Электрические аппараты управления: Рабочая программа, задание на контрольную работу

Министерство образования Российской Федерации Северо-Западный заочный политехнический институт

Кафедра электротехники и электромеханики

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ УПРАВЛЕНИЯ Рабочая программа Задание на контрольную работу Факультет

энергетический

Специальность 180200 - электрические и электронные аппараты Направление

551300 – электротехника, электромеханика, электротехнология

Санкт-Петербург 2000 1

Утверждено редакционно-издательским советом института УДК 621.316.(5) Электрические аппараты управления: Рабочая программа, задание на контрольную работу. –СПб.: СЗПИ, 2000 - 27 с. Методический комплекс содержит рабочую программу курса «Электрические аппараты управления», задание на контрольную работу и методические указания по решению входящих в это задание задач. Рабочая программа составлена на основании государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по специальности 180200 – «Электрические и электронные аппараты» и направления 551300 – «Электротехника, электромеханика, электротехнология». Рассмотрено на заседании кафедры электротехники и электромеханики 3 декабря 1998 г., одобрено методической комиссией энергетического факультета 7 декабря 1998 г. Р е ц е н з е н т ы:

С о с т а в и т е л и:

кафедра электротехники и электромеханики СЗПИ (заведующий кафедрой В.И. Рябуха, канд. техн. наук, проф.); Ю.В. Куклев, канд. техн. наук, ст. науч. сотр. АО "Электросила"

В.Л. Беляев, канд. техн. наук, доц.; Б.Л. Лярский, канд.техн.наук, ст. преп.

© Северо-Западный заочный политехнический институт, 2000 2

Предисловие Цель изучения курса «Электрические аппараты управления» – дать студенту необходимый объем знаний о назначении, принципе действия и области применения наиболее распространенных аппаратов управления, защиты и распределения электроэнергии, о физических явлениях, лежащих в основе функционирования, о технических характеристиках и параметрах, им присущих, о современных конструкциях этих аппаратов, о перспективах их развития. В результате изучения дисциплины студенты должны уметь: • производить расчеты основных параметров и характеристик аппаратов управления; • анализировать статические и динамические процессы, происходящие в электрических аппаратах; • экспериментально исследовать влияние различных факторов на основные характеристики и параметры аппаратов управления; • выбирать электрические аппараты управления с учетом техникоэкономических показателей и условий эксплуатации. Дисциплина базируется на тех знаниях, которые приобретают студенты при изучении физики, теоретической механики, теоретических основ электротехники и основ теории электрических аппаратов. 1. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА (объем курса 90 часов) ВВЕДЕНИЕ (2 часа) [1], с.5…7; [2], с.5…8; [3], с. 5…10; [4], с. 4…6; [5], с. 5…9 Предмет и содержание курса. Его цели и задачи. Краткие сведения об истории развития электрических аппаратов управления. Место и значимость аппаратов управления среди других видов электрических аппаратов. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ 1. Охарактеризуйте роль электрических аппаратов управления и место их среди других видов электроаппаратуры. 2. Дайте краткую характеристику роли русских ученых в развитии низковольтной аппаратуры управления. Назовите основоположников отечественного электроаппаратостроения. 3. Назовите центры разработки и производства аппаратов управления в России. Назовите основные технические проблемы в области низковольтных электрических аппаратов.

3

1.1 КЛАССИФИКАЦИЯ И ОСНОВНОЕ ПРИМЕНЕНЕ АППАРАТОВ УПРАВЛЕНИЯ (2 часа) [1], с. 8…14; [2], с. 9…20 Классификация аппаратов управления по назначению, области применения, принципу действия, роду тока и т.п. Категории применения аппаратов управления. Контактные и бесконтактные аппараты. Принципиальное различие в процессах коммутации или токов. Аппараты, применяемые в схемах управления и защиты асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Аппараты, применяемые в схемах пуска асинхронного двигателя с фазным ротором по принципу управления в функции тока. Аппараты, применяемые в схемах управления двигателем постоянного тока в функции времени и тока. Осуществление функций управления и защиты вышеуказанными аппаратами. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ 1. Классифицируйте аппараты управления по их назначению. Какие аппараты относятся к аппаратам управления режимами работы электрооборудования и каковы их функции? 2. Какие аппараты относятся к аппаратам распределительных устройств низкого напряжения? Каково их назначение? 3. Что такое категория применения аппарата? Какими параметрами она характеризуется? Дайте пояснение на примере применения контакторов и магнитных пускателей. 4. На базе каких устройств создаются бесконтактные электрические аппараты? В чем состоит принципиальное различие при коммутации тока контактным и бесконтактным аппаратами? 5. Какие аппараты применяются в схемах пуска асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором? 6. Какие аппараты применяются в схемах пуска асинхронного двигателя с фазным ротором по принципу управления в функции тока? 7. Какие аппараты применяются в схеме пуска двигателя постоянного тока по принципу управления в функции времени? 8. Какие аппараты в вышеуказанных схемах несут функцию управления? 9. Какие аппараты в этих схемах несут функцию защиты? 1.2. ТРЕБОВАНИЯ ПРЕДЬЯВЛЯЕМЫЕ К АППАРАТАМ УПРАВЛЕНИЯ. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ (2 часа) [2], с. 21…32; [4], с. 5…6 Требования, предъявляемые к аппаратам управления действующими стандартами и техническими условиями. 4

