Файл: В.И. Масорский Электрическая часть электростанций и подстанций систем электроснабжения.pdf

18

Контрольные вопросы

9.1.Объясните принцип действия простейшего магнитного усилителя и приведите его характеристики.

9.2.Назначение и способ реализации смещения и обратных связей в магнитных усилителях.

9.3.Каковы принцип действия и характеристики МУС?

9.4.Как достичь релейного эффекта в магнитном усилителе?

9.5.Объясните работу БМР.

9.6.Какие материалы применяются для сердечников магнитных усилителей?

9.7.Каковы назначение, принцип действия схемы и характеристики ферромагнитных стабилизаторов напряжения?

9.8.Приведите схемы управления с использованием пиковых дросселей насыщения.

9.9.Как работают и для чего служат электромагнитные преобразователи частоты?

9.10.Каковы принцип действия и назначение трансфлюксоров?

9.11.Каковы принцип действия и назначение параметронов?

Тема 10. Датчики

Назначение датчиков в системах комплексной автоматизации производственных процессов. Общие характеристики датчиков, технические требования к ним, особенности их эксплуатации.

Классификация датчиков. Датчики активного сопротивления, емкостные, индуктивные, фотоэлектрические, термоэлектрические, пьезоэлектрические, индукционные, радиоизотопные.

Датчики с изменяющимся электрическим сопротивлением, реостатные датчики перемещения, скорости, величины усилия, термисторы. Датчики с изменяющейся индуктивностью: бесконтактные путевые и концевые выключатели. Сельсины. Датчики с изменяющейся электродвижущей силой: датчики скорости – тахогенераторы; пьезоэлектрические датчики, реагирующие на величину усилия. Датчики, использующие термоэлектродвижущую силу, – термопары. Датчики с изменяющейся емкостью.

19

Применение датчиков для автоматизации и контроля производственных процессов в условиях рудничного конвейерного транспорта, подъемных установок, вентиляторных и калориферных установок, проходческих, буросбоечных машин и т.д. Меры по охране труда и безопасности работ.

Методические указания

В данном разделе необходимо изучить принципы действия и характеристики датчиков, знать требования к ним, а также их назначение и область практического применения.

Кроме того, следует изучить вопросы компоновки датчиков, способы их установки, обеспечения точности и надежности функционирования, компенсации влияния окружающей среды и стабилизации рабочих характеристик.

Необходимо уделить также внимание вопросам безопасности и охране труда при работе с данной группой средств автоматизации.

[2, с.406-421; 17, с.8-230].

Контрольные вопросы

10.1.Каковы классификация и назначение датчиков?

10.2.Каковы требования к датчикам?

10.3.Назовите основные характеристики датчиков.

10.4.Опишите принципы действия, характеристики и назначение датчиков активного сопротивления. Дайте пример применения этой группы датчиков.

10.5.Где применяются индуктивные, магнитоупругие и магнитострикционные датчики? Каковы их принцип действия и характеристики?

10.6.Опишите принцип действия емкостных датчиков и фотодатчиков. Приведите пример их применения.

10.7.Как работают и где используются пьезодатчики и радиоактивные датчики?

10.8.Опишите схему и принцип действия бесконтактных концевых и путевых выключателей.

20

10.9.Как обеспечивается точность и надежность функционирования датчиков и ликвидация влияния на них окружающей среды в условиях горных предприятий?

10.10.В чем заключаются принципиальные отличия индукционных датчиков от индуктивных?

10.11.Какие типы датчиков применяются для контроля движения и расхода воздуха?

10.12.Почему вольт-амперная характеристика термометрического датчика нелинейная?

КОНТРОЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ 1

1.1. Вариант 1

Ответьте на вопросы 1.4; 2.10; 3.9; 5.4; 10.1.

Решите задачи.

1.При замене круглых шин на квадратные определяющий размер квадратных шин «а» взяли равным диаметру круглых шин. Как изменилась температура нагрева шин? Температуру окружающей среды считать равной нулю. Коэффициент добавочных потерь не учитывать. Сечение квадратных шин а × в; в=mа. Решение дать в общем виде.

