Контрольная работа по "Радиоэлектроники"

49. Что понимают  под степенью защиты электрооборудования  и как обозначаются степени защиты? Их характеристика.

   Защита  от попадания внутрь. Согласно ГОСТ 14254-80, степень защиты электрооборудования от прикосновения, попадания посторонних предметов и воды внутрь оболочек обозначается буквами IP и двумя цифрами.

    Первая  цифра характеризует степень  защиты персонала от соприкосновения  с находящимися под напряжением частями и приближение к ним и от соприкосновения с движущимися частями, расположенными внутри оболочки, а так же степень защиты электрооборудования от попадания внутрь твердых тел и пыли. Вторая цифра характеризует степень защиты электрооборудования от попадания воды.

    Существует 9 степеней защиты: от 0 до 8. 0 - защиты нет, 8 - уровень   наибольшей защиты. Пример: IP-00 - полное отсутствие защиты—открытое исполнение.

IP-22 - защита от твердых тел > 12мм, наклонных капель до 15 градусов. У4 IP-44 - климат умеренный, помещения с искусственным регулированием климата, защита от твердых частиц размером > 1мм, и от брызг

Таблица 1 - Уровни защиты от попадания внутрь. 

Уровни  и виды взрывозащиты.

     Рудничное электрооборудование в зависимости от уровня взрывозащиты, т.е. специально принятых конструктивных средств и мер, которые обеспечивают невоспламенение окружающей среды от электрических искр, пламени и покрытых частей оболочек, согласно ГОСТ 12.2.020-76, подразделяют на рудничное электрооборудование нормального исполнения (РН), повышенной надежности (РП), взрывобезопасного исполнения (РВ), особовзрыво-безопасное электрооборудование (РО).

    Видом взрывозащиты согласно ГОСТ 12.2.020-76 называют совокупность средств взрывозащиты электрооборудования, установленную нормативными документами.

    Рудничное электрооборудование может иметь  следующие виды взрывозащиты с соответствующими маркировками:

• взрывонепроницаемую оболочку (В),
• искробезопасные цепи управления (И),
• защита повышенной надежности вида "е" (П),
• масляное заполнение оболочки (М),
• кварцевое заполнение оболочки (К),
• автоматическое защитное отключение (А),
• специальные виды взрывозащиты (С),

Взрывобезопасность  достигается следующими способами:

• прочный корпус, выполняется из стали, не дающей искры при ударе;
• плотное соединение элементов конструкций;
• ширина стыков в плоскостях разъемов - не менее 25мм.
• применение лабиринтных уплотнений;
• применение специальных зажимов и уплотнений на кабельных вводах;
• специальные болты с потайными головками;
• защитная блокировка включения;

• заполнение изоляционным материалом (кварцевый песок или др.); -полная герметизация, заливка специальным компаундом.

     Искробезопасность достигается пониженными величинами напряжения и тока питания, и потребляемой мощности для цепей управления 
 

71. Какие способы  гашения дуги применяют в контактных  системах электрических аппаратов напряжением до 1000 В?

    Открытая  электрическая дуга сопровождается выделением большого количества светящихся газов, представляющих собой пламя дуги. Эти газы занимают большой объем, при этом выделяется большое количество тепла. Кроме этого дуга, как проводник, образует вокруг себя электромагнитное поле достаточно большой силы. Все это действует на контактную систему и приводит к преждевременному износу и выходу из строя контактов. Большинство силовых аппаратов, предназначенных для коммутации под нагрузкой, а тем более при коротком замыкании, имеют специальные устройства для гашения дуги, обеспечивающие защиту контактов от ее вредного влияния. На рисунке 4 показаны дугогасительные устройства: вакуумная дугогасительная камера, которая является основной частью полюса вакуумного выключателя; - катушка магнитного дутья и дугогасительная решетка. В вакууме дуга вообще не возникает, а в катушке магнитного дутья и в дугогасительной решетке возникают электромагнитные силы, стремящиеся выбросить дугу из зоны работы контактной системы и быстрее ее погасить. Высокая проводимость пламени дуги может вызвать при напряжении несколько десятков вольт перекрытие таких промежутков, которые в нормальных условиях не пробиваются при десятках тысяч вольт. В этом главная опасность дуги. Вторая опасность связана с высокой температурой.

    В пламени дуги происходят опасные  для аппаратов химические процессы. Для уменьшения влияния электрической дуги применяются следующие устройства:

-дугогасительные  камеры

-деионные (дугогасительные)  решетки из магнитных и немагнитных  материалов

• воздушное дутье
• многоступенчатые контактные системы (с дугогасительными контактами-рогалш)
• магнитное дутье (катушки магнитного дутья)
• масляные камеры, масляное дутье (камеры, заполненные специальным маслом)
• вакуумные камеры
• камеры с инертным газом (например SF6 - элегаз, электротехнический газ, имеющий высокие изоляционные и дугогасящие свойства)

Кроме этого  в некоторых аппаратах применяют  специальные контакты: вспомогательные  и дугогасительные, для того, чтобы размыкание цепи происходило в несколько стадий. В рудничных аппаратах используют дополнительный контакт, называемый дугогасительным рогом, а при небольшой мощности— также шунтирующую цепочку из двух встречно включенных диодов, а при постоянном токе—из двух варисторов

При взаимодействии М. поля дуги и М. поля катушки образуется сила F, выталкивающая дугу из зоны работы контактов 

В пластинах дугогасителъной  решетки- 9

проходят  вихревые токи, образующие силу F, втягивающие дугу в промежутки решетки, где дуга разрывается и гаснет

Рисунок 4 - Дугогасительная  катушка (катушка  магнитного дутья) и

дугогасительная решетка.