Соответствие номинальным техническим параметрам. Номинальное напряжение и номинальный ток аппарата. Характерные режимы работы аппаратов: продолжительный, кратковременный, повторно-кратковременный. Коммутационная и механическая износостойкость аппарата. Коммутационная способность аппарата. Наибольшая включающая способность. Наибольшая отключающая способность. Критическая отключающая способность. Особенности процессов коммутации электрических сетей низкого напряжения. Протекание через аппарат токов перегрузки и токов короткого замыкания. Электродинамическая стойкость аппарата. Термическая стойкость аппарата. Допустимые температуры нагрева токоведущих, контактных и изоляционных частей аппарата. Время срабатывания аппарата и время возврата аппарата в исходное положение. Ток и напряжение срабатывания. Ток и напряжение возврата. Коэффициент возврата. Испытания аппаратов: приемосдаточные, периодические, типовые, эксплуатационные. Влияние условий эксплуатации на рабочие параметры аппаратов. Показатели технического уровня и надежности аппаратов управления и их элементов. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ 1. Почему необходимо выполнение требований, предъявляемых стандартами и техническими условиями к аппаратам управления? 2. Назовите основные номинальные параметры аппаратов управления. Каковы предпочтительные значения этих параметров? 3. В каких режимах могут работать аппараты управления? Что понимают под относительной продолжительностью включения и частотой включения? Укажите рекомендованные стандартами величины этих параметров. 4. Почему установившиеся температуры токоведущих частей аппарата не должны превышать допустимых значений? Укажите в качестве примера предельно допустимые температуры для некоторых токоведущих и изоляционных частей аппаратов управления. 5. Сформулируйте требования к электродинамической и термической стойкости аппарата. Чем вызвана необходимость выполнения этих требований для аппаратов управления? 6. Что понимается под механической и коммутационной износостойкостью аппаратов управления? Почему эти параметры являются важнейшими при определении показателей надежности аппаратов? 7. Что понимают под наибольшей включающей, наибольшей отключающей и критической отключающей способностью коммутативного аппарата управления? Почему необходимо знание этих параметров? 8. Что такое коэффициент возврата аппарата управления? В каких пределах может лежать его величина? 9. Что понимают под собственными временами срабатывания и возврата в исходное положение аппарата управления? Почему необходимо знать эти параметры? 5

10. Чем вызвано требование к электрической прочности изоляции? Как обеспечивается требуемая электрическая прочность изоляции при разработке аппаратов управления? 11. Почему готовые аппараты управления подвергают испытаниям на заводеизготовителе? Для чего нужны их испытания в условиях эксплуатации? 12. Назовите основные показатели технического уровня и надежности аппаратов управления. 1.3. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ КОНТАКТОРЫ И ПУСКАТЕЛИ (12 часов) [1], с. 75…139; [2], с. 120…262; [3], с. 308…331; [4], с. 227…245 Назначение и принцип действия контакторов. Требования, предъявляемые к контакторам. Категории применения и режимы коммутаций контакторов постоянного и переменного токов. Устройство контакторов. Основные конструктивные отличия контакторов постоянного и переменного токов. Магнитные пускатели. Назначение, требования и условия работы. Схемы реверсивного пускателя и его принцип действия. Основные узлы контакторов, их параметры и характеристики, основы расчета. Расчет и конструкция контактов контактора и токоподводов к ним. Зазор и провал контактов, влияние различных факторов на величину зазора. Эрозия и коммутационный износ контактов контакторов. Расчет коммутационной износостойкости, износостойкие контактные материалы. Дугогасительные камеры контакторов постоянного и переменного токов. Основные характеристики и зависимости. Развитие, движение и гашение дуги в различных типах дугогасительных камер. Системы магнитного дутья. Элементы расчета и конструкция этих систем. Восстанавливающаяся электрическая прочность контактнодугогасительных систем контакторов. Основные закономерности. Физические явления в дуговом столбе при горении дуги и в процессе восстановления электрической прочности межконтактного промежутка. Потоки плазмы в дуге и их рациональное использование. Расчет дугогасительных устройств постоянного и переменного токов. Электромагнитная система (привод) контактора. Статическая тяговая характеристика электромагнита. Согласование тяговой и механической характеристик контактора. Особенности конструирования и расчета электромагнитов постоянного и переменного токов. Конструктивные схемы и технические параметры современных контакторов. Последовательность расчета контакторов. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ 1. Что представляет собой электромагнитный контактор? Из каких частей он состоит? Как работает? 2. Что такое категория применения контактора? Зависят ли рабочие параметры контактора и предъявляемые к нему требования от категории применения? 6

3. Перечислите основные технические данные (параметры), характеризующие контактор. Каковы их возможные значения? 4. Какие контактные системы применяются в контакторах? Какие параметры контактной системы являются основными и почему? Какие величины этих параметров характерны для контакторов? 5. Что такое коммутационный износ контактов? Какие факторы влияют на него? Укажите мероприятия, способствующие уменьшению коммутационного износа контактов. 6. Какие функции выполняет контактно-дугогасительная система контактора? Укажите особенности выполнения этих систем у контакторов постоянного и переменного токов. 7. Какие физические процессы происходят при горении и гашении дуги отключения в дугогасительных камерах контакторов постоянного и переменного токов. 8. Какие функции выполняет электромагнитная система контактора? Укажите особенности выполнения электромагнитов постоянного и переменного токов. 9. Какие функции выполняет короткозамкнутый виток в электромагнитах переменного тока? Поясните его действие. 10. В чем заключаются особенности выполнения и работы контакторов ускорения с выдержкой времени? 11. Что представляет собой магнитный пускатель? Каково его назначение? Перечислите требования, предъявляемые к магнитным пускателям. 12. Приведите схему включения магнитного пускателя и поясните его работу. 13. Как происходит выбор контакторов и пускателей для заданных режимов работы и категорий применения? 1.4. АВТОМАТИЧЕСКИЕ ВОЗДУШНЫЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ (12 часов) [1], с. 188…229; [2], с. 265…309; [3], с. 531…552; [4], с. 195…212; [5], с. 175…332 Назначение и принцип действия автоматических выключателей, требования к ним, классификация. Основные узлы, входящие в принципиальную конструктивную схему автоматического выключателя. Защитная характеристика автомата. Контактно-дугогасительные системы автоматов. Основные характеристики и параметры. Разновидности и особенности работы этих систем. Условия перехода тока с главных контактов в параллельную цепь при отключении выключателя. Электродинамические ускорители размыкания контактов быстродействующих выключателей и компенсаторы усилий отброса контактов селективных выключателей. Элементы расчета этих систем. Приводы и механизмы свободного расцепления выключателей. Разновидности приводов и особенности их работы. Основные параметры и характеристики. Функции, выполняемые механизмами автоматов. Расцепители автоматов. Разновидности расцепителей, области их применения, особенности работы. Основные параметры и характеристики. 7

