Электрические аппараты

Размещено на http://allbest.ru

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.»

Кафедра: Электроснабжение промышленных предприятий

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

«Электрические аппараты»

Выполнили: студент

энергетического факультета

Проверил:

Саратов

1. Особенности отключения цепи постоянного тока

При размыкании контактов аппарата, находящегося в цепи постоянного тока, возникает дуговой разряд.

Для гашения возникающей дуги постоянного тока обычно стремятся повысить напряжение на дуге (и ее сопротивление) или путем растяжения дуги, или путем повышения напряженности электрического поля в дуговом столбе, а большей частью - одновременно и тем и другим путями.

Это достигается применением специальных дугогасительных камер в выключающих аппаратах, задача которых состоит в том, чтобы обеспечивать быстрое растяжение дуги и повышения напряжения на ней, с одной стороны, а с другой, - ограничивать распространение порождаемого ею пламени и раскаленных газов в приемлемом объеме пространства.

Электрическую цепь следует отключать так, чтобы перенапряжения не превышали тех величин, которые может выдержать без пробоя электрическая изоляция.

Такие условия выполняются в рационально сконструированных выключателях с электрической дугой, при гашении которой большая часть электромагнитной энергии цепи превращается в тепловую и рассеивается столбом дуги в окружающую среду.

В результате энергия, запасаемая в емкости, и перенапряжения на емкости снижаются. В этом отношении электрическая дуга играет положительную роль.

Напряжение на дуговом промежутке Uд меняется в процессе гашения дуги в соответствии с вольтамперной характеристикой (ВАХ) дугогасительного устройства.

Для многих видов этих устройств ВАХ такова, что при малых токах напряжение Uд принимает большие значения. Это определяет возможность больших перенапряжений при гашении дуги.

При применении ДУ типа дугогасительной решетки, в которой Uд почти не зависит от тока, а при малых токах остается относительно небольшим, эти перенапряжения значительно снижаются.

На рис. 3.5 представлены две формы ВАХ, где зависимость 1 имеет малое напряжение в области больших токов и очень высокий пик напряжения в области малых токов, а зависимость 2, наоборот, характеризуется более высокими напряжениями на дуге в области больших токов и имеет небольшой подъем напряжения при подходе тока к нулю.

Ви д2 (см. рис. 3.5) приобретает ВАХ дуги, затянутой в узкую щель между плоскостями из жаростойкой керамики.

В этом случае при больших токах дуговой столб испытывает сильную деформацию и подвергается интенсивному охлаждению. Вследствие этого напряжение на дуге значительно возрастает.

В области же малых токов сечение дугового канала делается небольшим, следовательно, охлаждающее влияние плоскостей резко снижается, что приводит к относительно низким значениям напряженности электрического поля и напряжения на дуговом канале.

Форму характеристики, подобную 1 (см. рис. 3.5), можно наблюдать, если контакты аппарата постоянного тока были погружены в масло.

В этом случае охлаждающая и деионизирующая роль масла в области большого тока может быть незначительной, т.к. дуговой канал окутан газовым пузырем с малой теплопроводностью.

В области же малых токов окружающее дугу масло может тесно соприкасаться с дуговым каналом, что существенно повышает отбор тепла от дугового канала и ведет к повышению напряженности на нем.

Задача гашения дуги постоянного тока сводится к соблюдению одного из двух основных условий:

· увеличению напряженности электрического поля Е в дуговом столбе, увеличению длины дуги или увеличению суммы падений напряжений у электродов.

Последнее достигается увеличением количества металлических электродов, разбивающих дугу на ряд коротких дуг. Все эти факторы приводят к повышению напряжения на межконтактном промежутке;

· увеличению сопротивления или снижению напряжения цепи.

Необходимо отметить, что чрезмерное увеличение длины дуги приводит к возрастанию размеров ДУ и может порождать в некоторых случаях значительные перенапряжения, опасные для изоляции установок, находящихся в коммутируемой цепи.

Весьма часто в ДУ постоянного тока применяют магнитное дутье, т.е. создают в зоне горения дуги поперечное магнитное поле, которое увеличивает скорость перемещения (и растяжения) дуги и способствует вхождению дугового столба в узкие щели между изоляционными стенками, что активно способствует гашению дуги и улучшает форму ВАХ.

