Вопросы по дисциплине «электротехника и электроника»

Вид материала

Закон

Содержание Принцип действия асинхронного двигателя Использование трехфазного двигателя в качестве однофазного Трансформатор для дуговой сварки Электробезопасность при сварочных работах Общие положения Условия с повышенной опасностью поражения людей электрическим током

Подобный материал:

• Рабочая программа по дисциплине опд. Ф. 03 Общая электротехника и электроника По специальности, 561.03kb.
• Методические указания и контрольные задания по дисциплине: «Электротехника и электроника», 414.34kb.
• Умк дисциплины «Электротехника и электроника. Радиоэлектроника» кафедры рэ. Дисциплина, 107.72kb.
• Электротехника и электроника пояснительная записка, 2218.03kb.
• Рабочая учебная программа дисциплины «электротехника и электроника» Направление подготовки, 330.69kb.
• Рабочая учебная программа по дисциплине: электротехника и электроника (Теоретические, 407.78kb.
• Г. В. Электротехника и электроника. Электронный курс. М.: Изд-во КноРус, 2010 сd содержит, 53.64kb.
• Компьютерный практикум по дисциплине Электротехника и электроника Тема: Исследование, 23.45kb.
• Программа дисциплины электротехника и электроника для студентов факультета рк, специальностей, 141.71kb.
• Курсовой проект по дисциплине "Схемотехника эвм", 121.85kb.

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Вращающееся магнитное поле статора пересекает проводники обмотки ротора и наводит в них ЭДС. Так как роторная обмотка замкнута, то в проводниках ее возникают токи. Ток каждого проводника, взаимодействуя с полем статора, создает электромагнитную силу - F_эм. Совокупность сил всех проводников обмотки создает электромагнитный момент М, который приводит ротор во вращение в направлении вращающего поля.

Частота вращения ротора n₂ будет всегда меньше синхронной частоты n₁, т.е. ротор всегда отстает от поля статора. Поясним это следующим образом. Пусть ротор вращается с частотой n₂ равной частоте вращающегося поля статора n₁. В этом случае поле не будет пересекать проводники роторной обмотки. Следовательно, в них не будет наводиться ЭДС и не будет токов, а это значит, что вращающий момент М = 0. Таким образом, ротор асинхронного двигателя принципиально не может вращаться синхронно c полем статора. Разность между частотами поля статора n₂ и ротора n₁ называется частотой скольжения n.

.

Отношение частоты скольжения к частоте поля называется скольжением:

.*)

В общем случае скольжение в асинхронном двигателе может изменяться от нуля до единицы. Однако номинальное скольжение S_н обычно составляет от 0,01 до 0,1 %. Преобразуя выражение *), получим выражение частоты вращения ротора:



Обмотка ротора асинхронного двигателя электрически не связана с обмоткой статора. В этом отношении двигатель подобен трансформатору, в котором обмотка статора является первичной обмоткой, а обмотка ротора - вторичной. Разница состоит в том, что ЭДС в обмотках трансформатора наводится неизменяющимся во времени магнитным потоком, а ЭДС в обмотках двигателя - потоком постоянным по величине, но вращающимся в пространстве. Эффект в том и в другом случаях будет одинаковым. В отличие от вторичной обмотки трансформатора, неподвижной, обмотка ротора двигателя вместе с ним вращается.

ЭДС роторной обмотки, в свою очередь, зависит от частоты вращения ротора. В этом нетрудно убедиться, анализируя процессы, протекающие в асинхронном двигателе.

Синхронная частота вращения магнитного поля статора перемещается относительно ротора с частотой скольжения n. Она же наводит в обмотке ротора ЭДС E₂, частота которой f₂ связана со скольжением S:



Учитывая, что f₁=рn₁/60, f₂=рn₁S/60.

Приняв величину номинального скольжения порядка 0,01-0,1, можно подсчитать частоту изменения ЭДС в роторной обмотке, которая составляет 0,5-5 Гц (при f₁=50 Гц).

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТРЕХФАЗНОГО ДВИГАТЕЛЯ В КАЧЕСТВЕ ОДНОФАЗНОГО

Очень часто задают вопрос, нельзя ли обычный трехфазный двигатель включить в однофазную сеть переменного тока?

Рассуждения в п.5.14., относящиеся к однофазным двигателям, можно отнести к двигателям с трехфазной обмоткой на статоре. На рис. 5.17.1. показаны четыре различные схемы подключения двигателей.