Типичные конструкции универсальных, установочных и бытовых автоматов. Быстродействующие автоматические выключатели. Пути достижения быстродействия. Элементы расчета. Понятие о селективной (избирательной) защите установок. Селективные автоматические выключатели. Выбор автоматических выключателей. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ 1. Что представляет собой автоматический выключатель? Перечислите основные конструктивные узлы выключателя. Каково их назначение? 2. Какими основными параметрами (техническими данными) характеризуются выключатель? Каковы их возможные значения? 3. Какие контакторные системы применяются в автоматических выключателях? Почему у выключателей большой мощности применяется двух- и трехступенчатая контактная система? 4. Из каких материалов изготавливаются главные дугогасительные контакты и почему? Что понимается под упреждением дугогасительных контактов и почему оно необходимо? 5. Какие типы дугогасительных устройств используются в автоматических выключателях? Каким образом достигается ограничение ионизированной зоны выхлопа дугогасительных устройств и выброса пламени из них? 6. Какие виды приводных механизмов применяются в автоматических выключателях? Укажите достоинства и недостатки различных видов приводных механизмов. Где преимущественно применяются электромеханические приводы и где - ручные? 7. В чем заключается назначение механизма свободного расцепления автоматического выключателя? Опишите устройство и расскажите о работе механизма свободного расцепления. 8. Что такое расцепитель свободного автоматического выключателя? Какие виды расцепителей устанавливаются на автоматических выключателях? Поясните, чем отличаются расцепители минимального напряжения от расцепителей максимального тока (конструкция, принцип действия, работа). 9. Что понимается под селективной защитой электрических цепей и с какой целью она применяется? Как выполняется селективная защита во времени и по току? С помощью каких механизмов создается выдержка времени между срабатыванием расцепителя и срабатыванием механизма свободного расцепления? 10. Какие автоматические выключатели называют быстродействующими? Где они применяются? С помощью каких мероприятий достигается быстродействие таких выключателей? В чем заключаются их конструктивные особенности? 11. Где и почему применяются автоматические выключатели гашения магнитного поля? Приведите схемы выключателей с разрядными сопротивлениями и с дугогасительной решеткой. В чем заключаются оптимальные условия гашения поля? 8

12. Изложите основные принципы выбора автоматических выключателей для заданных условий работы. 1.5. ПЛАВКИЕ ПРЕДОХРАНИТЕЛИ (8 часов) [1], с. 229…242; [2], с. 310…329; [3], с. 504…526; [4], с. 186…194; [5], с. 332…397 Назначение и принцип действия. Требования, предъявляемые к предохранителям. Основные разновидности, основные параметры и характеристики предохранителей и факторы, влияющие на них. Расчет защитных характеристик предохранителей. Оценка давления, возникающего внутри закрытого объема предохранителей. Особенности гашения дуги в предохранителях. Использование потоков плазмы в дуге для улучшения защитных характеристик предохранителя. Типичные конструкции современных плавких предохранителей. Выбор предохранителей по условиям эксплуатации и защищаемому объекту, по условиям селективной защиты. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ 1. Что представляет собой плавкий предохранитель? На чем основан его принцип действия? Из каких основных частей он состоит? 2. Какие серии низковольтных плавких предохранителей применяются в настоящее время? Из каких материалов выполняются плавкие вставки? 3. Укажите основные параметры плавкого предохранителя и дайте их определение. В каком диапазоне могут находиться значения этих параметров? 4. Что такое времятоковая характеристика предохранителя? Какой она имеет вид на графике и почему? Как она должна согласовываться с характеристикой защищаемого объекта? 5. Что такое металлургический эффект? С какой целью и каким образом он используется в плавких предохранителях? 6. Почему плавкую вставку предохранителя закрытого типа без наполнителя делают переменного сечения? В каком месте перегорает плавкая вставка при перегрузке и при коротком замыкании? 7. Что представляют собой быстродействующие плавкие предохранители? В чем их отличие от обычных предохранителей закрытого типа с наполнителем? За счет чего достигается их быстродействие? Где они применяются? 8. В чем заключается токоограничивающее действие плавких предохранителей? Чем характеризуется токоограничение? Почему говорят, что некоторые предохранители обладают бесконечно большой разрывной способностью? 9. Охарактеризуйте плазменные потоки в электрической дуге плавких предохранителей. Укажите способы использования плазменных потоков для улучшения характеристик предохранителей. 10. Укажите порядок расчета защитных характеристик предохранителей. Как производится выбор предохранителей по условиям эксплуатации (на при9

мере асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором)? В каких случаях необходим выбор предохранителей по условию селективности? 11. Как производится выбор быстродействующих предохранителей для защиты полупроводниковых приборов? 1.6. РУБИЛЬНИКИ, ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛИ, ПАКЕТНЫЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ (6 часов) [2], с. 96…115; [3], с. 500…504; [4], с. 183…185; [5], с. 397 …416 Назначение, устройство, области применения. Приводные механизмы. Дугогашение в рубильниках, переключателях и пакетных выключателях. Защита рубильников от произвольного выключения при токах короткого замыкания. Элементы расчета рубильников и пакетных выключателей. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ 1. Что представляют собой рубильники и переключатели? Каково их назначение? В каких пределах могут находиться значения их номинальных токов и напряжений? 2. Назовите виды приводных механизмов рубильников и переключателей. Чем обусловлено их разнообразие? 3. Опишите устройство контактной системы рубильника. Как обеспечивается контактное нажатие? Чем ограничивается его величина? 4. Назовите мероприятия, применяемые в конструкциях рубильников и переключателей для зашиты от произвольного отключения или токов короткого замыкания. В каких пределах могут находиться значения коммутируемых рубильниками токов? 5. Как осуществляется гашение электрической дуги в рубильниках? С помощью каких мероприятий можно повысить надежность дугогашения? 6. В каких случаях в рубильниках выполняется моментный нож и каково его назначение? 7. Что представляет собой пакетный выключатель? Каково его назначение? Укажите диапазон номинальных токов и напряжений современных серий пакетных выключателей. 8. Как устроена контактная система современных пакетных выключателей? Сколько разрывов имеет контактная система каждого полюса? 9. Что такое механизм мгновенного переключения пакетного выключателя? Какого его назначение? Опишите устройство такого механизма. 10. Укажите достоинства и недостатки пакетных выключателей по сравнению с рубильником на идентичные номинальные токи и напряжения. 11. Как производится расчет токоведущих частей рубильника в режиме длительного протекания номинального тока и в режиме кратковременного протекания тока короткого замыкания?

