряжения — трансформатор напряжения, имеющий две вторичные обмотки: основную и дополнительную

В зависимости от типа изоляции бывают сухие, масляные, литые (6-24 кВ)

4. Конструкция измерительных трансформаторов тока. Типы трансформаторов тока. Каскадные трансформаторы тока.

Каждый трансформатор состоит из замкнутого магнитопровода с отверстием, корпуса, первичной и вторичных обмоток. Магнитопровод с намотанной на нем вторичной обмоткой, размещен в корпусе из изолирующего материала с клеммами для выводов трансформатора. Через отверстие магнитопровода при монтаже пропускается шина или кабель, играющие роль первичной обмотки. Для получения отличного от номинального коэффициента преобразования, вместо шины может быть намотана первичная обмотка из несколько витков.

В электроустановках используют одновитковые (стержневые, шинные, встроенные), многовитковые (катушечные, петлевые, восьмерочные) и каскадные трансформаторы тока. Выбор того или иного типа трансформатора тока зависит от напряжения электрической сети, значения длительного максимального тока цепи, значения и характера нагрузки вторичных цепей, а также от тока КЗ и длительности протекания его в цепи.

Каскадные трансформаторы тока - трансформатор тока с несколькими последовательными ступенями трансформации тока

Обмотки наматываются в один слой на изолирующие цилиндры; число цилиндров, их длина и диаметр подбираются так, чтобы при последовательном соединении обмоток нарастание потенциала по виткам соответствовало распределению потенциала по ёмкости концентрических слоев обмотки. Такая конструкция не требует громоздких Изоляторов, снижает габариты и массу К, т., упрощает его монтаж и эксплуатацию.

5. Встроенные трансформаторы тока масляных выключателей. Назначение и типы.

Назначение:
Трансформаторы предназначены для передачи сигнала измерительной информации измерительным приборам и устройствам защиты и управления в установках переменного тока частоты 50 или 60 Гц. Трансформаторы встраиваются в масляные выключатели или силовые трансформаторы.

Трансформаторы для дифференциальной защиты поставляются по специальному заказу.

Трансформаторы могут работать в среде масла или смеси воздуха с маслом при климатических условиях:

- температура окружающего воздуха - от минус 45°C до плюс 40°C для исполнения "У", от минус 10°C до плюс 45°C для исполнения "Т", от минус 60°C до плюс 40°C для исполнения "ХЛ", "УХЛ" и от минус 60°C до плюс 45°С для исполнения "О";

- высота над уровнем моря не более 1000 м.

Для трансформаторов, встраиваемых в масляные выключатели, температура трансформаторного масла, окружающего трансформатор, не выше 90°C, для трансформаторов, встраиваемых в силовые масляные трансформаторы, не выше 95°C

6. Конструкции измерительных трансформаторов напряжения.

По конструкции различают трехфазные и однофазные трансформаторы. Трехфазные трансформаторы напряжения применяются при напряжении до 18 кВ, однофазные – на любые напряжения. По типу изоляции трансформаторы могут быть сухими, масляными и с литой изоляцией.

Обмотки сухих трансформаторов выполняются проводом ПЭЛ а изоляцией между обмотками служит элетрокартон. Такие трансформаторы применяются в установках до 1000 В.

Трансформаторы напряжения с масляной изоляцией применяются на напряжение 6-1150 кВ ЗРУ и ОРУ. В таких трансформаторах обмотки и магнитопровод залиты маслом, которое служит для изоляции и охлаждения.

Трансформаторы имеют два ввода ВН и два ввода НН, их можно соединить по схемам открытого треугольника, звезды, треугольника. Обмотка ВН рассчитана на фазное напряжение, основная обмотка НН – на 100 В.

Все шире применяются трансформаторы напряжения с литой изоляцией. Такие трансформаторы имеют небольшую массу, могут устанавливаться в любом положении, пожаробезопасны.

В установках 110 кВ и выше применяются трансформаторы напряжения каскадного типа НКФ. В этих трансформаторах обмотка ВН равномерно распределяется по нескольким магнитопроводам, благодаря чему облегчается ее изоляция.