Здесь две статорные обмотки включаются в сеть последовательно, образуя обмот­ку возбуждения. Третья фазная обмотка является пусковой, поэтому она содержит фазо­сдвигающий элемент.

Второе обязательное условие для двухфазных двигателей здесь можно выполнить достаточно точно путем правильного подбора конденсатора С. Первое условие здесь выполнено неточно, т.к. пространственный сдвиг между обмотками составляет не 90°, а 120°.

Вследствие этого, двигатель теряет примерно 50-60% своей номинальной мощности.


20. Электрифицированные ручные машины и электроинструмент, применяемые в строительстве. Разновидности, правила эксплуатации.

В строительстве широко используется ручной электрифицированный инструмент. По определению, ручные машины - это технологические машины, снабженные встроенным двигателем. При работе вес машины полностью или частично воспринимается оператором. Им же осуществляется движение подачи и управления. По назначению можно выделить несколько основных групп ручных машин; сверлильные, резьбозавертывающие, шлифовальные, пилы, ножницы и др. Согласно ГОСТ 12.2.013-75 электрические ручные машины по защитным мерам от поражения электрическим током делятся на три класса: 1 класс - машины с изоляцией всех деталей, находящихся под напряжением, штепсельная вилка имеет заземляющий контакт; 2 класс - машины которых все детали, находящиеся под напряжением, имеют двойную или усиленную изоляцию, эти машины не имеют устройств для заземления (зануления); 3 класс - машины на номинальное напряжение не выше 42 В, у которых ни внутренние, ни внешние цепи не находятся под более высоким напряжением. Машины третьего класса предназначены для питания от автономного источника тока или от общей сети через разделяющий трансформатор или преобразователь, напряжение холостого хода которых не должно превышать 50 В, а вторичная электрическая цепь не должна быть соединена с землей. Номинальное напряжение машин 1 и 2 классов не должно превышать 220 В для машин постоянного тока и 380 В - для машин переменного тока, причем напряжение между землей и любым проводом питающей сети иди источника питания их не должно быть более 250 В. Отечественная промышленность выпускает сверлильные ручные электрические машины как с коллекторными однофазными двигателями на номинальное напряжение 220 В (тип КН), так и с трехфазными асинхронными двигателями (тип АН) на номинальное напряжение 36 или 220 В. Двигатель типа АН (трехфазный асинхронный на 36 В) рассчитан на работу от источника переменного тока частотой 200 Гц. Трехфазные преобразователи тока, например типа ПЭ-9403 с потребляемой мощностью 1,8 кВт при первичном напряжении 380 / 220 В развивают вторичное номинальное напряжение 36 ± 10% В. Преобразователь тока типа ПЭ-9401 потребляет мощность до 5,6 кВт при таких же напряжениях. Преобразователи обоих типов - электромагнитные. На рис. 9.5.1 показан продольный разрез электрической сверлильной машины типа ПЭ-1012, предназначенной для сверления отверстий диаметров до 15 мм в сталях средней твердости, цветных металлах и других материалах. Машина приводится трехфазным асинхронным двигателем повышенной частоты напряжением 36 В.



Для резки листового металла применяют электрические ножницы, например типа П5-5403, способные резать сталь толщиной до 2,7мм. Ножи приводятся в действие от однофазного коллекторного двигателя на номинальное напряжение 220 В при частоте 50 Гц. Ножницы вырубного типа Э-5502, работающие по принципу долбления, приводятся трехфазным асинхронным двигателем на номинальное напряжение 36 В при частоте 200 Гц. Для резьбовых соединений используются электрические шуруповерты типа ПЭ-3601А и гайковерты типов ПЭ-3106, ПЭ-3108 и ПЭ-3104. Электрошлифовальная машина типа ПЭ-2004 предназначена для зачистки сварных швов, очистки металла от коррозии и для шлифования различных поверхностей. Шлифовальный круг приводится во вращение асинхронным двигателем мощностью 0,8 кВт, на напряжение 36 В при частоте 200 Гц. Электромолоток типа ПЭ-4203 предназначен для пробивки проемов и ниш в кирпичной кладке и бетоне при монтаже проходов через стены и перекрытия. Его трехфазный асинхронный двигатель приводит в движение кривошипно-шатунный механизм, передающий движение бойку. Номинальное напряжение электродвигателя 220 В при частоте 50 Гц. Электроперфоратор ПЭ-4701 предназначен для бурения глубоких отверстий диаметром до 32 мм. Для вырубания борозд в кирпичных стенах применяют электрический бороздодел типа ПЭ-6401. Ширина борозды 8 мм при глубине 20 мм. Рабочий орган этой машины приводится трехфазным асинхронным двигателем на номинальное напряжение 36 В при частоте 200 Гц. Электрический рубанок имеет несколько типов. Он приводится в движение однофазным асинхронным двигателем на номинальное напряжение 220 В при частоте 50 Гц.


