Електротехніка і спецтехнологія електромонтерів
Електротехніка і спецтехнологія електромонтерів
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ УПРАВЛІННЯ ОСВІТИ І НАУКИ ПОЛТТАВСЬКОЇ ОБЛДЕРЖАДМІНІСТРАЦІЇ Професійно - технічне училище №49 села Красногорівка В - Багачанського району Полтавської області "ЕЛЕКТРОТЕХНІКА і СПЕЦТЕХНОЛОГІЯ електромонтерів " 2009 р. План І. Виробництво і використання електричної енергії 1) Що представляє собою Енергія ? (визначення , способи виробництва) ІІ. Трифазні трансформатори 1) Трифазні електродвигуни 2) Несправності електродвигунів 3) "Перекинута" фаза 4) Визначення придатності електродвигуна 5) Захист електродвигунів ІІІ. Заземлення і заземлюючі пристрої сільського електрообладнання 1) Призначення заземлюючих пристроїв 2) Опір заземлюючого пристрою 3) Крокова напруга . Напруга дотику 4) Вирівнювання потенціалів 5) Захисні заходи в мережі з ізольованою нейтраллю 6) Захисні засоби в мережі з глухозаземленою нейтраллю 7) Заземлення опор та обладнання повітряних ліній 8) Обладнання , яке підлягає заземленню або зануленню I. Виробництво і використання електричної енергії 1) Що представляє собою Енергія ? З усіх видів енергії найчастіше використовується електромагнітна , яку на практиці називають електричною . Енергія - це кількісна міра руху і взаємодії всіх форм матерії . Будь - який вид енергії має свого носія . Наприклад , механічною енергією володіє вода , що падає на колесо гідротурбіни , заведена пружина ; тепловою - нагрітий газ , пара , гаряча вода . Носієм електричної енергії є електромагнітне поле , яке виявляється за силовою дією на позитивно заряджені частинки . Широке використання електричної енергії зумовлює можливістю ефективного перетворення її в інші види енергії (механічну , теплову , світлову , хімічну) з метою приведення в дію машин і механізмів , одержання тепла та світла , зміни хімічного складу речовин , виробництва та обробки металів тощо . Перетворення електричної енергії в механічну з допомогою електродвигунів дає змогу зручно , технічно досконало й економічно вигідно приводити в рух різного виду робочі машини та механізми (металорозрізальні верстати , прокатні стани , піднімально - транспортні машини , насоси , вентилятори , швейні та взуттєві машини, зерноочищувальні , мукомельні машини тощо). За допомогою електродвигунів рухаються поїзди , морські та річкові судна , міський транспорт . Електрифікація робочих машин дає змогу не тільки механізувати , але й максимально автоматизувати силові процеси , оскільки електродвигун дозволяє в широких діапазонах регулювати потужності і швидкості привода . У багатьох технологічних процесах використовують перетворення електричної енергії у теплову та хімічну . Наприклад, електронагрівання і електроліз дає змогу одержувати високоякісні спеціальні сталі , кольорові метали тощо . Під час електротермічної обробки металів , гумових виробів , пластмаса , скла , деревини одержують продукцію високої якості . Електрохімічні процеси , які складають основу гальванотехніки , дають змогу одержувати антикорозійне покриття , ідеальні поверхні для відбивання променів і т.д. Електроенергія є практично єдиним видом енергії для штучного освітлення , оскільки електричні джерела світла забезпечують його високу якість . Завдяки використанню електричної енергії одержані разючі результати в галузі зв'язку , автоматики , електроніці , керуванні та контролі за технологічними процесами . У таких галузях як медицина , біологія , астрономія , геологія , математика втілюють спеціалізовані електричні прилади , апарати , установки , які забезпечують їх подальший розвиток . Величезне значення для розвитку науки і техніки мають комп'ютери , які є поширеним і високоефективним засобом наукових досліджень , економічних розрахунків , у плануванні , керуванні виробничими процесами , діагностиці захворювань . Без них не було б розвитку кібернетики , обчислювальної і космічної техніки . Єдиним недоліком електричної енергії є неможливість