7. Устройство трансформаторов специального назначения (печных, тяговых и т. д.).

Трансформаторы, предназначенные для питания дуговых электрических печей, во многом сходны с обычными силовыми трансформаторами. Их конструктивные отличия обусловлены специфическими особенностями работы электрических печей. Каждая печь питается от отдельного трансформатора, мощность которого может достигать 25 мВ·А. Для обеспечения нормального горения дуги вторичная обмотка печных трансформаторов должна иметь сравнительно низкое напряжение (около 100-400 В). При этом ток вторичной обмотки может достигать нескольких десятков кА. Столь значительный ток может быть получен при разделении обмотки и отводов от нее на большое число параллельных ветвей. При плавке металла в печи происходят частые толчки нагрузки, короткие замыкания и обрыв тока в обмотке НН. Для снижения тока короткого замыкания трансформаторы должны выполняться с повышенным значением напряжения короткого замыкания или снабжаться токоограничивающим реактором, включаемым последовательно с первичной обмоткой. Реактор обычно монтируется в одном баке с трансформатором. Принимается, что в установке с печным трансформатором ток короткого замыкания не должен превышать номинальный более чем в 2,5-4 раза.

Крепление обмоток имеет повышенную прочность и рассчитывается исходя из указанных выше значений тока короткого замыкания. В целях улучшения управления процессом плавки металла в печи требуется регулирование вторичного напряжения трансформатора в широких пределах. Для этого первичная обмотка выполняется с ответвлениями и с помощью соответствующего переключателя производится переключение этих ответвлений. Для увеличения числа ступеней напряжения предусматривается пересоединение обмотки ВН со схемы треугольника на звезду. Переключение ступеней производится с перерывом питания нагрузки и отключением трансформатора от сети. В мощных печных трансформаторах применяется переключение без перерыва нагрузки.

Тяговый трансформатор предназначен для преобразования напряжения контактной сети в напряжение цепей тяговых двигателей через выпрямительную установку и собственных нужд электровоза. Характеризуется большими токами вторичной обмотки. Конструкция аналогична печным тр-рам.

8. Назначение и принцип работы переключающих устройств и трансформаторов.

В зависимости от нагрузки электрической сети меняется её напряжение. Для нормальной работы электроприёмников потребителей необходимо, чтобы напряжение не отклонялось от заданного уровня больше допустимых пределов, в связи с чем применяются различные способы регулирования напряжения в сети. Одним из способов является изменение соотношения числа обмоток первичной и вторичной цепи трансформатора (коэффициента трансформации), так как

В зависимости от того, происходит это во время работы трансформатора или после его отключения от сети, различают «переключение без возбуждения» (ПБВ) и «регулирование под нагрузкой» (РПН). И в том и в другом случае обмотки трансформатора выполняются с ответвлениями, переключаясь между которыми, можно изменить коэффициент трансформации трансформатора.

Переключение без возбуждения

Данный тип переключения используется во время сезонных переключений, так как предполагает отключение трансформатора от сети, что невозможно делать регулярно, не лишая потребителей электроэнергии. ПБВ позволяет изменить коэффициент трансформатора в пределах от −5 % до +5 %. На маломощных трансформаторах выполняется с помощью двух ответвлений, на трансформаторов средней и большой мощности с помощью четырех ответвлений по 2,5 % на каждое

Ответвления чаще всего выполняются на той стороне, напряжение на которой в процессе эксплуатации подвергается изменениям. Обычно это сторона высшего напряжения. Выполнение ответвлений на стороне высшего напряжения имеет также то преимущество, что при этом ввиду большего количества витков отбор ±2,5 % и ±5 % количества витков может быть произведён с большей точностью. Кроме того, ток на стороне высшего напряжения меньше и переключатель получается более компактным

Регулирование под нагрузкой

Данный тип переключений применяется для оперативных переключений, связанных с постоянным изменением нагрузки (например, днём и ночью нагрузка на сеть будет разная). В зависимости от того, на какое напряжение и какой мощности трансформатор, РПН может менять значение коэффициента трансформации в пределах от ±10 до ±16 % (примерно по 1,5 % на ответвление). Регулирование осуществляется на стороне высокого напряжения, так как величина силы тока там меньше, и соответственно, устройство РПН выполнить проще и дешевле.

