2012-01-01 Государственный экзамен по специальности «электроснабжение»
Билет №12
Задача:
По заданным электрическим параметрам в разных точках схемы выбрать электрооборудование. Составить программу оперативных переключений при сигнальном превышении температуры в трансформаторе Т1.
10кВ 10 кВ
Исходные данные для расчёта:
Вариант |
U1,kB |
U2,kB |
Iрасч., кА на 1 сш |
W1, kм |
W2, kм |
Параметры КЗ, кА, на 1 сш |
Категории потребителей 1/2/3 | ||
iy |
IПО | ||||||||
1 |
35 |
10 |
1,0 |
7 |
7 |
21 |
11 |
9,5 |
20/20/60 |
1 |
35 |
6 |
2,0 |
10 |
12 |
21 |
11 |
9,5 |
10/50/40 |
Вопросы:
Установки диэлектрического нагрева: устройство, расчет мощности, источники питания.
Применение метода симметричных составляющих для расчета токов и напряжений при коротких замыканиях и обрыве фаз.
Токовая отсечка без выдержки времени, токовая отсечка с выдержкой времени. Выбор параметров защит, схема защиты на постоянном оперативном токе.
Билет №12
1.Установки диэлектрического нагрева: устройство, расчет мощности, источники питания.
Нагрев диэлектрических материалов основан на выделении энергии в объеме непроводящего тела при наложении на него переменного электрического поля. При помещении диэлектрика 1 в электрическое поле конденсатора 2 частицы диэлектрика поляризуются, заряжаются.
различают электронную, атомную, дипольную и электролитическую поляризации. Если электрическое поле переменное, то возникнут колебания заряженных частиц, в диэлектрике возникнет ток смещения. Ток проводимости отсутствует, так как отсутствуют в диэлектрике свободные электроны. Тепло в диэлектрике выделяется при колебании заряженных частиц под действием переменного электрического поля. Чем выше частота электрического поля, тем больше тепла выделяется в диэлектрике. Нагрев однородного диэлектрика характеризуется равномерным выделением мощности во всем объеме нагреваемого тела.
Диэлектрический нагрев используется для следующих процессов:
сушка древесины, бумаги, керамики, фруктов, зерна;
сварка пластикатов и синтетических тканей (сварка труб из винипласта, дождевых плащей, обуви, галантереи и пр.);
3)склеивание древесины (используется избирательность диэлектрического нагрева ~ нагревается клей до температуры его поляризации 260°С - вследствие более высокой диэлектрической проницаемости клея но сравнению с древесиной);
4} плавка диэлектриков и плохо проводящих материалов (кремний, германий, а также окислы MgO, ZnO2,SiO2 для получения огнеупоров).
Рабочие конденсаторы, так же, как и индукторы для поверхностной закалки, изготавливаются индивидуально в зависимости от формы нагреваемого изделия (рис.5.18).
Мощность, выделяющаяся в диэлектрике, определяется следующим образом:
Коэффициент диэлектрических потерь tg6 зависит от природы диэлектрика, наличия примесей, частоты f. Так, например, наличие влаги и увеличение температуры приводят к увеличению tgδ.
Электрическая емкость плоского конденсатора определяется по формуле
С = ErE0F / е ,
где Ео - диэлектрическая постоянная; Ег – диэлектрическая проницаемость нагреваемого материала, Ф/М; F - площадь пластины рабочего конденсатора, е - расстояние между пластинами, м.
Подставив (5.48) в (5.47), получим
где Е - напряженность электрического поля между пластинами конденсатора, кВ/м, Е = U/е ; V - объем нагреваемого тела, м3
V = F.e .
Удельная активная мощность, выделяющаяся в единице объема диэлектрика, определяется по формуле
Из формулы (5.50) видно, что практически единственным путем увеличения удельной мощности, т. е. скорости нагрева, является повышение частоты f, так как диэлектрическая проницаемость Ег и тангенс угла диэлектрических потерь tgδ определяются материалом нагреваемого тела, а величина напряженности электрического поля ограничивается величиной пробивного напряжения. Учитывая, что tg мал, приходим к выводу, что эффективный нагрев диэлектриков осуществим только на высоких частотах в десятки и сотни мегагерц.
Источниками питания установок диэлектрического нагрева являются ламповые высокочастотные генераторы, устройство их такое же как и высокочастотных генераторов для поверхностного нагрева металлических изделий. Отличие в том, что в источниках питания установок диэлектрического нагрева нагрузкой является рабочий конденсатор, в котором находится нагреваемый материал (рис. 5.20).
В схеме, изображенной на рис.5.20, Ср - разделительный конденсатор, не пропускает постоянную составляющую в колебательный контур, Lp - разделительная индуктивность, не пропускает высокочастотные колебания в выпрямитель. Установки диэлектрического нагрева питаются от сетей промышленной частоты 50 Гц, напряжением 380 В, через повышающие трансформаторы. Мощность установок от сотен ватт до нескольких сот киловатт, частоты от 1 до 300 мГц.