электромагнит ток катушка индукция

2. Задача

Рис. Электромагнит клапанного типа

Условие:: а рисунке изображен электромагнит клапанного типа, размеры которого приведены в табл.1.

Таблица 1

Геометрические размеры электромагнита

вариант	Размеры электромагнита 10-2,м
	aя	bя	aяр	hяр	dc	hшл
5	0,2	1,5	0,2	3,0	0,5	0,2

Сила тяги, величина рабочего зазора, паразитных зазоров, материал магнитопровода и марка провода даны в табл.2.

Требуется определить намагничивающую силу, необходимую для создания указанной силы тяги и рассчитать обмоточные данные катушки (число витков, диаметр провода).

Для определения силы тяги использовать формулу Максвелла, учет рассеяния магнитного потока произвести, пользуясь понятием коэффициента рассеяния. Выпучивание магнитного потока в области рабочего зазора учесть соответствующими приближенными формулами.

Таблица 2

Характеристики электромагнита

Номер варианта	Параметр задания
	Сила тяги электромагнита PЭ, Н	Материал магнитопровода	Марка провода катушки	Рабочий зазор н10-3,м	Длина паразитных зазоров п10-3,м	Напряжение питания U, В
2	4,5	Ст.10	ПЭВ-1	2,0	0,02	48

Решение: Определить конструктивный фактор по формуле:

= =1060,66

Определить индукцию в воздушном зазоре , по формуле

= 0,270 · lg(1060,66 · 10^-2) = 0,28 Тл.

Определить сечение шляпки сердечника электромагнита по формуле Максвелла

= =4,6

откуда площадь шляпки:

= 1447,24 ·10^-7

Определяем диаметр шляпки сердечника:

= 0,000001256 Гн/м.

Определить магнитный поток в рабочем воздушном зазоре (без учета вспучивания)

Определить проводимость рабочего воздушного зазора с учетом выпучивания

где - диаметр шляпки, м;

- высота шляпки, м.

Определить коэффициент выпучивания по формуле

Определить падение магнитного потенциала в рабочем воздушном зазоре

где

Определить проводимость паразитного воздушного зазора между якорем и ярмом

Определить падение магнитного потенциала в паразитном воздушном зазоре

Определить индукцию в сердечнике

Тл,

где = 1,25 - коэффициент рассеяния магнитного потока.

Определить индукцию в якоре

Тл,

Определить индукцию в ярме

Тл

Определить напряженность магнитного поля в сердечнике

Определить напряженность магнитного поля в якоре

Определить напряженность магнитного поля в ярме

Значения длин средних силовых линий

n=4

Определить падение магнитного потенциала в сердечнике

Определить падение магнитного потенциала в якоре

Определить суммарную МДС

Определить установившееся значение МДС

,

где = 1,2 - коэффициент запаса.

Определить значение коэффициента теплоотдачи цилиндрической катушки по формулам

при 10^-4 <<10^-2 , м²

Вт/(м²К),

где - охлаждающая поверхность, м²,



при 10^-2 <<0,5 , м²

Вт/(м²К),

Определить длину катушки

м,

где

- удельное электрическое сопротивление медного провода в нагретом состоянии;

=1,6210^-8 - удельное электрическое сопротивление меди при 0С, Омм;

=0,5 - коэффициент заполнения медью окна под катушку;

- допустимая температура , С;

- температура окружающей среды, С;

- отношение длины бескаркасной катушки к ее высоте

для клапанных электромагнитов =2,5 ... 7;

- толщина катушки, м.

Определить диаметр провода катушки,

м

где

- напряжение питания катушки, В;

- средняя длина витка, м.

Определить число витков катушки

,

где - диаметр провода, м; - площадь обмоточного окна, м²;

- при >0,310^-3 м для рядовой обмотки;

- число витков в слое; - число слоев;

где - длина окна, м;

- диаметр провода с изоляцией, м, (приложение 2).

Площадь обмоточного окна

м².

Определить сопротивление обмотки

Ом.

Определить мощность, потребляемую катушкой

Вт.

Список литературы

1. Чунихин А.А. Электрические аппараты. -М.: Энергоатомиздат, 1988. -719 с.

2. Родштейн Л.А. Электрические аппараты. -Л.: Энергоатомиздат, 1989. -304 с.

Размещено на Allbest.ru

...