Регулирование может производиться как автоматически, так и вручную из ОПУ или диспетчерского пульта управления.

Устройство переключения числа витков представляет собой клетку или изолирующий цилиндр с рядом контактов, с которыми соединяются переключатели числа витков от регулирующей обмотки. Внутри клетки два контактных рычага передвигаются пошагово поперёк регулирующей обмотки. Оба рычага электрически соединены с вводными клеммами контактора. Один рычаг находится в положении активного переключателя числа витков и проводит ток нагрузки, а другой рычаг находится без нагрузки и свободно передвигается к следующему переключателю числа витков. Контакты устройства переключения никогда не разрывают электрический ток и могут находиться в масле самого трансформатора.

9. Конструкция трансформаторных баков.

Конструкция бака масляного трансформатора зависит от его мощности.

Трансформаторы мощностью до S_H — 20 кВА имеют гладкие баки. Внутри бака возникает естественная конвекция масла: масло возле обмоток и сердечника нагревается и поднимается вверх, а у стенок бака охлаждается и опускается вниз. Стенка бака отдает тепло в окружающую среду путем лучеиспускания и конвекции воздуха. Наибольшая допустимая температура масла в верхних слоях 95 °С.

При S_Н > 20 кВА поверхность гладкого бака недостаточна для отвода тепла с необходимой интенсивностью. Поэтому у трансформаторов мощностью S_Н = 20 - 1800 кВА к баку привариваются трубы, по которым вследствие естественной конвекции сверху вниз циркулирует масло. Вместо трубчатых баков в некоторых странах применяются волнистые баки, однако они менее прочны и более трудоемки в изготовлении.

В трансформаторах мощностью выше 1800 кВА используются гладкие баки с подвешенными к ним трубчатыми охладителями, которые сообщаются с внутренней полостью бака в его верхней и нижней частях. Циркуляция масла в охладителе также совершается в результате естественной конвекции. При S_Н = 10 000 - 60 000 кВА для более интенсивного отвода тепла от охладителей применяется их обдувание с помощью вентиляторов. При этом теплоотдача увеличивается на 50—60%.

Еще более интенсивным является водяное охлаждение. При - этом масло откачивается из верхней части бака насосом, проходит через водяные охладители (теплообменники) и поступает в нижнюю часть бака. Иногда водяные охладители помещают внутри бака трансформатора. Водяное охлаждение применяется для самых мощных трансформаторов.

10. Назначение, конструкция и принцип действия газовой защиты трансформатора.

Газовая защита — вид релейной защиты, предназначенный для защиты от повреждений электрических аппаратов, располагающихся в заполненном маслом резервуаре.

Назначение. В случае повреждения токоведущих частей (например, при коротком замыкании между обмотками трансформатора), масло начинает нагреваться, происходит усиленное газообразование, резко поднимается давление масла в баке, что может привести к взрыву, сопровождающемуся пожаром. Для предупреждения таких повреждений применяется газовая защита.

Согласно ПУЭ газовая защита устанавливается в обязательном порядке на трансформаторах мощностью 6,3 МВА и более, трансформаторах мощностью 630 кВА, если они располагаются внутри помещений.

В трубопровод, соединяющий бак и расширитель, устанавливается газовое реле — устройство, реагирующее на газообразовательные процессы в баке, и сигнализирующее об аварии. Реле снабжено двумя независимыми друг от друга элементами: сигнальным (сверху) и отключающим (снизу). В нормальном режиме реле заполнено маслом, и его подвижные контакты плавают на поверхности.

Принцип действия. Во время короткого замыкания на токоведущих частях аппарата повышается температура, что приводит к локальным нагревам, разложению масла и выделению газа. Вырабатывающиеся газы через трубопровод попадают в расширитель, проходя через газовое реле и вытесняя из него масло. При серьёзном снижении уровня масла в реле, верхний контакт сигнального элемента под силой тяжести опускается вниз и замыкается с неподвижным контактом, выдавая предупредительный сигнал на пульт диспетчера. Кроме того, данный сигнал среагирует и на простое снижение уровня масла в баке, не связанное с аварией.