   В настоящее время в рудничных пускателях получают распространение вакуумные контакторы, т. е. контакторы с вакуумными камерами. Принцип их действия заключается в следующем. Размыкание контактов в вакуумной камере приводит к дуговому разряду в парах металла. Через эту плазму протекает переменный ток. В момент прохождения синусоиды через ноль прекращается выделение паров металла с поверхности контактов. Дуга гаснет и токопроводящий металлический пар в течение нескольких микросекунд конденсируется. Время горения дуги составляет не более 0,5 периода сети (0,02 с) при любых нагрузках и дуга гаснет при токах равных нулю, что резко снижает время горения дуги и износ контактов, а следовательно увеличивает срок службы аппаратов без ремонта.

По отношению  к стволу дуги поток воздуха может  быть поперечным -поперечное воздушное дутье, продольным - продольное воздушное дутье и продольно - поперечное дутье. Продольное и продольно-поперечное дутье может быть односторонним и двусторонним.

По эффективности  воздействия на дугу лучшие характеристики дают камеры поперечного дутья, но их работа связана с большим расходом воздуха. Поэтому они находят преимущественное применение в выключателях на большие номинальные и отключаемые токи при напряжении до 20 кВ.

Достоинствами камер продольного и продольно-поперечною дутья являются возможность создания простых устройств с многократным разрывом дуги, простое регулирование дутья формой контактов и выхлопных отверстий и сравнительно небольшой расход воздуха. В последние годы для гашения дуги начинает применяться элегаз (шестифтористая сера б), полученный впервые в Советском Союзе. Элегаз очень устойчивый инертный газ, имеющий высокие электроизоляционные свойства, что позволяет использовать его в качестве. дугогасительной среды в коммутационных аппаратах. 
 

93. Камера  ЦПП имеет размеры: длина А= 60 м, ширина В = 25 м, высота  Н = 3,5 м. Стены и потолок (кровля) побелены. Шахта опасна по газу и пыли. Напряжение осветительной сети 220 В. Выбрать тип светильников, рассчитать их число для обеспечения необходимой освещенности, определить мощность осветительного трансформатора, выбрать его тип,

рассчитать сечение  магистрального кабеля и выбрать его тип. 
 
 

115. Какова цель  расчета токов короткого замыкания  в низковольтных шахтных сетях,  какие методы расчета Вам известны и какова область применения каждого метода? 

Коротким замыканием называется нарушение нормальной работы электроустановки, вызванное замыканием фаз между собой, или замыканием фазы на землю. 

Токи к.з. в  современных мощных электросистемах  могут достигать огромных значений (10-100 тыс. ампер). Поэтому оборудование электроустановок должно обладать достаточной  электродинамической (механической) и термической стойкостью к действию токов к.з. 

Причинами возникновения  короткого замыкания могут быть:

Нарушение изоляции происходящее в следствии её несовершенства, или посторонних причин (обрыв, удар молнии, попадание посторонних предметов).

Ошибки при  ремонтных работах, включениях и  отключениях.  

Несмотря на все меры, принимаемые при проектировании и эксплуатации, вероятность короткого  замыкания не исключена, поэтому  правильный выбор электрооборудования, основанный на знании характера протекания короткого замыкания и ожидаемого тока, является самой действенной мерой предотвращения опасных последствий к.з. 

Короткие замыкания  бывают:

трёхфазные - возникающие  при одновременном замыкании  накоротко всех трёх фаз (I(3)max 1,6 I(2)min);

двухфазные;

однофазные - возникающие  при замыкании между фазой  и землёй (возможны только в системах с заземлённой нейтралью)  

Процесс протекания короткого замыкания слагается  из двух режимов:

Переходного:

ударный ток - возникает  в течении первых 0,01-0,2 секунд, сопровождается электродинамическим эффектом, способным сорвать провода с изоляторов, повредить обмотки двигателей, трансформаторов;

разрывной ток - появляется в течении первых 0,2 секунд, в течении которых сеть должна быть отключена автоматической защитой.

Установившегося. Возникает при несрабатывании защиты, ведёт к злектротермическому  эффекту.  

Действующее значение периодической составляющей к.з. может  быть определено по формулам Тоя:

I(3) = E / (3½ Z) ;

I(2) = E / (Z1 + Z2) ;

I(1) = (3½ E) / (Z1 + Z2 + Z3), где  

Е - действующее  значение ЭДС генератора;

Z1, Z2, Z3 - сопротивление  прямой, обратной и нулевой последовательности. 

Знать токи короткого  замыкания необходимо:

для выбора электрооборудования;

для проектирования релейной защиты;

выбора средств ограничения токов к.з.  

Как правило, в  точке к.з. возникает электродуга, которая образует переходное сопротивление. Для упрощения расчётов, будем  рассматривать только металлическое  к.з., т.е. без учётов переходного  сопротивления. 

При появлении  к.з., сопротивление в сети падает. Однако, скачком ток увеличиться не может, т.к. сеть обладает индуктивностью. Из курса ТОЭ известно, что ток можно представить, как сумму апериодической (iа) и периодической iр) составляющих.