запасати її і зберігати ці запаси тривалий час. Запаси електроенергії в акумуляторах , гальванічних елементах і конденсаторах достатні лише для роботи малопотужних установок , причому термін зберігання цих запасів обмежені . Тому електроенергія повинна бути вироблена в такій кількості , яка потрібна споживачам . Повсюдне використання електроенергії при концентрації природних енергетичних ресурсів в окремих географічних районах зумовило необхідність передачі її на великі відстані , розподіл між електроприймачами у великому діапазоні потужностей . Електрична енергія легко розподіляється по приймачах довільної потужності. В автоматичній та вимірювальній техніці використовуються пристрої малої потужності (одиниці та частки вата). Водночас є електричні пристрої (двигуни , нагрівальні установи) потужністю в тисячі та десятки тисяч кіловат . Для передачі та розподілу електричної енергії використовують повітряні лінії електропередачі , кабельні лінії , у цехах промислових підприємств - шинопроводи та електропроводки , які виконують металевими проводами з алюмінію , сталі та міді . У проводах установлюються електромагнітне поле , яке несе енергію . За наявністю проводів поле досягає великої концентрації , тому передача здійснюється з високим коефіцієнтом корисної дії . При дуже високій напрузі між проводами починається коронний розряд , що призводить до втрати енергії . Допустима напруга повинна бути такою , щоб при заданому поперечному перерізу провода втрати енергії внаслідок коронного розряду були незначними. Електричні станції областей нашої країни об'єднані високовольтними лініями передач і утворюють загальну електричну мережу , до якої приєднані споживачі . Таке об'єднання називається енергосистемою , яка дає змогу згладити "пікові" навантаження у ранкові та вечірні години і безперебійно подавати енергію споживачам незалежно від місця їх розташування та оперативно перекидати енергію в ту зону , де споживання енергії в даний момент максимальне . Безперечно , що без електричної енергії неможливе нормальне життя сучасної цивілізації . Тому надзвичайно важливим є забезпечення високої надійності постачання електроенергії , раціональне її використання , тобто максимальне скорочення втрат в процесі її виробництва , передачі та розподілу . Для уникнення людством "енергетичного голоду" та усунення шкідливого впливу на навколишнє середовище вчені шукають нові шляхи одержання електричної енергії , збільшенням її потужності та підвищенням коефіцієнта корисної дії установок для перетворення теплової , хімічної , сонячної енергії в електричну . Рівень розвитку продуктивних сил суспільства , здатність виробляти матеріальні блага і створювати кращі матеріальні умови для життя визначається рівнем виробництва і споживання електричної енергії . Електрична енергія має дві чудові властивості : вона може передаватись на великі відстані з порівняно малими втратами і може легко перетворюватись в інші види енергії . Зростання масштабів споживання електричної енергії , загострюється проблема охорони навколишнього середовища значно активізували пошуки більш екологічно чистіших способів одержання електричної енергії . У всьому світі проводяться дослідження способів освоєння термоядерної енергії , прямо без машинного перетворення внутрішньої і хімічної енергії в електричну : магнітогідродинамічні , термоелектричні й термоелектронні генератори , паливні елементи тощо . Трансформатор для невеликої потужностей (десятки ват), які застосовують переважно в лабораторіях і для побутових цілей , мають дуже невеликі розміри . А потужні трансформатори , що перетворюють сотні й тисячі кіловат , є величезними спорудами . Звичайно потужні трансформатори вміщують в сталевий бак , заповнений спеціальним мінеральним маслом . Це поліпшує умови охолодження трансформатора , і, крім того , масло відіграє важливу роль як ізолюючий матеріал . Кінці обмоток трансформатора виводять через прохідні ізолятори, укріплені на верхній кришці бака. Трансформатор