Во время серьёзной аварии (например, при междуфазном коротком замыкании в трансформаторе) процесс нагрева масла и газообразования происходит интенсивнее. За счёт резкого повышения давления масло устремляется через трубопровод в расширитель и затем выбрасывается через выхлопную трубу, выдавив защитную стеклянную мембрану. Во время этого выброса под действием давления масла подвижный контакт отключающего элемента реле поворачивается и замыкается с неподвижным контактом, выдавая сигнал на выключатель, отключающий участок линии с этим аппаратом.

11. Технические условия и стандарты для трансформаторного масла.

ГОСТ 982-80.

МАРКИ
ТК - без присадки (изготовляют по специальным заказам для общетехнических целей), применять для заливки трансформаторов не допускается;

Т-750 - с добавлением (0,4 ± 0,1) % антиокислительной присадки 2,6 дитретичный бутил-паракрезол;

Т-1500 - с добавлением не менее 0,4 % антиокислительной присадки 2,6 дитретичный бутилпаракрезол;

ПТ - перспективное масло.

ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ

Трансформаторные масла являются малоопасными продуктами и по степени воздействия на организм человека относятся к 4-му классу опасности. Представляют собой горючие жидкости с температурой вспышки 135 °С. Помещение, в котором производятся работы с маслом, должно быть оборудовано приточно-вытяжной вентиляцией. Предельно допустимая концентрация паров углеводородов масел в воздухе рабочей зоны 300 мг/м3. При загорании масел используют следующие средства пожаротушения: распыленную воду, пену; при объемном тушении - углекислый газ, состав СЖБ, состав 3,5, пар.

12. Конструкция и принцип действия асинхронных электродвигателей.

При включении обмотки статора в сеть трехфазного тока возникает вращающееся магнитное поле, которое, сцепляясь с короткозамкнутой обмоткой ротора, наводит в ней ЭДС. При этом в стержнях обмотки ротора появляются токи. В результате взаимодействия этих токов с вращающимся магнитным полем на роторе возникают электромагнитные силы. Совокупность этих сил создает электромагнитный вращающий момент, под действием которого ротор асинхронного двигателя приходит во вращение с частотой п2 < п1 в сторону вращения поля статора. Весьма важным параметром асинхронной машины является скольжение — величина, характеризующая разность частот вращения ротора и вращающегося поля статора:

Устройство асинхронных двигателей

Асинхронный двигатель состоит из двух основных частей, разделенных воздушным зазором: неподвижного статора и вращающегося ротора. Каждая из этих частей имеет сердечник и обмотку. По своей конструкции асинхронные двигатели разделяются на два вида: двигатели с короткозамкнутым ротором и двигатели с фазным ротором. Устройство трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Неподвижная часть двигателя — статор — состоит из корпуса и сердечника с трехфазной обмоткой. Корпус двигателя отливают из алюминиевого сплава или из чугуна либо делают сварным. Поверхность его корпуса имеет ряд продольных ребер, чтобы увеличить поверхность охлаждения двигателя.

В корпусе расположен сердечник статора, имеющий шихтованную конструкцию: отштампованные листы из тонколистовой электротехнической стали толщиной обычно 0,5 мм покрыты слоем изоляционного лака, собраны в пакет и скреплены специальными скобами или продольными сварными швами по наружной поверхности пакета. Такая конструкция сердечника способствует значительному уменьшению вихревых токов, возникающих в процессе перемагничивания сердечника вращающимся магнитным

