Лекции по "Слесарь-ремонтник"

Трехфазные электрические цепи представляют собой совокупность трех однофазных цепей переменного тока, сдвинутых по фазе относительно друг друга на 1/3 периода. Источником трехфазного переменного тока является генератор, на статоре которого расположены три одинаковые обмотки А_x, B_y, C_z, размещенные под углом 120°.

При вращении ротора, представляющего собой  двухполюсный магнит, в каждой фазной обмотке статора индуктируется ЭДС:

 

 

Графически ЭДС можно изобразить тремя синусоидами, сдвинутыми на 1/3 периода, или тремя векторами, находящимися под углом 120° друг к другу.

 

Преимущества

Возможная схема разводки трёхфазной сети в многоквартирных жилых  домах

Экономичность.

Экономичность передачи электроэнергии на значительные расстояния.

Меньшая материалоёмкость 3-фазных трансформаторов.

Уравновешенность системы. Это  свойство является одним из важнейших, так как в неуравновешенной системе  возникает неравномерная механическая нагрузка на энергогенерирующую установку, что значительно снижает срок её службы.

Возможность простого получения кругового  вращающегося магнитного поля, необходимого для работы электрического двигателя  и ряда других электротехнических устройств. Двигатели 3-фазного тока (асинхронные  и синхронные) устроены проще, чем двигатели постоянного тока, одно- или 2-фазные, и имеют высокие показатели экономичности.

Возможность получения в одной  установке двух рабочих напряжений — фазного и линейного, и двух уровней мощности при соединении на «звезду» или «треугольник».

Благодаря этим преимуществам, трёхфазные системы наиболее распространённые в современной электроэнергетике.

Схемы соединений трехфазных цепей

Звезда

Звездой называется такое соединение, когда концы фаз обмоток генератора (G) соединяют в одну общую точку, называемую нейтральной точкой или  нейтралью. Концы фаз обмоток приёмника (M) также соединяют в общую точку. Провода, соединяющие начала фаз генератора и приёмника, называются линейными. Провод, соединяющий две нейтрали, называется нейтральным.

Одно из преимуществ подключения  звездой — экономия на нулевом проводе, поскольку от генератора до точки разделения нулевых проводов вблизи потребителя, требуется только один провод.

Трёхфазная цепь, имеющая нейтральный  провод, называется четырёхпроводной. Если нейтрального провода нет — трёхпроводной.

Если сопротивления Za, Zb, Zc приёмника равны между собой, то такую нагрузку называют симметричной.

 

Соотношение между линейными  и фазными токами и напряжениями.

Напряжение между линейным проводом и нейтралью (Ua, Ub, Uc) называется фазным. Напряжение между двумя линейными проводами(UAB, UBC, UCA) называется линейным. Для соединения обмоток звездой, при симметричной нагрузке, справедливо соотношение между линейными и фазными токами и напряжениями:

Последствия обгорания (обрыва) нулевого провода в трехфазных сетях

При симметричной нагрузке в трёхфазной системе питание потребителя  фазным напряжением возможно при отсутствии нейтрального провода. Но, когда нагрузка на фазы не является строго симметричной, наличие нейтрального провода обязательно. При его обрыве или значительном увеличении сопротивления (плохом контакте) происходит «перекос фаз», в результате которого подключенная нагрузка, рассчитанная на фазное напряжение, может оказаться под произвольным напряжением в диапазоне от нуля до линейного. Это является причиной вывода из строя электротехники. Так как сопротивление потребителя остаётся константой, то согласно закону Ома при возрастании напряжения, сила тока, который будет иметь место у потребителя, окажется гораздо больше максимально допустимого значения, что и вызовет сгорание и выход из строя питаемого электрооборудования. Пониженное напряжение также может послужить причиной выхода из строя техники. Иногда обгорание (обрыв) нулевого провода на подстанции может явиться причиной пожара в квартирах.

Треугольник

 
Треугольник — такое соединение, когда конец первой фазы соединяется с началом второй фазы, конец второй фазы с началом третьей, а конец третьей фазы соединяется с началом первой.

Соотношение между линейными  и фазными токами и напряжениями

Для соединения обмоток треугольником, при симметричной нагрузке, справедливо  соотношение между линейными и фазными токами и напряжениями:

Маркировка

Проводники, принадлежащие разным фазам, маркируют разными цветами. Разными цветами маркируют также нейтральный и защитный проводники. Это делается для обеспечения надлежащей защиты от поражения электрическим током, а также для удобства обслуживания, монтажа и ремонта электрических установок и электрического оборудования. В разных странах маркировка проводников имеет свои различия.