винайшов у 1876 році П. Яблочков , який застосував його для живлення своїх "свічок" , що потребували різної напруги . Трохи пізніше самостійно дійшов думки про створення трансформатора І. Усагін , який демонстрував свій прилад і його застосування в 1882 р. У 70 - х роках ХХ століття були в основному розроблені конструкції генераторів електричного струму . Це дало змогу перетворити теплову енергію парових машин або падаючої води на електричну . Проте необхідність в добуванні великих кількостей електричної енергії відразу ж поставила перед технікою інше дуже важливе і принципово цілком нове завдання , а саме транспортування енергії , передавання її з одного місця в інше . До винайдення електричних генераторів це завдання здавалось зовсім нерозв'язним . Справді , якщо ми маємо водяний чи вітровий двигун або парову машину , то ми можемо передати їх механічну енергію тільки верстатові , що розміщений в безпосередній близькості до двигуна . Ця передача з допомогою валів , зубчастих коліс , пасових трансмісій тощо порівняно легко здійснюється на відстань до кількох десятків або , в крайньому разі , сотень метрів , але не можна уявити собі , щоб з допомогою таких пристроїв можна було передавати енергію на відстані кількох кілометрів або десятків кілометрів . Енергію електричного струму можна передавати по проводах на відстані кількох тисяч кілометрів . Тому , як тільки були створені перші задовільні моделі електричних генераторів , постала проблема централізованого виробництва енергії та її передачі по проводах на значну відстань . Така постановка завдання - виробництва енергії в одному місці і споживання її в іншому - є однією з принципових важливих особливостей енергетики , яка ґрунтується на використанні електричної енергії . Переважна частина електричної енергії , що добувається в Україні та яка є енергетичною базою всієї промисловості , виробляється на великих електропідстанціях . Потужність цих станцій вимірюється сотнями тисяч і мільйонами кіловат . Розміщуються вони там , де є великі запаси водної енергії (на Дніпрі, та інших повноводних річках), або там , де є великі запаси дешевого палива . Енергія цих станцій розподіляється по дротяних мережах на величезні відстані та споживається часто в місцях , віддалених від станцій на сотні й тисячі кілометрів .При цьому значна кількість потужних станцій об'єднуються в одну енергетичну систему (наприклад Укренерго),яка постачає енергію споживачам величезного району . Надзвичайно важливим кроком у розв'язанні цього фундаментального електротехнічного завдання стало з'ясування як значно зменшити втрати , підвищуючи напругу , під якою передається струм . Цього висновку вперше дійшов російський електротехнік Д. Лачинов , який опублікував своє дослідження в 1880 р. Приблизно через рік до таких самих висновків дійшов французький дослідник Депре , який здійснив першу передачу електроенергії значної потужності телеграфними проводами на відстань 57 км (у 1882р.). Збільшити напругу в 10 раз ,ми зменшимо некорисні втрати в 100 раз. У сьому полягає причина того , що в сучасній електротехніці енергію , яка добувається на електростанціях , намагаються передавати у віддалені місця під якнайвищою напругою . Звичайно , знизити некорисні втрати можна було б , зменшивши R , тобто опір проводів . Але для цього довелося б їх робити дуже товстими , бо довжина проводів задається відстанню до місця споживання . Зрозуміло , що значне збільшення перерізу проводів пов'язане з їх подорожчанням і , отже, воно нераціональне . Навпаки , застосування високих напруг дає змогу користуватися тонкими проводами , тобто проводами з великим опором , але зате набагато дешевшими . Проте будувати генератори напругою в сотні тисяч вольт дуже важко хоча б тому , що ізоляція машин не витримує таких напруг . Крім того , не можна такі високі напруги подавати безпосередньо споживачеві . Єдиний можливий вихід полягає в тому , щоб на електричній станції підвищувати напругу , яку дає генератор , передавати енергію під цією високою напругою в місце споживання і тут знову знижувати напругу до потрібних меж . Здійснити таке перетворення напруг для постійного струму надзвичайно важко . Навпаки , для змінного струму таке перетворення можна провести з допомогою трансформатора легко і з дуже малими втратами енергії. Потужні електричні станції виробляють величезні кількості електричної енергії при змінній напрузі в 6 - 20 тисяч вольт і частоті 50Гц. Ця енергія подається в підвищувальні трансформатори і потрапляє в лінії передачі під напругою в 110 - 220 тисяч вольт . По лініях передачі енергії подається до місця споживання .Тут струм приймається насамперед на головну знижувальну підстанцію , де з допомогою трансформатора напруга його підвищується звичайно до 35 тисяч вольт .Під цією напругою струм потрапляє в проводи районної розподільної мережі , яка сполучає головну знижувальну підстанцію з порівняно близькими місцями споживання . У кожному такому місці встановлюють вторинні знижувальні підстанції, тобто трансформатори , які знижують напругу до 3 , 6 або до 10 тисячі вольт .Звідси по проводах місцевої розподільної мережі струм потрапляє в численні трансформаторні пункти , які є на окремих заводах або обслуговують невелику групу будинків , а іноді й один великий будинок . Тут напруга знижується до 127 , 220 або 380В і під цією низькою напругою енергія подається в окремі квартири , до верстатів тощо , по так званій внутрішній мережі . Звичайно електрична енергія передається майже виключно у вигляді змінного струму високої напруги . Але розрахунок показує , що передавати її у вигляді постійного струму високої напруги набагато вигідніше , бо це потребувало б проводів з перерізом , а отже , й вагою в 1,5 рази меншими , а при далеких відстанях передачі (на тисячі кілометрів) це дуже істотний момент . Використання постійного струму замість змінного гальмується тим , що досі не знайдено способу добування потужних постійних струмів високої. напруги і не існує способів трансформації напруги постійного струму Це одне з дуже важливих завдань , які стоять перед електротехнікою. У наш час електричні вимірювання й електричні прилади посідають одне з чільних місць у житті цивілізованого людства . За частотою застосувань електричні вимірювання поступаються хіба що лише вимірюванням довжини , маси та температури . Електричні вимірювання застосовуються не лише для вимірювань власне електричних величин (напруги, струму, потужності, енергії, опору, частоти, зсуву фаз, ємності та ряду магнітних величин), а й при використанні перетворювачів для вимірювання багатьох неелектричних величин (тиску, температури, швидкості, параметрів вібрації, рівня рідин та сипучих матеріалів, витрати рідин та газоподібних речовин, величин потужних деформацій , відстаней тощо). Найбільшого розмаїття електровимірювальних приладів досягнуло в енергетиці . Без застосування електровимірювальних приладів була б неможливою робота сучасних електричних станцій , де нормальна дія кожного енергоблоку може підтримуватись персоналом лише на основі аналізу інформації , що находять від багатьох десятків (а іноді й сотень)приладів , які контролюють безліч параметрів енергоблоку. При цьому чи не найбільша частина цих електричних приладів контролює неелектричні величини . В енергетиці електровимірювальні прилади використовують не тільки для поточного контролю роботи енергообладнання, а й для пошуку його пошкоджень. Причому саме за допомогою електричних вимірювань візуально недосяжні пошкодження обладнання знаходять найвище й найточніше. Потенціальні можливості промисловості , що виробляє електровимірювальні прилади , в Україні надзвичайно великі й значною мірою перевищують потреби країни у цих приладах . Важко уявити нашу працю і побут без електрики . Її широко використовують у промисловості , на транспорті , у зв'язку , в медицині й мистецтві . Електрика дозволила створити нові технології виробництва і матеріали , яких немає в природі.
Страницы: 1, 2, 3
|