полем. На внутренней поверхности сердечника статора имеются продольные пазы, в которых расположены пазовые части обмотки статора, соединенные в определенном порядке лобовыми частями, находящимися за пределами сердечника по его торцовым сторонам. В расточке статора расположена вращающаяся часть двигателя — ротор, состоящий из вала и сердечника с короткозамкнутой обмоткой. Такая обмотка, называемая «беличье колесо», представляет собой ряд металлических (алюминиевых или медных) стержней, расположенных в пазах сердечника ротора, замкнутых с двух сторон короткозамыкающими кольцами. Сердечник ротора также имеет шихтованную конструкцию, но листы ротора не покрыты изоляционным лаком, а имеют на своей поверхности тонкую пленку окисла. Это является достаточной изоляцией, ограничивающей вихревые токи, так как величина их невелика из-за малой частоты перемагничивания сердечника ротора. Короткозамкнутая обмотка ротора в большинстве двигателей выполняется заливкой собранного сердечника ротора расплавленным алюминиевым сплавом. При этом одновременно со стержнями обмотки отливаются короткозамыкающие кольца и вентиляционные лопатки. Вал ротора вращается в подшипниках качения, расположенных; в подшипниковых щитах.

Охлаждение двигателя осуществляется методом обдува наружной с ребренной поверхности корпуса. Поток воздуха создается центробежным вентилятором, прикрытым кожухом.

Концы обмоток фаз выводят на зажимы коробки выводов. Обычно асинхронные двигатели предназначены для включения в трехфазную сеть на два разных напряжения, отличающиеся в √3 раз. Например, двигатель рассчитан для включения в сеть на напряжения 380/660 В. Если в сети линейное напряжение 660 В, то обмотку статора следует соединить звездой, а если 380 В, то треугольником. Монтаж двигателя в месте его установки осуществляется либо посредством лап, либо посредством фланца. В последнем случае на подшипниковом щите (обычно со стороны высту-пающего конца вала) делают фланец с отверстиями для крепления двигателя на ра-бочей машине. Двигатели с фазным ротором — конструктивно отличается от рас-смотренного двигателя главным образом устройством ротора. На валу закреплен шихтованный сердечник с трехфазной обмоткой, выполненной аналогично обмотке статора. Эту обмотку соединяют звездой, а ее концы присоединяют к трем контактным кольцам, расположенным на валу и изолированным друг от друга и от вала. Для осуществления электрического контакта с обмоткой вращающегося ротора на каждое контактное кольцо накладывают обычно две щетки, располагаемые в щеткодержателях. Каждый щеткодержатель снабжен пружинами, обеспечивающими прижатие щеток к контактному кольцу с определенным усилием.

13. Конструкции обмоток асинхронных двигателей в зависимости от мощности.

Для улучшения пусковых характеристик двигателя применяют ротор с глубокими пазами, когда беличья клетка выполняется из стержней пря­моугольного сечения. Наибольшее распространение получили пазы бутылочной формы.

Для улучшения пусковых характеристик находят применение также короткозамкнутые обмотки с двойной беличьей клеткой. Двиrатели с двойной беличьей клеткой изrотовляют обычно средних и больших мощностей, а с rлубоким пазом даже небольших мощностей (2, ­3 квт).

Частота вращения асинхронных двигателей может достигать 500 тыс. об/мин. При высоких частотах вращения шихтованный ротор из-за низ­кой механической прочности не применяют. В таких двигателях ротор выполняют массивным. При этом ротор представляет собой ферромаг­нитный цилиндр. В массивном роторе совмещают магнитопровод и об­мотку. Широкого применения массивный ротор не находит из-за худших по сравнению с шихтованным ротором энергетических характеристик и большей трудоемкости изготовления.

В двигателях с фазным ротором на роторе применяются катушечные обмотки и стержневые.

Всыпные обмотки — петлевые трехфазные двухслойные обмотки с укороченным шагом — укладывают в пазы трапецеидально-овальной формы. Обмотки изготовляют из круглого медного про­вода. Всыпные обмотки дают возможность иметь на коль­цах напряжения, близкие к напряжению обмотки статора, что облегчает конструкцию щеточного аппарата и пускорегулирующей аппаратуры, так как снижаются токи. Всыпные обмотки применяются в асинхронных дви­гателях мощностью до 50 кВт.

Стержневые обмотки — двухслойные волновые обмотки, состоящие из стержней прямоугольной меди, уложенных в полузакрытые пазы рото­ра. Стержни обмотки в пазы вставляют с торца, а затем отгибают одну лобовую часть. Стержни обмотки 2 соединяются между собой при помощи хомутиков 1 (рис. 3.14).