10

1.7. РЕЗИСТОРЫ, РЕОСТАТЫ И КОНТРОЛЛЕРЫ (4 часа) [2], с. 75…95; [3], с. 282….286; 294…308; [4], с. 213…222 Резисторы. Назначение, классификация. Конструкции резисторов, их преимущества и недостатки. Материалы резисторов. Выбор резисторов. Реостаты. Классификация реостатов по их назначению, по материалу резисторов и по способу охлаждения. Конструкции реостатов и переключателей их ступеней, достоинства и недостатки различных исполнений, области их применения. Контроллеры. Назначение, классификация, разновидности контроллеров. Устройство плоских, барабанных, кулачковых контроллеров. Элементы расчета резисторов и реостатов. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ 1. Что представляет собой резистор? Приведите классификацию резисторов по назначению и по конструктивным признакам. 2. Какие материалы и почему применяются для изготовления резисторов? Назовите их основные характеристики? 3. Назовите преимущества и недостатки, а также основные области применения различных конструкций резисторов. 4. Изложите порядок выбора и расчета резисторов. 5. Какой аппарат называется реостатом? Приведите классификацию реостатов по назначению и по материалу резисторов. 6. Перечислите достоинства и недостатки различных конструкций реостатов, а также области их применения. 7. Какие существуют конструкции переключателей металлических реостатов? 8. Что называют контроллером? В чем состоит его основное отличие от реостата? Где в основном применяются контроллеры и почему? 9. Какие существуют конструкции контроллеров? Укажите достоинства и недостатки различных конструкций контроллеров. 10. Как выполнена контактная система кулачкового контроллера? Чем отличаются контактные системы постоянного и переменного токов и почему? 1.8. КОМАНДОАППАРАТЫ (6 часов) [3], с. 286…294; [4], с. 223…226 Классификация командоаппаратов. Назначение, области применения и устройство командоконтроллеров, универсальных переключателей, путевых и конечных выключателей, кнопок управления. Применение магнитоуправляемых контактов (герконов) в современных командоаппаратах. Бесконтактные командоаппараты.

11

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ 1. Какие коммутационные устройства называют командоаппаратами? Назовите основные группы, на которые делятся командоаппараты, и укажите области их применения. 2. Какие виды привода характерны для различных групп командоаппаратов? Приведите примеры применения ручного, ножного и моторного приводов. 3. В чем состоит отличие командоконтроллера от контроллера? Покажите это на примере кулачкового исполнения контроллеров. 4. Почему широкое применение в современных командоаппаратах получают магнитоуправляемые контакты? 5. Поясните принцип управления магнитоуправляемым контактом на примере путевого выключателя. 1.9.ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ (8 часов) [1], с. 139…146; [2], с. 347…368; [4], с. 245…247 Особенности работы электрических аппаратов в высокочастотных цепях (более сильное проявление эффекта близости, поверхностного эффекта, переноса энергии). Особенности гашения электрической дуги отключения при высокой частоте источника: работа магнитного дутья, вхождение дуги в дугогасительную решетку, влияние индуктивности отключаемой цепи и т.п. Восстановление электрической прочности межконтактного промежутка при отключении тока высокой частоты. Особенности режима работы контактов высокочастотных аппаратов. Особенности конструкции современных высокочастотных аппаратов ( автоматические выключатели, контакторы, реле и др.). ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ 1. Каково назначение электрических аппаратов повышенной частоты? В каких областях техники они находят наибольшее применение? 2. Опишите особенности работы аппарата в высокочастотных цепях. Какие эффекты и почему заметно проявляются в таких аппаратах? 3. Почему с ростом частоты переменного тока возрастает переходное сопротивление контактов аппарата? Как определяется коэффициент добавочных потерь? 4. Какие материалы следует применять для контактов высокочастотных аппаратов, чтобы уменьшить коэффициент добавочных потерь? 5. Как влияет частота источника переменного тока на условия гашения дуги и почему? 6. Каковы особенности работы дугогасительной решетки при повышенной частоте переменного тока, отключаемого аппаратом? Как определяются усилия, 12

препятствующие вхождению дуги переменного тока в дугогасительную решетку? 7. Покажите на примере контакторов, предназначенных для работы в высокочастотных цепях, в чем состоят особенности конструкции таких аппаратов. 8. В каких случаях и почему для охлаждения токоведущих частей высокочастотных аппаратов целесообразно использовать воду? 1.10. БЕСКОНТАКТНЫЕ АППАРАТЫ УПРАВЛЕНИЯ (8 часов) [1], с. 164…173; [2], с. 393….430; [3], с. 177…181, 245…281, 291…299, 331…334, 403…466; [4], с. 267…295 Принципы построения бесконтактных коммутационных аппаратов управления. Бесконтактные аппараты на магнитных усилителях: принцип действия, виды аппаратов, области применения. Бесконтактные аппараты на базе полупроводниковых приборов (полупроводниковые реле, тиристорные пускатели постоянного и переменного токов и др.). Достоинства и недостатки бесконтактных аппаратов управления. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ 1. Какое устройство называется бесконтактным электрическим аппаратом? Перечислите преимущества и недостатки бесконтактных аппаратов. 2. На чем основан принцип действия магнитного усилителя? Какие параметры и характеристики магнитного усилителя принято считать основными? 3. Какие факторы и как влияют на работу магнитного усилителя? Каково влияние обратных связей и цепи смещения? 4. С помощью каких мероприятий можно повысить быстродействие магнитного усилителя? В чем заключаются особенности выполнения реверсивных магнитных усилителей? 5. На основе каких принципов можно создать бесконтактные реле на базе магнитных усилителей? Какой вид будут иметь их характеристики? Перечислите достоинства и недостатки этих реле. 6. С помощью каких мероприятий может быть получен релейный режим работы полупроводникового усилителя? Как влияют параметры схемы на характеристики полупроводникового реле? 7. Приведите схему полупроводникового реле тока и поясните его работу. 8. Как работает полупроводниковое реле времени? На чем основан принцип работы цифровых реле времени? 9. Что такое оптрон? Как он работает? Как выполняются реле на оптронах? 10. Что представляет собой вольт-амперная характеристика тиристора? Приведите схему тиристорного ключа и поясните его работу. 11. Какие основные схемы с использованием тиристоров применяются для коммутации цепей переменного тока? Что представляет собой тиристорный пускатель? Поясните его работу, укажите его достоинства и недостатки. 12. Приведите схему принудительной коммутации цепи постоянного тока с применением тиристоров и поясните ее работу. 13