18. Особенности электрооборудования сварочных установок. Электробезопасность при сварочных работах.

ТРАНСФОРМАТОР ДЛЯ ДУГОВОЙ СВАРКИ

Сварочный трансформатор представляет собой однофазный трансформатор, понижающий напряжение сети до 60-65 В (рис. 4.12.3.1, а).

В рабочем режиме трансформатор находится близко к короткому замыканию. Чтобы величина тока не возрастала сверх допустимого значения, последовательно к нему включается реактивная катушка РК с раздвижным сердечником, в результате чего характеристика трансформатора становится круто падающей (рис. 4.12.3.1, б).




Изменяя зазор , можно плавно менять сварочный ток. Максимальное значение тока будет при _мах. Для безопасного обслуживания вторичная обмотка сварочного трансформатора заземляется.

ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ ПРИ СВАРОЧНЫХ РАБОТАХ

Защита от поражения электрическим током. При исправном состоянии оборудования и правильном выполнении сварочных работ возможность поражения током исключается. Однако в практике поражения электрическим током происходят вследствие неисправности сварочного оборудования или сети заземления, не правильного ведения сварочных работ.

В этих случаях поражение от электрического тока происходит при прикосновении к токонесущим частям электропроводки и сварочной аппаратуры. Величина силы тока, проходящей через организм человека, зависит от его электрического сопротивления. Это сопротивление определяется не только условиями труда, но и состоянием здоровья человека. Опасность поражения сварщика и подсобных рабочих током особенно велика при сварке крупногабаритных резервуаров, во время работы внутри емкостей лежа или полулежа на металлических частях свариваемого изделия или при выполнении наружных работ в сырую погоду, в сырых помещениях, котлованах, колодцах и др.

Поэтому сварочные работы должны выполняться при соблюдении основных условий безопасности труда. Корпус сварочного агрегата или трансформатора должен быть заземлен. Заземление осуществляется, как правило, с помощью медного провода, один конец которого закрепляется к корпусу сварочного генератора или трансформатора к специальному болту с надписью «земля», а второй конец присоединяется к заземляющей шине. Заземление передвижных сварочных аппаратов и генераторов производится до их включения в силовую сеть, а снятие заземления – только после отключения от силовой сети. При наружных работах сварочные агрегаты и трансформаторы должны находится под навесом, в палатке или в будке для предохранения от дождя и снега. При невозможности соблюдения таких условий сварочные работы во время дождя или снегопада не производят, а сварочную аппаратуру укрывают от воздействия влаги.

Для подключения сварочных аппаратов к сети должны использоваться настенные ящики с рубильниками, предохранителями и зажимами. Длина проводов сетевого напряжения не должна превышать 10м.

Все сварочные провода должны иметь исправную изоляцию и соответствовать применяемым токам. (100А-10мм²;300А-50мм²; 600А-100мм²).

Применение оголенных проводов и проводов с ветхой и растрепанной изоляцией запрещается. При работах внутри резервуара или при сварке сложной металлической конструкции к сварщику назначают дежурного наблюдателя, который должен обеспечить безопасность работ и при необходимости оказать первую помощь.


26. Назначение и устройство защитного заземления

Одним из наиболее важных мероприятий, значительно повышающих электробезопасность работающих на стройках людей, является правильное устройство защитного заземления.

Условия работы электроустановок на строительных площадках под открытым небом – сырость, атмосферные осадки, передвижные механизмы с электроприводом, временные электросети – создают повышенную опасность поражения людей электрическим током.

Причиной поражения людей электрическим током может быть не только прикосновение к токоведущим частям. При повреждении изоляции корпусы электродвигателей или пусковой аппаратуры и, самое главное, связанные с ними металлические части строительных машин и механизмов оказываются под напряжением. Прикоснувшись к ним, человек при отсутствии защитных мер поражается электрическим током. Такие случаи особенно опасны тем, что рабочие, обслуживающие машины, не ожидая опасности, постоянно соприкасаются с ее металлическими частями. Защитой от поражения током при переходе напряжения на конструктивные металлические части служит защитное заземление.