2.При отключении трансформатора 35/6 кВ, имеющего небольшую индуктивную нагрузку, из-за эффективной деионизации произошел обрыв (срез) тока до естественного прохождения его через ноль. Во избежание пробоя изоляции оборудования из-за возникающего при этом перенапряжения одни контакты выключателя, имеющего два разрыва цепи, шунтировали резистором. Определить величину перенапряжения и необходимое значение сопротивления шунтирующего резистора, если ток в момент разрыва цепи (ток среза) составлял 10 А, индуктивность трансформатора 0,120 Гн, эквивалентная емкость трансформатора 5950 пФ.

1.2. Вариант 2

Ответьте на вопросы 2.2; 3.10; 4.8; 6.4; 10.8.

Решите задачи.

1. В электрическом аппарате круглые шины сменили на прямоугольные. Изменилось ли электродинамическое усилие между ними? Если изменилось, то как, и что надо сделать, чтобы электродинамиче-

22

тушки Ν=200. Катушка расположена на боковом стержне магнитной системы клапанного типа с распределенной МДС, длина которого ℓ=75·10-3 м. Сопротивление стали не учитывать.

1.5. Вариант 5

Ответьте на вопросы 2.3; 3.2; 4.2; 8.6; 9.7.

Решите задачи.

1. Определить исходя из длительного режима работы необходимое нажатие контактов, образованных двумя торцами медных цилиндров диаметром 30 мм при длительном токе 500 А. Будет ли данная контактная система обладать электродинамической устойчивостью при токе к.з. в 10 кА? Температура окружающей среды 40° С. Теплопроводность меди λ = 3,9 · 102 Вт/(м· °С), число Лоренца Вл = 2,42 · 10-8 (В/°С)2, коэффициент твердости меди по Виккерсу Нк=52, коэффициент теплопередачи К= 12 Вт/(м·°С), удельное электрическое сопротивление меди ρ=2,00 · 10-8 Ом·м, температурный коэффициент электрического сопротивления α = 4 · 10-3 Ом/°С.

2. Определить скорость перемещения свободной дуги с током 600 А, находящейся в магнитном поле, создаваемом тем же током дуги, если число витков катушки магнитного дутья N=4 и расстояние между полюсами (воздушный зазор) δ = 20 мм.

1.6. Вариант 6

Ответьте на вопросы 2.4; 4.4; 5.3; 7.3; 9.5.

Решите задачи.

1.При устройстве дополнительного фидера одну из шин круглого сечения удлинили вдвое. Чему стало равно электродинамическое усилие между шинами, если первоначальная длина их была в 10 раз больше расстояния между ними? Каково направление возникающего усилия, если токи в шинах направлены встречно? Решение дать в общем виде.

2.Определить допустимую плотность тока в медной шине прямо-

угольного сечения, установленной на ребро в спокойном воздухе, температура которого 35°С, а температура шины на превышает 80°С.

23

1.6. Вариант 7

Ответьте на вопросы 2.5; 3.11; 5.6; 8.3; 8.10.

Решите задачи.

1.С целью снижения эрозии коммутирующих контактов параллельно индуктивности, которой они управляют, включили активное сопротивление. Какова должна быть величина этого сопротивления, чтобы искра на контактах при их размыкании отсутствовала, если коммутируемый ток не превышает 1 А? Обмотка индуктивности выполнена проводом ПЭЛ диаметром 0,29 мм и имеет внутренний диаметр 14 мм, внешний – 54 мм и число витков 16000. Рабочее напряжение катушки

110 В.

2.Определить электродинамическое усилие, возникающее между двумя шинами, расположенными параллельно друг другу узкими сторонами, если по ним протекает ток к.з. І = 60 кА, расстояние между осями шин а = 110 мм, размеры поперечного сечения шин 100 × 10 мм. Шины находятся в воздухе вдали от ферромагнитных частей, и ток по их сечению распределен равномерно. Расчет усилия произвести для длины участка шин ℓ = 3 м, при этом учесть влияние поперечных размеров.

1.8. Вариант 8

Ответьте на вопросы 2.6; 4.10; 6.1; 8.7; 10.5.

Решите задачи.

1.Какой должна быть сила нажатия одноточечных контактов, чтобы они были устойчивыми в динамическом отношении, если радиус контактной площадки в 20 раз меньше радиуса цилиндрического контакта? Почему возникают и как направлены силы, стремящиеся разомкнуть контакты? Решение дать в общем виде.