1.11. ГИБРИДНЫЕ И СИНХРОННЫЕ КОММУТАЦИОННЫЕ АППАРАТЫ УПРАВЛЕНИЯ (8часов) [1],. c. 155…164; [2], с. 422…424, 430…440; [3], 173…177; [4], с. 105…106 Применение полупроводниковых элементов для получения более легкого процесса коммутации тока контактным аппаратом. Гибридные контакторы и выключатели переменного и постоянного токов: принцип работы, силовые схемы управления, особенности конструкции, преимущества и недостатки. Синхронные выключатели: принцип действия, особенности конструкции, преимущества и недостатки. Способы синхронизации процесса отключения и виды синхронизирующих устройств. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ 1. Что такое гибридный электрический аппарат? Перечислите преимущества и недостатки гибридных аппаратов. 2. Из каких основных узлов состоит гибридный контактор? Каково их функциональное назначение. Поясните работу гибридного контактора. 3. Как осуществляется защита гибридных контакторов от токов короткого замыкания? 4. Из каких основных узлов состоит гибридный быстродействующий выключатель? Каково их функциональное назначение? Поясните работу гибридного выключателя. 5. Почему необходимо и как достигается ускорение перевода тока из контакторов в тиристоры? 6. С помощью каких мер достигается ограничение коммутационных перенапряжений в гибридных аппаратах? 7. Что называют синхронным аппаратом? Перечислите преимущества и недостатки синхронных аппаратов. 8. Перечислите основные способы синхронизации. Поясните работу соответствующих синхронизирующих устройств. 9. Укажите конструктивные особенности синхронных аппаратов. Какие величины параметров являются оптимальными для синхронных аппаратов (зазор контактов, время упреждения и т.п.)? ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ (12 часов) 1. 2. 3. 4.

Исследование электромагнитного контактора постоянного тока… 4 часа Исследование электромагнитного контактора переменного тока… 2 -«Исследование автоматического выключателя……………………… 2 -«Исследование контактора переменного тока с тиристорной приставкой для бездуговой коммутации……………………………. 2 часа 5. Исследование процессов коммутации в электрических 14

аппаратах управления………………………………………………… 2 -«ЛИТЕРАТУРА Основная: 1. Таев И.С. Электрические аппараты управления. - М.: Высш. школа,1984. 2. Таев И.С. Электрические аппараты управления. - М.: Высш. школа, 1969. 3. Чунихин А.А. Электрические аппараты. – М.: Энергоатомиздат, 1988. Дополнительная: 4. Родштейн Л.А. Электрические аппараты. – Л.: Энергоатомиздат, 1988. 5. Кузнецов Р.С. Аппараты распределения электрической энергии на напряжение до 1000 В. – М.: Энергия 1970. Для углубленного изучения: 6. Дзерджбский С., Вальчук Е. Токоограничивающие выключатели переменного тока. – Л.: Энергоиздат 1982. 7. Намитоков К.К. и др. Плавкие предохранители. – М.: Энергия, 1979. 8. Клепарская Л.Г. Синхронизированные выключатели. – М.: Энергия, 1973. 9. Бела-Белов А.М. Аппараты низкого напряжения повышенной частоты. – М.: Энергия, 1968. 10. Шопен Л.В. Бесконтактные электрические аппараты автоматики. – М.: Энергия, 1986. 11. Могилевский Г.В. Гибридные электрические аппараты низкого напряжения. – М.: Энергоатомиздат, 1986. 12. Образцов В.А. Контрольные испытания низковольтных аппаратов. – Л.: Энергоатомиздат, 1989. ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН ЛЕКЦИЙ (20 часов) для студентов очно-заочной формы обучения 1. Введение. Основные виды аппаратов управления и их применение. Требования, предъявляемые к аппаратам управления. Основные понятия и определения……………………………………………… 2 часа 2. Электромагнитные контакторы и пускатели……………………… 4 -«3. Автоматические воздушные выключатели и плавкие предохранители……………………………………………………… 4 -«4. Рубильники, переключатели, пакетные выключатели……………. 2 -«5. Резисторы, реостаты, контроллеры и командоаппараты…………. 2 -«6. Высокочастотные коммутационные аппараты 2 -«7. Бесконтактные аппараты управления 2 -«8. Гибридные и синхронные коммутационные аппараты управления…………………………………………………………… 2 -«-

15

2.

ЗАДАНИЕ НА КОНТРОЛЬНУЮ РАБОТУ

При выполнении контрольной работы студент должен знать следующие правила: 1. Контрольная работа выполняется в отдельной тетради, на обложке которой указываются: фамилия, имя, отчество (в именительном падеже), специальность, шифр, наименование предмета, домашний адрес (с индексом предприятия связи). На каждом листе оставляют поля шириной 4-5 сантиметров для замечаний рецензента. 2. Текст контрольной работы следует аккуратно оформить, делая все записи чернилами или шариковой ручкой. Условия каждой задачи переписываются в тетрадь. 3. Расчетные формулы следует писать сначала в общем виде, а лишь затем подставлять в них цифровые значения, указывая размерность полученного результата. 4. Выбранные величины должны быть обоснованы. При заимствовании расчетных данных, формул, методов расчета следует сделать ссылку на используемую литературу с указанием страницы, номера формулы, рисунка и т.д. Перечень используемой литературы необходимо привести в конце работы, указав автора книги, название и год издания. 5. Результаты вычислений оформляются в виде расчетных таблиц. Графическая часть работы (графики, диаграммы и т.п.) выполняются на миллиметровой бумаги и вклеиваются в тетрадь. Масштабы графиков выбираются в соответствии с ГОСТ. 6. Незачтенную контрольную работу необходимо исправить в соответствии с замечаниями рецензента и направить на повторную рецензию. Исправления делаются в той же тетради в конце работы. 7. Выбор вариантов для решения задач производится по начальной букве фамилии. № варианта 1 АБВ Начальная буква фамилии