Заземлением какой-либо части электроустановки называют преднамеренное электрическое соединение ее с землей при помощи провода (заземляющего проводника), присоединенного к металлическому заземлению, имеющему непосредственное соприкосновение с землей. Заземлитель и заземляющие проводники носят название заземляющего устройства.

Заземлению подлежат металлические части строительных машин и механизмов с электроприводом, корпуса электроинструментов, корпуса электрооборудования и пускорегулирующих аппаратов, конструкции, каркасы и кожухи электрических устройств и другие металлические части, которые могут оказаться под напряжением в результате повреждения изоляции.

Защитное заземление выполняется различно в зависимости от напряжения и системы электроснабжения.

Сети напряжением до 1000В (сети 380/220В) на строительных площадках сооружаются по четырехпроводной системе – «звезда» с нулем. В таких сетях, согласно правилам, в обязательном порядке заземляется нейтраль (нулевая точка) силовых трансформаторов (система с глухозаземленной нейтралью). Для этого у каждого ТП устанавливают заземляющий контур, к которому подсоединяют вывод нулевой точки трансформатора, а следовательно, и нулевой провод сети. Сопротивление заземляющего устройства ТП, согласно СНиП, должно быть не более 4Ом (для трансформаторов мощностью до 100кВ*А эта норма повышается до 10Ом.).

Нулевой провод воздушных линий повторно заземляют через каждые 250м, а также на концах линий и ответвлений, в том числе обязательно в зоне работы строительных механизмов – башенных кранов, экскаваторов и т. д.

Защитное заземление - это соединение корпусов электрооборудования, защитных оболочек электропроводки с проводником, имеющим электрический потенциал земли. Защитное заземление состоит из заземлителя и заземляющего контура. Заземлитель - это несколько труб диаметром 3 - 5 см или уголков 40 х 40 мм, длиной 2,5 - 3 м, забитых в землю. Верхние концы заземлителей соединяются стальной полосой сечением 40 х 4 мм2 и проходят по периметру помещения. Упомянутые выше корпуса электродвигателей, трансформаторов, ручных электроинструментов, каркасы щитов, пультов и шкафов, стальные трубы электропроводок подключаются к контуру заземления. Принцип действия защитного заземления основан на отводе тока через заземлитель при случайном соприкосновении человека с корпусом электродвигателя (и др. электроустановок), нормально не находящихся под напряжением, но могущий оказаться под ним в случае пробоя изоляции. Защитное зануление отличается от заземления тем, что корпуса машин и аппаратов соединяются не с "землей", а с заземленным нулевым проводом, идущим от трансформаторной подстанции по четырехпроводной линии электропередачи. Для обеспечения полной безопасности человека сопротивление заземлителей (вместе с контуром) не должно превышать 4 Ом. С этой целью два раза в год (зимой и летом) производится их контрольная проверка специальной лабораторией.


25. Действие электрического тока на организм человека. Классификация помещений по опасности поражения электрическим током

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Электробезопасность - это система организационно-технических мероприятий и средств, защищающих человека от поражающего действия электрического тока.

В любом заведении, с широким применением электроприборов, опасностъ электротравматизма всегда вероятна. Знание основных правил пользования электроустановками являются первоочередной обязанностью рабочих и администрации. Тело человека является хорошим проводником электрического тока, поэтому последний может оказать на него термическое, электролитическое и биологическое воздействие. Опасность воздействия электричества на человека зависит от величины, длительности и других параметров тока, а также от индивидуальных свойств и состояний организма. Рассматривая случаи поражения электрическим током, можно выделить два характерных вида. Первый относится к электрическому удару, а второй - к местным электрическим травмам. Второй вид включает в себя поражение током тканей и органов, включая ожоги, металлизацию кожи, механические повреждения, ослепление и др. Величина тока, проходящего по человеку, зависит от напряжения сети и сопротивления его тела. Сопротивление тела есть величина изменяющаяся от 8000 до 100000 Ом, а во влажном состоянии оно менее 1000 0м.
Считается безопасным для человека напряжение менее 36 В, а в помещениях особо опасных -12 В. Основными причинами поражения электрическим током являются:
- случайное прикосновение к токоведущим частям, находящимся под напряжением (оголенным проводам, контактам электроаппаратуры, шинам и т.д.);
- неожиданное возникновение напряжения там, где в нормальных условиях его быть не должно;
- появление напряжения на отключенных частях электрооборудования (по причине ошибочного включения, наведения напряжения соседними установками и т.д.);
- возникновение напряжения на поверхности земли в результате замыкания провода с землей, неисправности заземляющих устройств и т.д.