Стержневые обмотки фазных роторов применяются в двигателях средней и большой мощностей при напряжении на контактных кольцах до 500 В. Недостатки стержневых обмоток — наличие большого числа паек и большая трудоемкость.

14. Конструкции магнитопроводов асинхронных электродвигателей с фазным ротором.

Магнитопровод статора изготавливают шихтованным (набранным из пластин) из электротехнической стали (для обеспечения минимальных магнитных потерь), пластины (толщиной около 0,5 мм) между собой изолируют лаком (или оксидной пленкой).

Магнитопровод ротора выполняется аналогично магнитопроводу статора — из электротехнической стали и шихтованным. имеются пазы для укладки в них обмоток ротора

15. Устройство и схемы включения электрических машин.

16. Схемы управления магнитных станций высоковольтных двигателей.

17. Конструкция масляных выключателей.

Полюсы выключателя смонтированы на сварной раме. Внутри рамы расположены общий приводной вал с рычагами, отключающие пружины, пружинный и масляные демпферы. На раме установлены опорные изоляторы, на которых установлены полюсы между полюсами установлены изоляционные перегородки.

Полюс выполнен в виде изолирующего цилиндра, на концах которого заармированы металлические фланцы. На верхнем фланце укреплён корпус с подвижным механизмом, токоведущим стержнем, роликовым токосъёмным устройством и маслоотделителем. К нижнему фланцу крепится крышка с розеточным контактом и указателем уровня масла.

Токоведущая цепь выключателя состоит из верхнего контактного вывода, направляющих стержней, токосъёмных роликов, токоведущего стержня (свечи), розеточного контакта и нижнего контактного вывода.

Переход тока от подвижного контакта (свечи) к направляющим стержням происходит через подвижные конические ролики. Они собраны попарно и прижимаются пружинами к свечам и направляющим стержням. Величина контактного давления не регулируется. Поверхности направляющих стержней, роликов, свечей и ламелей розеточных контактов для уменьшения переходного сопротивления посеребрены. Для повышения стойкости контактов к действию электрической дуги и увеличения срока службы съёмный наконечник свечи и концы ламелей розеточного контакта облицованы дугостойкой металлокерамикой.

Ламели розеточного контакта через гибкие связи подсоединены к нижней крышке, служащей одновременно и контактным выводом. Нажатие ламелей на токоведущий стержень создаётся пружинами, опирающимися на общее кольцо из латуни.

Масляный демпфер предназначен для смягчения удара при отключении выключателя. Пружинный буфер предназначен для смягчения удара при включении МВ, кроме того его пружина увеличивает усилие при отключении выключателя и повышает скорость размыкания контактов. Внутри изолирующего цилиндра над розеточным контактом установлена дугогасительная камера.

При гашении электрической дуги трансформаторное масло, выбрасываемое из дугогасительной камеры устремляется вверх. Часть масла доходит до маслоотделителя ударяется об него и стекает вниз. Газы проходят через отверстия в маслоотделителе и далее через канал в крышке наружу. Крышка изготавливается из изоляционного материала, в ней имеется маслоналивное отверстие закрытое резьбовой пробкой.

На нижнем фланце полюса ВМП-10 имеется маслоуказатель, предназначенный для контроля за уровнем масла в полюсе. На стеклянной трубке две отметки в пределах между которыми должен находиться уровень масла.

18. Назначение и характеристики масляных выключателей в РУ ВН.

Маломасляные выключатели класса 10 кВ серии ВПМ-10 предназначены для коммутации электрических цепей в нормальном режиме работы и для автоматического отключения этих цепей при токах короткого замыкания и перегрузках, возникающих при ненормальном и аварийном режимах работы установок. Выключатели пригодны для работы при однократном повторном включении (АПВ).