2

3

4

5

6

7

8

ГДЕ

ЖЗИ

КЛМ

НОП

РСТ

УФ

ХЦЧ

9

10

ШЩ ЭЮЯ

ЗАДАЧА 1. Для контактора постоянного тока на номинальный ток IН и номинальное напряжение 220 В с предельно отключающей способностью IПРЕД.ОТКЛ = кIН. Определить: размеры поперечного сечения, установившуюся температуру нагрева и термостойкость токоведущих частей; контактное нажатие, ток сваривания, допустимый сквозной ток короткого замыкания и силы электродинамического отталкивания контактов. Материал токоведущих – медь, материал контактных накладок – металлокомпозиция на основе серебра КМК –А10 М (85% Ag и 15%CdO). Диаметр контактных накладок Д. При расчетах применять коэффициент теплоотдачи КТ= 8⋅10-4 Вт/(cмP2⋅°С), температура окружающей среды ТОКР=40°С. 16

Изоляция токоведущих частей соответствует классу А по своей нагревостойкости. Данные для расчета представлены в табл.1. Таблица 1 Параметры Варианты и исходные данные 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 IН , А 40 63 100 160 250 40 63 100 160 250

К= Д, мм

I пред . откл Iн

8

10

8

6

6

10

8

10

8

8

10

12

16

20

24

12

14

18

22

25

Методические указания 1. Определение размеров поперечного сечения токоведущих частей: для проводников прямоугольного сечения можно воспользоваться соотношением

ab ( a + b ) =

ρ (1 + αT ) I 2

0 2 Кт (Т − Т

н , см 3 , ) окр

где а – толщина медной шины, см; в – ширина медной шины, см; Т = 105°С – допустимая температура нагрева изоляции класса А; ρ0=1,65⋅10-6 Ом⋅см – удельное сопротивление меди при 0°С; λ= 0,0043 1/°С – температурный коэффициент сопротивления для меди. Выбрав толщину шины а из стандартного ряда: 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,8; 1,0; 1,2; 1,5 см, с помощью приведенного выше соотношения можно определить ее ширину в. Обычно в токоведущих частях контакторов отношение а/в = (1/2…1/5). Рассчитанная величина в должна быть округлена до большего значения из вышеприведенного стандартного ряда. В последующих расчетах используются стандартные размеры а и в, а также соответствующие им периметр сечения и сечение шины (p и S ). 2. Для принятых размеров поперечного сечения определяется температура нагрева токоведущих частей TT = T

окр

+

ρ (1 + α T ) I 0

K

T

⋅S ⋅ p

2 н ,° C ,

S = a b - поперечное сечение токоведущих частей, cм2; p = a + b - периметр этого сечения , см. Рассчитанное значение ТТ не должно превышать допустимую температуру нагрева ТДОП = 105 °С. 3. Определение термической стойкости токоведущих частей: где

17

2

I TC t TC =

гC S 2 ln

1 + α T К .З . 1+αТ Н

ρ 0α

, А2⋅с,

где γ = 8,9 г/ см - плотность меди; С = 0,39 Дж/ (г⋅°С) – удельная теплоемкость меди; ТК.З.= 250°С – допустимая температура нагрева изолированных (изоляция класса А) медных токоведущих частей в режиме тока короткого замыкания; ТН =ТДОП=105°С – температура токоведущих частей, предшествующая режиму короткого замыкания. Используя полученное значение термической стойкости, можно определить величины тока термической стойкости при различных временах его протекания. Например, предельный отключаемый ток контактора (обычно Iпред.откл ≤10 IН ) может протекать по токоведущим частям в течение времени 3

t

=

2

I ТС t TC I

2

, с.

пред . откл

4. Определение необходимого контактного нажатия. Для этого воспользуемся эмпирическим определенным значением силы удельного нажатия для контактов на основе серебра РУД =0.1 Н/А. Тогда необходимое контактное нажатие

РK

= Р уд ⋅ I Н = 0,1I Н , Н .

5. Определение тока сваривания контактов на основе серебра Iсв =

32 ⋅ λ ⋅ (Тпл − Тк ) ⋅ п ⋅ Рк , А, π ⋅ ρ ⋅ σ см

где λ = 3.25 Вт/(см⋅°С) – коэффициент теплопроводимости для металлокерамики КМК –А10М; Тпл - 960 °С – температура плавления серебра; Тпл = Тm – температура контакта (применяется равной ранее определенной температуре токоведущих частей); n = 1 – минимальное количество контактных точек для точечного контакта; ρ = 2.8⋅10-6 Ом⋅см – удельное сопротивление для КМК – А10М; σ =31000 Н/см2 – предел прочности на смятие серебра. 6. Определение допустимого сквозного тока короткого замыкания, т.е. тока, протекающего по замкнутым контактам контактора, но не приводящего их к свариванию. Обычно Iк.з.доп = 0,9 Iсв , А. 7. Определение силы электродинамического отталкивания контактов

18

Площадь контактирования

S0

= Рк

, см 2 .

σ см

Площадь контактной накладки

S

K

=π ⋅ Д

2

, см 2 .

4

Сила электродинамического отталкивания контактов

Рэд =

М0 4 ⋅π

⋅ I к . з.доп ⋅ Ln

S S

= 10

−7

2

⋅ I к . з.доп Ln

0

S S0

, Н.

Полученное значение РЭД сравнивается с РК. Большее из этих значений принимается за необходимое для нормальной работы контактора контактное нажатие. Литература: [1], с. 184…185; [2], с. 254…257. ЗАДАЧА2. Рассчитать число разрывов и длину пластин дугогасительной решет-

ки контактора переменного тока частоты φ = 50 Гц на номинальный ток IН, номинальное напряжение UН с предельно отключенным током I0 = 10 IН при cos ϕ0 = 0,35. При расчете принять: отключаемая цепь - трехфазная (коэффициент схемы Ксх =1,5), частота коммутационных операций в час Z=600, время горения дуги tg<= 0.02 с, расстояние между пластинами решетки δ, толщина пластин ∇ =2мм. Данные для расчета представлены в табл.2. Таблица 2 Варианты и исходные данные Параметры 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 IН , А

40

63

100

160

250

400

630

110

160

250

UН , В

660

660

660

660

660

380

380

380

380

380

δ , мм

3

3

4

4

5

5

5

3

4

4

Методические указания 1. Параметры отключаемой цепи. Собственная частота отключаемой цепи определяется по эмпирической формуле

ц0 ≈

380 Uн

3

( А − В ⋅ Рн 4 ), Гц , 19

где А= 8000, В=2100 – коэффициенты для кабельных сетей; РН = 3 ⋅ Uн⋅Iн⋅cos ϕдв - номинальная мощность двигателя, управляемого контакгором, кВт (сos ϕдв ≈0,9). Эта формула справедлива до РН = 50 кВт. При больших значениях РН величина φ0 может быть принята равной 70000 Гц. Коэффициент амплитуды отключаемой цепи

Ка = 1 + е

−0 , 0003φ 0

.