Для предупреждения поражений электрическим током следует строго выполнять правила устройств электроустановок (ПУЭ), правила технической эксплуатации (ПТЭ), правила по технике безопасности (ПТБ). К выполнению работ на электроустановках допускаются лица, прошедшие обучение и имеющие соответствующее удостоверение.


Действие электрического тока на организм человека.

Для обеспечения электробезопасности должны применятся отдельно или в сочетании друг с другом следующие технические способы и средства: защитное заземление; зануление; выравнивание потенциалов; малое напряжение; электрическое разделение сетей; защитное отключение; изоляция токоведущих частей (рабочая, дополнительная, усиленная, двойная); компенсация токов замыкания на землю; оградительные устройства; предупреждающая сигнализация; блокировка; знаки безопасности; средства защиты и предохранительные принадлежности.

При прохождении электрического тока через организм человека в первую очередь поражается центральная нервная система, в результате чего нарушается работа сердечной мышцы и органов дыхания. Степень поражения зависит от силы и частоты тока, а также от пути прохождения тока через организм человека. При прочих равных условиях наибольшее физиологическое воздействие на организм человека оказывают токи частотой 50…60Гц. Что касается силы тока, то неприятные ощущения возникают уже при силе тока несколько миллиампер. При силе тока 25мА наступает судорожное сокращение мышц и человек оказывается не в состоянии самостоятельно разжать пальцы рук и освободится от провода, находящегося под током. При силе тока 100мА практически мгновенно наступает паралич дыхания и сердца. Правилами техники безопасности за безусловно опасный принята сила тока 50мА (0,05А).

Значительным электрическим сопротивлением обладает только поверхностный слой кожи человека. Это сопротивление зависит от многих причин (влажности кожи, степени расширения кожных капилляров и др.) и колеблется в широких пределах – от 800 до 100000Ом. Сопротивление резко снижается, например, при употреблении алкоголя. Если принять сопротивление тела человека равным 1000Ом, то опасным будет ток при напряжении U=IR_чел=0,05*1000=50В, при этом источник должен отдавать мощность P=UI=50*0,05=2,5Вт.

Если мощность источника значительно меньше указанной цифры, то высокие напряжения не приводят к общему поражению организма человека, но вызывают неприятные ощущения.

При неисправности изоляции токонесущих частей электротехнических установок неизолированные металлические конструкции могут оказаться под напряжением. Под напряжением окажется и человек, коснувшийся такой металлической конструкции. Назовем это напряжение напряжением прикосновения U_пр.

Правила техники безопасности считают опасными для человека следующие напряжения прикосновения: в сухом помещении U_пр=65В; в сырых помещениях с относительной влажностью 75% и токопроводящими полами U_пр=36В; в особо опасных помещениях (металлические кабины, котлы, помещения с относительной влажностью 100%) U_пр=12В.

В ванных комнатах не устанавливают розеток электропитания и выключателей, а осветительные приборы закрывают прозрачными колпаками.

Условия с повышенной опасностью поражения людей электрическим током:

наличие влажности (пары или конденсирующая влага, выделяющаяся в виде мелких капель, и относительной влажности более 75%);

наличие проводящей пыли (технологическая или другая пыль, осевшая на проводах, проникая внутрь машин и аппаратов и отлагаясь на электроустановках, ухудшают условия охлаждения изоляции, но не вызывает опасности пожара или взрыва);

наличие токопроводящих оснований (металлических, земляных, железобетонных, кирпичных);

Наличие повышенной температуры независимо от времени года и различных тепловых излучений (температура превышает 35, кратковременно 40°С);

наличие возможностей одновременного прикосновения человека к имеющим соединение с землей металлоконструкциям зданий, технологическим аппаратам с одной стороны и к металлическим корпусам электрооборудования – с другой.

Особо опасные условия поражения людей электрическим током:

наличие сырости (дождь, снег, частое опрыскивание и покрытие влагой потолка, стен, предметов, находящихся внутри помещений);;

наличие химической активной среды;

наличие одновременно двух или более условий повышенной опасности.