2.При включении в новую измерительную схему потребовалось в процессе измерений увеличить в два раза перемещение якоря П-образного индуктивного датчика с переменным зазором. Как изменилась чувствительность датчика? Как надо изменить число витков катушки датчика, чтобы чувствительность его осталась неизменной? На-

чальное значение рабочего зазора датчика δ0 = 3 мм, проводимость Gδ= 7,5 · 10-8 Г, число витков катушки N= 2 · 103, а перемещение якоря

впроцессе измерений в старой схеме ∆δ = 1 мм.

24

1.9. Вариант 9

Ответьте на вопросы 2.7; 3.19; 8.8; 9.6; 10.6.

Решите задачи.

1.Каким надо принять сечение неизолированного токоведущего узла электрического аппарата, выполненного в виде медного круглого стержня, чтобы длительный ток через него равнялся длительному допустимому току такого же проводника диаметром 35 мм, изолирован-

ного хлопчатобумажной изоляцией толщиной 1 мм, пропитанной глифталевым лаком? Температура окружающей среды 40°С. Удельная теплопроводность изоляции 0,114 Вт/ м · °С, коэффициент добавочных потерь 1,2, удельное сопротивление меди 2,2 · 10-8 Ом·м. Решение выполнить в общем виде.

2.Определить срок службы контактов слаботочного реле с током через контакты до 5 А, изготовленных из серебра, если их допустимый

объемный износ 0,8 · 103 кг/м3, коэффициент износа γк = 5 · 10-9 кг/Кл, время горения дуги tг =2 · 10-2 с, ток в момент размыкания контактов І0=4 А, плотность материала контактов γ = 10,5 · 103 кг/м3.

1.10. Вариант 10

Ответьте на вопросы 2.8; 3.16; 7.6; 8.9; 10.9.

Решите задачи.

1.За счет демпфирования магнитной системы контактного коммутационного электрического аппарата удалось резко уменьшить виб-

рацию его контактов, что привело к снижению эмпирического коэффициента износа изготовленных из серебра контактов с 0,5 г/А2 до 0,012 г/А2. До какого значения можно увеличить коммутируемый этим аппаратом ток при условии, что при тех же эксплуатационных параметрах износ контактов должен остаться неизменным? Первоначальная величина тока коммутации 50 А.

2.Определить температуру алюминиевой шины прямоугольного сечения размером 40×5 мм после протекания по ней тока 20000 А в те-

чение 1 с. Начальная температура шины 0°С.

25

Методические указания

Каждый из вариантов первого контрольного задания содержит пять контрольных вопросов, нумерация которых указывает, в каком из разделов данного пособия они приведены, и две задачи.

Теоретические положения, которые необходимо твердо знать для ответов на вопросы и решения задач, предлагаемых в любом из вариантов, не выходят за пределы изложенных в приведенном перечне литературы. Поэтому выполнению контрольного задания должно предшествовать тщательное изучение теории электрических аппаратов и средств автоматизации с последующим использованием полученных теоретических знаний.

Ответы на вопросы следует давать кратко, своими словами, освещая только суть поставленного вопроса, а не переписывая литературные источники. Каждому вопросу должен сопутствовать поясняющий графический материал, помещенный непосредственно в тексте.

Рекомендуется во всех случаях решение задач предварительно выполнить в общем виде с последующей постановкой числовых значений соответствующих величин. Изложение решения должно сопровождаться аргументацией избранного метода решения и кратким пояснением его хода. Как при ответах на вопросы, так и при решении задач ссылка на использованные литературные источники обязательна.

Выполняется тот вариант контрольного задания, который соответствует последней цифре учебного шифра.

КОНТРОЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ 2

Задание посвящено расчету магнитной системы в соответствии с материалом темы 2.

В таблице даны размеры магнитной системы и воздушных зазоров, напряжение питания постоянного и переменного тока, намагничивающая сила катушки или сила тяги электромагнита и сопротивление электромагнитного экрана.

Требуется:

1. Начертить схемы замещения магнитной системы:

а) без учета магнитного сопротивления стали и электромагнитного экрана;