Индуктивность отключаемой цепи U L= н

(ω ⋅ Iн)

• 1 − cos2 φ , Гн,

где ω = 2 π⋅φ = 314. Коэффициент напряжения цепи K = 0,9 К 1 − соsφ . н cx 0

2. Определение числа разрывов дугогасительной решетки. Установившаяся температура нагрева пластин Т= 293 +0,018 ⋅ I0 °C. Число разрывов для апериодического процесса восстановления напряжения

где

К ⋅U ⎤ ⎡ ⎢ К ⋅ U − К ⋅ (1 + Ln н н ) ⎥ 2 К ⎢ н н ⎥ 2 n ≥ 0,6 + ⎢ ⎥, a 0 0 U − 0,35 ⋅ К ⋅ U ⎢ ⎥ п н н ⎢ ⎥ ⎣ ⎦ U 0 = (110 + 0,003 ⋅ I ) ⋅ (0,7 + 0,04δ ); U 0 = 72 + 0,72δ ; n n 0

2 3 ⋅ K 0 / 1300 , где п 2 0 ⎡ 2 ⋅ ( I − 5 . 7 ) ⎤⎥ ⋅ Δ ⋅ 10 6 ⎢ 820 + δ 0 ⎣ ⎦ 0 Кп = . 2 I c ( 40 + T − 273 )

К

= LI

Рассчитанное значение па округляется до ближайшего большего целого значения (число па не может быть дробным) 3. Необходимая длина пластин решетки

Ln = 1,73 ⋅ δ 2⋅ 3 I 0 ⋅ t g , см. Литература: [1], с. 122…124; [2], с. 225, 227...228.

20

ЗАДАЧА 3. Засыпной предохранитель на номинальный ток IН и номинальное Uн = 500 В защищает цепь постоянного тока с постоянной времени τ = L R = 0,01c.

В предохранителе материалом плавкой вставки является серебро, засыпки кварцевый песок, цилиндрического корпуса – фарфор. Наружный диаметр корпуса ДН, внутренний ДВН. Рассчитать диаметр d плавкой вставки, рассчитать и построить защитную ( токовременную) характеристику предохранителя для диапазона токов от 3,5 IН до 10 IН , оценить величину давления при отключении тока 5 IН, считая что объем для газов внутри предохранителя составляет 5% объема засыпки. При расчетах принять температуру окружающей среды Токр = 40°С, коэффициент теплопередачи Кт = 11⋅ 10-4 Вт/ (см2⋅°С). Данные для расчета представлены в табл. 3 Таблица 3 Варианты и исходные данные Параметры IН, А

1 40

2 63

3 4 5 6 100 160 250 40

7 63

8 9 10 100 160 250

ДН, см

5

6

7

7

8

6

6

7

8

9

ДВН, см

4

4

5

4

5

4

3

4

5

6

Методические указания 1. Длина плавкой вставки. Надежное гашение дуги при UН = 500В обеспечивается при длине плавкой вставки Lв >=70 мм. 2. Для плавкой вставки из серебра расчетный пограничный ток несколько превышает номинальный. Обычно Ко = Iпогр / Iн = 1,5. 3. Определение диаметра плавкой вставки. Для этого можно воспользоваться уравнением определяющим температуру плавкой вставки: 2 I погр ⋅ 4 ρ 0 ⋅ (1 + α ⋅ Т пл ) ⎛ Д ВН ДН 8 1 1 Т = Т окр + ⋅⎜ + ⋅ Ln + ⋅ Ln ⎜ КТ Д Н λН d λТ Д ВН 2π 2 ⋅ d 2 ⎝ .

где Iпогр = 1,5 IН – пограничный ток плавкой вставки, А; ρ0 = 1,5⋅10-6 Ом⋅см – удельное сопротивление серебра при 0°С; α = 0,004 1/°С – температурный коэффициент сопротивления для серебра; – температура плавления серебра; ТПЛ = 960 °С 21

⎞ ⎟, ⎟ ⎠

λН = 0,1 Вт/ (см⋅°С)- коэффициент теплопроводности наполнителя (кварцевый песок); λТ = 0,01 Вт/ (см⋅°С)- коэффициент теплопроводности фарфора. Так как это уравнение нельзя решить аналитически, то его решение осуществляется методом построения графической зависимости Т=f(d). Для этого подставив в уравнение все известные численные значения и задаваясь рядом значений d , следует определить соответствующие значения Т и построить график Т=f(d). Из этого графика определяется величина Т = Тпл. 4. Для расчета защитной (токовременной) характеристики предохранителя следует воспользоваться формулой t = 2( A'+ A' ' ) S

2

I2

, c,

где А′= 62⋅103 и А″=8⋅103 – константы, соответствующие серебру; S = π⋅d2⁄ 4 – поперечное сечение плавкой вставки. Задаваясь различными значениями тока I в пределах от 3,5 до 10 IН, определить соответствующие значения t и построить график t=f(I) 5. Оценка давления внутри предохранителя при I0=5 IН. Индуктивность отключаемой цепи

L =τ ⋅ R =τ

U I

Н

, Гн.

Н

Объем газов внутри предохранителя Vr = 0,05⋅ Vпр , см, где VПР =

2 π ⋅ Д ен 4

⋅ L , см3 − внутренний...объем...предохранителя..(объем..засыпки)

в

Величина давления определяется по формуле

I2 р = 10,3 ⋅ L ⋅ c

(2 ⋅ V г )

, Н / см 2 .

Литература [2], с. 328…329. ЗАДАЧА 4. Однополюсный рубильник с плоским медным ножом (рис.1) на номинальный ток Iн и номинальное напряжение Uн =500В имеет размеры, приведенные в табл. 4. Определить размеры поперечного сечения ножа, среднюю температуру нагрева ножа при токе IН, токи термической и электродинамической стойкости. При этом ток термической устойчивости в течение IС должен быть не менее IТ.С=30 IН. Ток электродинамической стойкости – не менее IД.С= 100 IН.