Номинальное напряжение, кВ 10

Наибольшее рабочее напряжение, кВ 12

Номинальный ток, А

при 50 Гц 630

при 60 Гц 400

Номинальный ток отключения, кА,

при 50 Гц 20

при 60 Гц 16

Параметры сквозного тока короткого замыкания

наибольший пик 52

ток термической стойкости (время протекания 4 с) 20

Минимальная бестоковая пауза при АПВ, с, не более 0,5

Собственное время отключения выключателя, с, не более

с приводом ПЭ-11 0,09

с приводом ПП-67 0,12

Полное время отключения выключателя, с, не более

с приводом ПЭ-11 0,11

с приводом ПП-67 0,14

Собственное время включения выключателя, с, не более 0,3

Механический ресурс, циклов "включение-произвольная пауза-отключение", не менее 3000

Коммутационная износостойкость, циклов ВО, не менее

60-100% номинального тока отключения 10

30-60% номинального тока отключения 17

Средний срок службы до капитального ремонта, лет, не менее 8

Средний срок службы до списания, лет, не менее 25

Масса выключателя без масла, кг 132

Масса масла, кг 4,5

19. Конструкция и назначение сельсиновых датчиков.

Сельсин-датчики – это индукционные электрические машины, которые позволяют при постоянном напряжении на входе получать на выходных обмотках систему напряжений, амплитуда и фаза которых определяются угловым положением ротора. При работе сельсинов в индикаторном режиме происходит передача на расстояние угла поворота механической системы. По характеру токосъема (токоподвода) сельсины могут быть контактными и бесконтактными.

20. Конструктивное устройство и принцип работы преобразователей.

Преобразователь частоты состоит из электрического привода и управляющей части. Электрический привод частотного преобразователя состоит из схем, в состав которых входит тиристор или транзистор, которые работают в режиме электронных ключей. В основе управляющей части находится микропроцессор, который обеспечивает управление силовыми электронными ключами, а также решение большого количества вспомогательных задач (контроль, диагностика, защита).

В зависимости от структуры и принципа работы электрического привода выделяют два класса преобразователей частоты:

1. С непосредственной связью.

2. С явно выраженным промежуточным звеном постоянного тока.

Каждый из существующих классов преобразователей имеет свои достоинства и недостатки, которые определяют область рационального применения каждого из них.

В преобразователях с непосредственной связью электрический привод представляет собой управляемый выпрямитель. Система управления поочередно отпирает группы тиристоров и подключает статорные обмотки двигателя к питающей сети. Таким образом, выходное напряжение преобразователя формируется из «вырезанных» участков синусоид входного напряжения. Частота выходного напряжения не может быть равна или выше частоты питающей сети. Она находится в диапазоне от 0 до 30 Гц. Как следствие - малый диапазон управления частотой вращения двигателя (не более 1 : 10). Это ограничение не позволяет применять такие преобразователи в современных частотно регулируемых приводах с широким диапазоном регулирования технологических параметров.

Использование незапираемых тиристоров требует относительно сложных систем управления, которые увеличивают стоимость преобразователя. «Резаная» синусоида на выходе преобразователя с непосредственной связью является источником высших гармоник, которые вызывают дополнительные потери в электрическом двигателе, перегрев электрической машины, снижение момента, очень сильные помехи в питающей сети. Применение компенсирующих устройств приводит к повышению стоимости, массы, габаритов, понижению КПД системы в целом.

Наиболее широкое применение в современных частотно регулируемых приводах находят преобразователи с явно выраженным звеном постоянного тока. В преобразователях этого класса используется двойное преобразование электрической энергии: входное синусоидальное напряжение с постоянной амплитудой и частотой выпрямляется в выпрямителе, фильтруется фильтром, сглаживается, а затем вновь преобразуется инвертором в переменное напряжение изменяемой частоты и амплитуды. Двойное преобразование энергии приводит к снижению КПД и к некоторому ухудшению массо-габаритных показателей по отношению к преобразователям с непосредственной связью.

Для формирования синусоидального переменного напряжения используют автономный инвертор, который формирует электрическое напряжение заданной формы на обмотках электродвигателя (как правило, методом широтно-импульсной модуляции). В качестве электронных ключей в инверторах применяются запираемые тиристоры GTO и их усовершенствованные модификации GCT, IGCT, SGCT, и биполярные транзисторы с изолированным затвором IGBT.