 

Фазный проводник 1 Фазный проводник 2 Фазный проводник 3 Нейтральный проводник Защитный проводник США (120/208В)[2] Чёрный Красный Голубой Белый или серый Зелёный США (277/480В) Оранжевый Коричневый Жёлтый Белый или серый Зелёный Канада Красный Чёрный Голубой Белый Зелёный Канада (Изолированные трёхфазные установки) Оранжевый Коричневый Жёлтый Белый Зелёный Великобритания (с апреля 2006) Красный (Коричневый) Жёлтый (ранее Белый) (Чёрный) Голубой (Серый) Чёрный (Голубой) Зелёно-жёлтый Европа (с апреля 2004) Коричневый Чёрный Серый Голубой Зелёно-жёлтый Европа (до апреля 2004, в зависимости от страны) Коричневый или Чёрный Чёрный или Коричневый Чёрный или Коричневый Голубой Зелёно-жёлтый Европа (Обозначение шин) Жёлтый Зелёный Красный     Россия (СССР)[3] Жёлтый Зелёный Красный Голубой Зелёно-жёлтый (на старых установках - Черный) Россия (с 1 января 2011 г.)[4] Коричневый Чёрный Серый Светло-синий Жёлто-зелёный Австралия и  Новая Зеландия Красный Жёлтый Голубой Чёрный Зелёно-жёлтый (на старых установках - Зелёный) Южная Африка Красный Жёлтый Голубой Чёрный Зелёно-жёлтый (на старых установках - Зелёный) Малайзия Красный Жёлтый Голубой Чёрный Зелёно-жёлтый (на старых установках - Зелёный) Индия Красный Жёлтый Голубой Чёрный Зелёный

 

 

12. Понятие о трансформации тока.

Передача электроэнергии на дальние расстояния осуществляется на высоком напряжении (220, 400, 500 кВ и более), благодаря чему значительно уменьшаются потери энергии в линии (рис. 4.1.1). Получить такое высокое напряжение непосредственно в генераторе невозможно, поэтому в начале линии электропередачи устанавливают повышающие трансформаторы, а в конце линии устанавливают понижающие трансформаторы. Переменный ток по пути от электростанции до потребителя подвергается многократному трансформированию.

 

13. Трансформаторы и их применение в технике.

Трансформатором называется статический электромагнитный аппарат, предназначенный для преобразования системы переменного тока одних параметров в систему переменного тока с другими параметрами. В зависимости от назначения трансформаторы разделяются на силовые и специальные. Силовые трансформаторы используются в линиях электропередачи и распределения электроэнергии. Трансформаторы применяют в электрических сетях при передаче и распределении электрической энергии; в нагревательных, сварочных, выпрямительных электроустановках; в радиоаппаратуре, устройствах автоматики, связи; в электроизмерительной технике и т. д.

 

Принцип действия и устройство трансформатора.

Простейший трансформатор состоит  из магнитопровода и двух расположенных  на нем обмоток. Обмотки электрически не связаны друг с другом. Одна из обмоток - первичная, подключена к источнику переменного тока. К другой обмотке - вторичной подключают потребитель.

Действие трансформатора основано на явлении электромагнитной индукции. При подключении первичной обмотки к источнику переменного тока в витках этой обмотки протекает переменный ток I₁, который создает в магнитопроводе переменный магнито-поток Ф. Замыкаясь в магнитопроводе, этот поток пронизывает обе обмотки, индуктируя в них ЭДС.

Применяя обмотки с различным соотношением витков, можно изготовить трансформатор на любое отношение напряжений. При подключении ко вторичной обмотке нагрузки z_н в цепи потечет ток I₂ и на выводах вторичной обмотки установится напряжение U₂. Трансформаторы - обратимые аппараты, т.е. могут работать как повышающими, так и понижающими.

 Основными частями трансформатора являются его магнитопровод и обмотки. Магнитопровод выполняется из тонких листов электротехнической стали. Перед cборкой листы изолируются друг от друга лаком или окалиной. Это дает возможность в значительной мере ослабить в нем вихревые токи и уменьшить потери на перемагничивание.