22

Рис.1 Таблица 4 1

2

Варианты и исходные данные 3 4 5 5 7 8

IН, А

100

160

250

400

630

100

160

250

400

630

L, мм

80

80

90

90

100

90

90

100

100

120

L1, мм

120

120

140

150

160

130

140

150

160

180

Параметры

9

10

Методические указания 1. Размеры поперечного сечения ножа выбираются исходя из плотности тока 30 j = 2…3 A/мм2, а соотношение толщины ножа а к его ширине в обычно находится в пределах а/в≈(1/8…1/10). 2. Контактное нажатие определяется исходя из опытных данных по уравнению FK = φK ⋅ IН , Н, где

φ к = 1,5...2,5 Н А − удельное..нажатие..для.. рубильников ..с..медными..контактами.

3. Переходное сопротивление контактов

Rнх =

К нх

(0,102 ⋅ Fк ) m , Ом, 23

где КПХ = 0,1 ⋅ 10-3 - коэффициент, учитывающий материал и состояние контактов – медные, неокисленные; m=0,7 – коэффициент, учитывающий форму контактов – линейные. 4. Сопротивление ножа на пути L тока при допустимом нагреве до ТД=95°С

Rн = ρ0 (1+α ⋅ Тд )

L , Ом, а⋅в

где ρ0 = 0,0165 Ом⋅м/ мм2 - удельное сопротивление меди при 0°С; α = 0,043 - температурный коэффициент сопротивления для меди. 5. Тепловые потери при токе IН составляет 2

Р = I н ( Rн + 2 Rпх ), Вт. 6. Средняя температура нагрева ножа при токе Iн

Тн =

Р + Т окр 0 С , S охл ⋅ К т

где SОХЛ ≈ 2 (а+в)⋅ l1 - поверхность охлаждения ножа, м2; КТ =11 Вт/ (м2 ⋅ °С) - коэффициент теплоотдачи; ТОКР = 40 °С - температура окружающей среды. Полученная температура ТН не должна превышать допустимую Тд = 95°С. 7. Определение тока термической устойчивости. С учетом того, что для неизолированных медных токоведущих частей допускается кратковременный нагрев до температуры Тк = 300°С, величина односекундного тока термической устойчивости может быть определена из уравнения

I т = ав

1+α ⋅Тк ) , А, ln( αρ 0 1 + α ⋅ Т н сγ

где с = 0,39 Дж/ (г ⋅ °С) - теплоемкость меди; ϒ = 8,9 ⋅ 10-3 г/ см3 - удельный вес меди. Полученное значение тока IТ не должно быть менее заданного (30 IН). Если оно окажется меньшим, то следует увеличить размеры сечения ножа. 8. Определение тока динамической устойчивости. Величину этого тока можно определить исходя из равенства моментов, создаваемых электродинамической силой и силою трения ножа в контакте относительно точки поворота ножа.

Iд =

где

k тр Fк l ⎞ ⎛ ln L − в ⎟ −7 ⎜ 2 в 10 l ⎜ + 2 ⎟⎟ в ⎜ 2 ⎠ ⎝

kтр = 0,3 - коэффициент трения меди. 24

, А,

Полученное значение IД не должно быть менее заданного (100 Iн). Если оно окажется меньшим, то следует увеличить контактное нажатие FК. Литература: [2], с. 96….111. ЗАДАЧА 5. В пускорегулировочном реостате используется резистор, выполненный на теплоемком фарфоровом цилиндре с желобками для укладки константановой проволоки. Диаметр цилиндра D= 36 мм, число желобков n, активная длина цилиндра l, масса цилиндра GК, диаметр проволоки d. Определить сопротивление резистора, его нагрузочную способность при длительном режиме работы и постоянную времени нагрева при кратковременном режиме работы. Данные для расчетов приведены в табл.5 Таблица 5 Варианты и исходные данные Параметры 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 d, мм

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6 1,4

1,6

1,8

N

30

40

L, мм

100

145

GK

180

260

2,0

2,2

Методические указания 1. Сопротивление резистора R=ρ

Lпр S пр

= ρ 0 (1 + α ⋅ Т )

4 Дн , Ом, d2

ρB0 = 5 ⋅ 10-5 Ом ⋅ см - удельное сопротивление константана при 0°С; α = 3 ⋅ 10-5 I ⁄ °C- температурный коэффициент сопротивления для константана; Lпр = π ⋅ ДН - длина проволоки, укладываемой в желобках цилиндра, см; Sпр = π ⋅ d2 - сечение проволоки, см2; Т - допустимая температура нагрева, °С (для константана на фарфоровом каркасе Тмакс = 500°С). 2. Нагрузочная способность резистора при длительном режиме работы оценивается допустимой величиной тока

I=

К т ⋅ Р ⋅ τ оп

, А, R где Кm = 0,002 Вт⁄ (см2⋅ °С) - коэффициент теплоотдачи с поверхности 2

F = π ⋅ Lпр = π dДн

проволоки; - поверхность проволоки, см2; 25

τдоп = 400°С - допустимое превышение температуры проволоки над температурой окружающей среды внутри реостата. 3. Постоянная времени нагрева резистора при кратковременном режиме работы

ϑ=

β K СK GK + С0G0 КTK FK

,c ,

где βК =0,3 - коэффициент, учитывающий участие фарфорового цилиндра в теплоотдаче от проволоки; СК = 1,05 Дж⁄ (г⋅°С) - удельная теплоемкость фарфора; С0 = 0,4 Дж⁄ (г⋅°С) - удельная теплоемкость константана; G0 = γ0 ⋅ π ⋅ d2 ⁄ 4⋅ Lпр - масса проволоки обмотки резистора (здесь γ0 = 8,9 г⁄ см3 - плотность константана); КТК = 0,0023 Вт⁄ (см2 ⋅°С) - коэффициент теплоотдачи с поверхности фарфорового цилиндра; FK= π ⋅ ДL - наружная боковая поверхность охлаждения фарфорового цилиндра, см2 . Литература [2], c. 84…90; [4], c. 213…216.

26

ЛР № 020308 от 14.02.97 Редактор А.В. Алехина Подписано в печать 00. Формат 60х84 1\16. Б.кн.-журн. П.л. 1,75 Бл. 0,875 РТП РИО СЗПИ Тираж 100. Заказ ————————————————————————————— Редакционно-издательский отдел Северо - Западный заочный политехнический институт 191186, Санкт-Петербург, Миллионная, 5

27