Главным достоинством тиристорных преобразователей частоты, как и в схеме с непосредственной связью, является способность работать с большими токами и напряжениями, выдерживая при этом продолжительную нагрузку и импульсные воздействия. Они имеют более высокий КПД (до 98 %) по отношению к преобразователям на IGBT транзисторах.

Преобразователи частоты являются нелинейной нагрузкой, создающей токи высших гармоник в питающей сети, что приводит к ухудшению качества электроэнергии.

21. Конструкция и принцип работы статических конденсаторов для повышения Соs .

Современные компактные конденсаторы производятся по пленочной технологии и имеют цилиндрическую форму. Клеммная колодка обеспечивает возможность простого присоединения кабеля со втулочным наконечником либо вообще без наконечника. Вместо традиционного масла в конденсаторах может применяться смесь на основе эпоксидной смолы. После пропитки конденсаторов эта смесь застывает, поэтому конденсаторы принято называть «сухими». Но наиболее совершенными являются сухие конденсаторы, наполненные инертным газом. Дело в том, что. в случае возникновения локального пробоя диэлектрика конденсатора, инертный газ заполняет образовавшуюся полость, предупреждая тем самым доступ воздуха, который мог бы поддержать горение.

Современные конденсаторы снабжаются встроенными предохранителями и разрядными резисторами. Кроме того, они обладают функцией самовосстановления – не повреждаются даже при значительных скачках напряжения и перегрузках электросети. Трехфазный конденсатор состоит из трех однофазных.

Наибольшая величина РМ современных косинусных конденсаторов составляет 50 квар. Поэтому наиболее рентабельной и простой в исполнении является реализация УКРМ со ступенями регулирования, РМ которых является результатом деления 50 или 25 квар пополам. Таким образом, рационально использовать конденсаторы и конденсаторные контакторы с РМ, равной или кратной 50, 25 и 12.5 квар.

Для КРМ и настройки контуров индукционных печей применяются специальные электротермические конденсаторы . Их параметры соответствуют параметрам конкретных индукционных печей.

Следует отметить, что кроме низковольтных регулируемых (автоматических) УКРМ в последнее время получают распространение также регулируемые УКРМ на напряжения 6.3 и 10.5 кВ. Коммутация конденсаторов в этих УКРМ осуществляется посредством вакуумных контакторов, а регулятор подключается к сети (по напряжению) через измерительный трансформатор напряжения. УКРМ-6.3 и УКРМ-10.5 комплектуются трехфазными конденсаторами соответствующего напряжения. Однофазные косинусные конденсаторы производятся и на более высокое напряжение (например, на 24 кВ). Они в основном используются для построения батарей статических конденсаторов (БСК), рассчитанных на напряжения 35 кВ, 110 кВ и выше.

22. Конструкция и назначение кабелей 10 кВ с бумажной изоляцией.

Кабели силовые с пропитанной бумажной изоляцией.

Предназначены для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках в электрических сетях на напряжение 1, 6, 10 кВ.

Кабели предназначены для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках в электрических сетях на напряжение до 10 кВ частотой 50 Гц. Кабели с двумя медными контрольными жилами сечением 1,5 кв.мм предназначены для сетей электрофицированного транспорта.

Кабели предназначены для эксплуатации в макроклиматических районах с умеренным, холодным и тропическим климатом. Кабели предназначены для прокладки в земле (траншеях) с низкой коррозионной активностью на трассах с наличием или отсутствием блуждающих токов и в земле (траншеях) со средней коррозионной активностью на трассах с отсутствием блуждающих токов, если в процессе эксплуатации не подвергаются растягивающим усилиям. Кабели с нестекающим изоляционным пропиточным составом (ЦДСБ) предназначены для прокладки на вертикальных и наклонных участках трасс без ограничения разности уровней.

Радиус изгиба кабелей: 15-ти диаметров кабеля

Строительная длина кабелей: 350 м

7-наружный покров

23. Принцип работы, назначение и конструкция ограничителей грузоподъемности магнитоэлектрических.