Трансформаторы различают также по числу фаз (однофазные, трехфазные), числу обмоток (двухобмоточные, многообмоточные), способу охлаждения (масляные, сухие). Основную, наиболее многочисленную, группу составляют силовые трансформаторы, предназначенные для повышения или понижения напряжения в электрических сетях и в электрических устройствах различного назначения.

 

14. Защитное заземление, его назначение и устройство.

Заземление — преднамеренное электрическое соединение какой-либо точки сети, электроустановки или оборудования с заземляющим устройством.

Заземляющее устройство состоит из заземлителя и заземляющего проводника, соединяющего заземляемую часть с заземлителем. Заземлитель может быть простым металлическим стержнем  стальным или медным или сложным комплексом элементов специальной формы. Качество заземления определяется значением сопротивления заземляющего устройства, которое можно снизить, увеличивая площадь заземлителей или проводимость среды — используя множество стержней, повышая содержание солей в земле и т.д.

Проводники защитного заземления во всех электроустановках, а также нулевые защитные проводники в электроустановках напряжением до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью, в том числе шины, должны иметь буквенное обозначение РЕ и цветовое обозначение чередующимися продольными или поперечными полосами одинаковой ширины (для шин от 15 до 100 мм) желтого и зеленого цветов. Нулевые рабочие (нейтральные) проводники обозначаются буквой N и голубым цветом. Совмещенные нулевые защитные и нулевые рабочие проводники должны иметь буквенное обозначение PEN и цветовое обозначение: голубой цвет по всей длине и желто-зеленые полосы на концах.

Принцип защитного действия

Защитное действие заземления основано на двух принципах:

• Уменьшение до безопасного значения разности потенциалов между заземляемым проводящим предметом и другими проводящими предметами, имеющими естественное заземление.
• Отвод тока утечки при контакте заземляемого проводящего предмета с фазным проводом. В правильно спроектированной системе появление тока утечки приводит к немедленному срабатыванию защитных устройств (устройств защитного отключения — УЗО).

Заземление наиболее эффективно только в комплексе с использованием устройств защитного отключения. В этом случае при большинстве нарушений изоляции потенциал на заземленных предметах не превысит опасных величин, неисправный участок сети будет отключен в течение очень короткого времени (десятые ÷ сотые доли секунды — время срабатывания УЗО).

 

Тема 2.1. Техническая механика.

 

2.1.1 Машины и механизмы

 

Основные понятия и  определения.

ДЕТАЛЬ –  (франц. detail – кусочек) – изделие, изготовленное из однородного по наименованию и марке материала без применения  сборочных операций (ГОСТ 2.101-68).

ЗВЕНО –  группа деталей, образующая подвижную или неподвижную относительно друг друга механическую систему тел.

СБОРОЧНАЯ  ЕДИНИЦА – изделие, составные части которого подлежат соединению на предприятии-изготовителе посредством сборочных операций (ГОСТ 2.101-68).

УЗЕЛ – законченная сборочная  единица, состоящая из деталей общего функционального назначения.

МЕХАНИЗМ – система деталей, предназначенная для передачи и  преобразования движения.

АППАРАТ – (лат. apparatus – часть)  прибор, техническое устройство, приспособление, обычно некая автономно-функциональная часть более сложной системы.

АГРЕГАТ – (лат.  aggrego – присоединять) унифицированный функциональный узел, обладающий полной взаимозаменяемостью.

МАШИНА – (греч. "махина" – огромная, грозная) система деталей, совершающая механическое движение для преобразования энергии, материалов или информации с целью облегчения труда. Машина характерна наличием источника энергии  и требует присутствия оператора для своего управления.

АВТОМАТ – (греч. "аутомотос" – самодвижущийся) машина, работающая по заданной программе без оператора.

РОБОТ – (чешск. robot – работник) машина, имеющая систему управления, позволяющую ей самостоятельно принимать исполнительские  решения в заданном диапазоне.

 

Требования к машинам  и критерии их качества

требования к машинам можно  условно разделить на  основные группы:

• технологические требования;
• экономические требования;
• эксплуатационные требования.

ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ – изготовление изделия  при минимальных затратах труда, времени и средств при полном соответствии своему назначению.

ЭКОНОМИЧНОСТЬ – минимальная стоимость  производства и эксплуатации.

РАБОТОСПОСОБНОСТЬ – состояние  объекта, при котором он способен выполнять заданные функции.

НАДЁЖНОСТЬ – свойство объекта  сохранять во времени способность  к выполнению заданных функций (ГОСТ 27.002-83).

 

Основными критериями качества машин  считают: