вторник, 28 августа 2012 г.

Системы защиты информации ч.1

Широкое использование в процессе информатизации мирового общества современных методов и средств обработки информации, в том числе вычислительной техники создало не только объективные предпо­сылки повышения эффективности всех видов деятельности личности, общества и государства, но и ряд проблем защиты информации, обеспечивающей требуемое ее качество. Сложность решения этой проблемы обусловлена необходимостью создания целостной системы комплексной защиты информации, базирующейся на стройной организации и регулярном управлении.

Современное понятие защиты информации находится в центре внимания исследователей в различных странах уже несколько десятков лет и ассоциируется, как правило, с проблемами создания систем защиты информации на различных уровнях её использования. Несмотря на то, что существует еще большое количество неразрешенных и спорных вопросов в теории информационной безопасности, в настоящее время сложилась типовая структура системы защиты информации, используемая большинством развитых стран мира.

Под защитой информации в общем виде понимают соединение в единое целое отдельных элементов, механизмов, процессов, явлений, мероприятий, мер и программ их взаимосвязей, способствующих реализации целей защиты и обеспечению структурного построения системы защиты.

правовая защита информации – защита информации, базирующаяся на применении статей конституции и законов государства, положений гражданского и уголовного кодексов и других нормативно-правовых документов в области информатики, информационных отношений и защиты информации. Правовая защита информации регламентирует права и обязанности субъектов информационных отношений, правовой статус органов, технических средств и способов защиты информации и является основой для морально – этических норм в области защиты информации.

Организационная защита информации это комплекс направлений и методов управленческого, ограничительного и технологического характера, определяющих основы и содержание системы защиты, побуждающих персонал соблюдать правила защиты конфиденциальной информации. Организационные меры связаны с установлением режима конфиденциальности в организации.

Техническая или инженерно-техническая защита, основывающаяся на использовании технических устройств, узлов, блоков, элементов, систем, как в виде отдельных средств, так и встроенных в процессе единого технологического цикла создания средств обработки информации, сооружений и т.д.;

Программно-аппаратная защита, предполагающая использование программного обеспечения информационных систем, комплексов и систем, а также аппаратных устройств, встроенных в состав технических средств и систем обработки информации.

В качестве отдельного вида наиболее эффективных средств защиты информации выделяются математические или криптографические методы, которые могут быть реализованы в виде технических устройств, программ и программно-аппаратных средств.

Рассмотренные виды в основном обеспечивают надежную защиту информации в различных системах ее обработки и различных условиях их функционирования. Однако опыт практического обеспечения безопасно­сти информации в России и за рубежом показывает, что для надежной защиты, в условиях обязательного участия человека, массовости решения задач защиты необходимо использовать психологические и морально-этические виды, а в ряде случаев и страховые.

Под психологическими видами защиты понимаются допускаемые нормами права и морали методы и средства изучения психофизиологических особенностей и возможностей людей, а также психологического воздействия на людей с целью оценки соответствия их требованиям для допуска к обработке защищаемой информации.

Под морально-этическими видами защиты понимаются нормы и правила, которые не имеют юридической силы, но их нарушение ведет к потере авторитета, возникновению дополнительных трудностей и другим негативным последствиям для человека и организации.

Страховая защита информации – защита информации, предусматривающая возмещение убытков от её уничтожения или модификации путем получения страховых выплат.

Очевидно, что в ряде стран при построении систем защиты в типовую модель вносят изменения. Так, во Франции элементы правовой и организационной защиты информации рассматривают в едином ракурсе, а в программно-аппаратной защите наоборот выделяют отдельно программные и аппаратные методы и средства защиты информации. Морально-этические и психологические элементы защиты информации практически во всех странах до настоящего времени рассматривались лишь в теории.

суббота, 25 августа 2012 г.

Методика определения качества электроэнергии

МЕТОДИКА ВИМІРЮВАННЯ ЯКОСТІ ЕЛЕКТРИЧНОЇ ЕНЕРГІЇ В СИСТЕМАХ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ ЗАГАЛЬНОГО ПРИЗНАЧЕННЯ СОУ-Н ЕЕ 40.1-37471933-55:2011
Цю Методику призначено для працівників енергопостачальних організацій і споживачів електроенергії, акредитованих дослідницьких лабораторій, органів державного енергетичного нагляду за виконанням вимог державних стандартів відповідно до своїх повноважень під час здійснення таких видів контролю якості електричної енергії як:
— періодичний контроль;
— контроль під час визначення технічних умов, дозволів або інших документів на приєднання;
— контроль під час визначення умов договору між електропостачальними організаціями і споживачем (далі — договір енергопостачання);
— контроль під час допуску до експлуатації елеісгроустановок споживачів, які погіршують якість електричної енергії;
— контроль під час розгляду претензій до якості електричної енергії.
Цю Методику застосовують під час вимірювань і оцінювання показників якості електроенергії в електричних мережах:
— елєктропостзчальних систем загального призначення, приєднаних до Єдиної енергетичної системи України;
— ізольованих енергопостачальних систем загального призначення;
— енергопостачальних систем промислових підприємств та інших об'єктів народного господарства, які не належать до енергопостачальних систем загального призначення;
— які знаходяться у власності споживачів електричної енергії і підключені до згаданих енергопостачальних систем.
Цю Методику рекомендовано застосовувати також для вимірювань у діючих електричних мережах. Склад вимірюваних показників якості електричної енергії, які вимірюються, обмежено явищами, що відносяться до частоти і напруги. У цій Методиці розглянуто показники якості електричної енергії, що характеризують:
— відхил частоти;
— відхил напруги;
— коливання напруги;
— несинусоїдальність напруги;
— несиметрію напруги;
— провали напруги і перенапруги;
— переривання напруги.
Залежно від мети вимірювань можна виконувати вимірювання всіх показників якості електричної енергії з наведеного переліку або їх частини. Відомості з показників якості електричної енергії, що відносяться до струму, наведено в А.5 (додаток А).

четверг, 23 августа 2012 г.

Ядерная физика, общий обзор

Depiction of AtomЭлектрические заряды протонов взаимно отталкиваются, но ядра являются стабильными системами, так как между нуклонами в ядре действуют сильные силы притяжения. Эти силы являются следствием сильного взаимодействия кварков в нуклонах, точно так же как молекулярные силы являются следствием электрического взаимодействия зарядов атомов, образующих молекулу.
После описания основных характеристик ядер мы рассмотрим в этой главе взаимодействие ускоренных частиц с ядрами: сначала процесс упругого рассеяния, а затем процесс неупругого рассеяния при низких и высоких (релятивистских) энергиях.

Основные характеристики ядер

Важнейшие сведения о ядре

Атом состоит из частиц трех сортов:
а) Из электронов, вращающихся вокруг ядра. Электрон — носитель наименьшего отрицательного электрического заряда, существующего в свободном состоянии. Все другие заряды являются кратными величине |е|:
clip_image002
clip_image004
clip_image006
clip_image008

среда, 22 августа 2012 г.

Электроэнергия передача и распределение 3 2012

image
Название: Электроэнергия передача и распределение 3 2012

Автор: Коллектив

Формат: pdf

Страниц: 140










Содержание
АКЦЕНТ
Малая энергетика с точки зрения инвестиционной привлекательности. ОАО ДВЭУК»
АНАЛИТИКА
Тенденции генерирующего сектора электроэнергетики. Исследования PEK.research
СЕТИ РОССИИ
СОБЫТИЯ
Визит делегации американского журнала «Transmission and Distribution World» в Россию
10-й Московский международный форум «ТЭК России в 21 веке»
Редсовет журнала «ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» объединяет усилия с Комитетом по энергетике ГД ФС РФ
XII Всероссийский форум «Технологии энергоэффективности-2012», Екатеринбург
Пятилетний юбилей ОАО «МРСК Центра и Приволжья»
10 лет со дня создания ОАО «Системный оператор Единой энергетической системы»
ДИСПЕТЧЕРСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ
Пути изменения функционирования ОДУ на примере Московского региона
ТЕХНАДЗОР
Ростехнадзор на связи с читателями
ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ
Тернистый путь к светлому будущему. ОАО «Тюменьэнерго»
АСКУЭ
Опыт внедрения системы учёта электроэнергии на основе технологии PLC.
ОАО «Сетевая компания», Казань
ТАРИФЫ
Ценовой калькулятор — путь к прозрачности в тарифообразовании.
Федеральня служба по тарифам
ЦЕНА ВОПРОСА
Земельное бремя. МРСК Северо-Запада
УПРАВЛЕНИЕ АКТИВАМИ И РИСКАМИ
Система управления активами повышает надёжность и снижает издержки. ОАО «Холдинг МРСК»
Современные подходы к модернизации электрических сетей.
ООО «АЗБУКА ЭАЕКТРИЧЕСТВА»
ОБОРУДОВАНИЕ
О применении КРУЭ в ОАО «Аенэнерго»
Испытания головных образцов прошли успешно. ООО «Евроконтракт»
Стратегическое партнёрство.
ОАО «ЭЛЕКТРОЗАВОД»
Быстродействующие выключатели ВАБ-49 для Европейского центра ядерных исследований.
ЗАО «Энергомаш (Екатеринбург) — Уралэлектротяжмаш»
Современные тенденции энергораспределения. Решения и возможности. ООО «Сименс»
Выключатели нагрузки SiimLine XR — энергоэффективное решение для распределения энергии. ООО «АББ»
ДИАГНОСТИКА
Комплексное обследование аккумуляторных батарей на подстанциях. ООО «ЭНЭЛТ.КОМ»
Новое в диагностике силовых трансформаторов.
Компания «Трансформер»
ЭНЕРГОСЕРВИС
Быть ближе к заказчику. ООО «ТТЦ Энергосервис»
СМАРТ ГРИД
Система адаптивного управления производством и распределением энергоресурсов. Компания Р.В.С.
Цифровая подстанция. Подходы к реализации
РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА И АВТОМАТИКА
Международная научно-практическая конференция «Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем России» — РЕЛАВЭКСП0-2012
Rittal — эффективная инфраструктура будущего
Конференция «Перспективы развития микропроцессорных релейных защит»
ВОЗДУШНЫЕ ЛЭП
Технические аспекты создания компактных управляемых ВЛ 220 и 500 кВ
Энергия сотрудничества — ЗАО ПО «Форэнерго» и ОАО «Белсельэлектросетьстрой»
ОПОРЫ
Деревянные опоры применяются от Финляндии до Греции
СРО В ЭНЕРГЕТИКЕ
Саморегулирование и страхование в энергостроительстве Генеральный подрядчик — подрядчик - субподрядчик: подводные камни взаимоотношений
ОХРАНА ТРУДА
Снизить уровень травматизма
СРЕДСТВА ЗАЩИТЫ
Молния дважды в одно место не ударяет
ТЕХСОВЕТ
Технология обслуживания безопасного труда
КАДРЫ
Вектор коммуникации. ОАО «МОЭСК»
image
«На здоровье!»
О визите американской делегации журнала «Transmission & Distri­bution World» в Россию.
Новостная колонка
Компания Hawaiian Electric применяет технологию управления нагрузкой для интеграции возобновляемых ресурсов и сниже­ния зависимости от ископаемых видов топлива
Турецкая распределительная электросетевая компания приоб­ретает программный продукт Ventyx по управлению оперативно- ремонтным персоналом
Научно-исследовательский институт электроэнергетики США опубликовал данные по солнечной активности
Проектирование подстанций в трёхмерном формате
Современные программные средства позволяют оптимизировать
процессы проектирования подстанций.
Джин Вулф (Gene Wolf), научный обозреватель
Применение усовершенствованных протоколов связи - шаг на пути к созданию интеллектуальной сети
KCP&L внедряет на подстанции в Мидтаун усовершенствованный протокол связи в рамках финансируемого Министерством энерге­тики США пилотного проекта по созданию интеллектуальной сети. Эд Хеджез (Ed Hedges), Kansas City Power & Light Co., Мэттью Олсон (Matthew Olson), Burns & McDonnell
Диспетчерские центры энергосистем ориентируются на дина­мическую оценку пропускной способности ЛЭП
Инновационная система мониторинга оказывает положитель­ное воздействие на бельгийские и французские линии электро­передачи.
Эрик Клоет (Eric Cloet), Elia, Джин-Люк Дос Сантос (Jean-Luc Dos Santos), RTE
Когда возникает контакт между цепями разного напряжения
Разрядники подстанционного типа обеспечивают простое реше­ние сложной проблемы перенапряжений при авариях. Дэниэл Джей Уард (Daniel J. Ward), энергетическая компания Dominion Virginia (Dominion Virginia Power)
Фундаменты: проблема решена при помощи свай и балок
Винтовые анкерные сваи позволяют быстро и инновационным спо­собом ремонтировать повреждённые фундаменты опор в удалён­ных районах.
Да г Хадспет (Doug Hudspeth), Hydro One Networks Inc.
Распределённое накопление электроэнергии
Американская энергосистема использует энергию аккумуляторных
батарей в зоне своего обслуживания.
Эмека Окафор (Emeka Okafor), American Electric Power
ОАО “МРСК Урала” Техническая политика и инновационные решщения

Файлы здесь



 
   

вторник, 21 августа 2012 г.

ОБМОТКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВРАЩАТЕЛЬНЫХ МАШИН

ОБМОТКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВРАЩАТЕЛЬНЫХ МАШИН
Название:  ОБМОТКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВРАЩАТЕЛЬНЫХ МАШИН

Автор: ЯРОСЛАВ КУЧЕРА, ЙОЗЕФ ГАПЛ

Формат: djvu

Страниц: 981

Издатель: Чехословацкая академия наук


СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие
Условные обозначения
Глава I
ОБМОТКИ МАШИН ПОСТОЯННОГО ТОКА
А. Основные понятия
1. Введение
2. Векторные диаграммы электродвижущих сил
3. Уравнения обмоток
4. Построение многоугольников
5. Петлевые обмотки
а) Параллельные обмотки
б) Многократные множественные параллельные петлевые обмотки
6. Волновые обмотки
а) Симметричные последовательные обмотки
б) Несимметричные последовательные обмотки
в) Волновые параллельные обмотки
г) Многократные множественные параллельные волновые обмотки
д) Параллельно-последовательные обмотки
7. Обмотки с несколькими сторонами в пазу
а) Петлевая равносекционная неперекрещивающаяся обмотка с укороченным шагом
б) Петлевая ступенчатая обмотка
в) Волновая ступенчатая обмотка
г) Равносекционная последовательная обмотка с и = 3
8. Сущность уравнительных соединений
а) Причины возникновения несимметричной нагрузки в параллельных ветвях обмоток якоря
б) Уравнительные токи
в) Уравнительные соединения 1-го рода
г) Уравнительные соединения П-го рода
9. Принципы уравнительных обмоток
а) Составляющие обмотки с противоположными направлениями обхода
б) Составляющие обмотки с совпадающими направлениями обхода
Б. Систематика обмоток машин постоянного тока
10. Условия правильного хода различных параллельных обмоток и пульсация э. д. с.
машины
11. Петлевые параллельные обмотки
12. Волновые параллельные обмотки
13. Симметричные последовательные обмотки
14. Многократные параллельные обмотки
а) Многократные параллельные петлевые обмотки
б) Многократные параллельные волновые обмотки
15. Параллельно-последовательные обмотки
16. Обмотки с уравнительными соединениями 11-го рода
17. Параллельная уравнительная обмотка Латура
18. Уравнительные многократные параллельные обмотки
19. Уравнительные параллельно-последовательные обмотки
20. Обмотки с двумя коллекторами
21. Специальные обмотки
а) Обмотки для двух родов тока
б) Обмотки с увеличенным числом пластин
в) Расщепленные обмотки
г) Коммутационные демпферы
22. Добавочные потери в обмотках крупных машин постоянного тока
23. Кривая напряжения между пластинами
24. Правила выбора типа обмоток машин постоянного тока
Г пава II
ОБМОТКИ МАШИН ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
А. Основные понятия
1. Гармонический анализ периодических функций при помощи рядов Фурье
а) Общие формулы
б) Примеры гармонического анализа
2. Двумерный гармонический анализ
а) Основные операции с верзорами
б) Разложение в гармонические составляющие при двумерном анализе
3. Многофазные несимметричные системы
а) Двухфазные несимметричные системы
б) Трехфазные несимметричные системы
4. Электродвижущая сила, индуктированная в обмотках машин переменного тока...
5. Обмоточный коэффициент
а) Обмоточный коэффициент распределения
б) Шаговый коэффициент
в) Исключение высших гармоник при помощи укорачивания шага
г) Обмоточные коэффициенты для целого числа пазов на полюс и фазу
Б. Типы обмоток машин переменного тока и их исследование
6. Классификация обмоток
7. Основные соединения обмоток
а) однослойные обмотки
б) двухслойные обмотки
8. Однофазные концентрические обмотки
9. Двухфазные концентрические обмотки
10. Трехфазные концентрические обмотки
а) обмотки с целым числом пазов на полюс и фазу
б) концентрические обмотки с дробным числом пазов на полюс и фазу
11. Трехфазные обмотки с катушками одинакового шага
12. Распределенные обмотки
а) Обмотки распределенные, замкнутые
б) Делители напряжения
в) Распределенные обмотки разомкнутые (разрезные)
г) Вывод узла обмотки постоянного тока при помощи разомкнутой распределенной обмотки
д) Определение распределения обмотки одной фазы
13. Однофазные распределенные обмотки
14. Двухфазные распределенные обмотки
15. Трехфазные распределенные обмотки
а) Обмотки с целым числом пазов на полюс и фазу
б) Обмотки с дробным числом лазов на полюс и фазу
16. Схема Тингли
17. Параллельные обмотки и схемы соединений
18. Графическое исследование магнитного напряжения
а) Диаграммы магнитных напряжений
б) Показатель качества обмотки
19. Диаграммы магнитных напряжений
а) Обмотки с целым числом пазов на полюс и фазу
б) Обмотки с дробным числом пазов на полюс и фазу
20. Исследование магнитных напряжений при помощи верзоров
а) Прямой метод исследования
б) Косвенный метод исследования
21. Обмотки роторов асинхронных машин
22. Влияние обмоток на распределение индуктированного напряжения
23. Указания для выбора обмоток переменного тока
24. Добавочные потери в пазах обмотки крупных машин переменного тока
а) Добавочные потери в пазах, вызванные поперечным полем
а) Обмотки с массивными проводниками
Р) Обмотки с составными проводниками
у) Практические случаи
8) Критическое сечение проводника в пазу
є) Влияние вихревых токов от попер, поля в пазу
б) Добавочные потери в пазах, вызванные продольным магнитным полем
25. Добавочные потери, вызванные реакцией лобовых частей обмоток
а) Обмотки с концентрическими лобовыми частями
6) Распределенные обмотки
26. Механические напряжения обмоток от сил короткого замыкания
а) Напряжения лобовых частей концентрических обмоток
б) Напряжения лобовых частей распределенных обмоток
в) Силы короткого замыкания, действующие в пазах якорей
г) Обмотки для ударных турбоальтернаторов
27. Обмотки высокого напряжения
а) Проблемы обмоток для высоких напряжений
б) Диэлектрические потери
в) Влияние температуры на диэлектрические потери и на пробивной градиент
у) Термическая и механическая прочность изоляции
8) Корона
Е) Разрядные напряжения
б) Диэлектрические напряжения изоляции в пазу
в) Средства для предотвращения короны в пазах и на выступах проводников из
пазов
а) Полупроводящие покрытия
в) Одноступенчатое полупроводящее покрытие
г) Двухступенчатое полупроводящее покрытие
8) Другие средства для предотвращения короны на выступах проводников из
пазов
г) Выполнение обмоток для высоких напряжений
к) Определение размеров изоляционных гильз
Р) Некоторые типы обмоток для высоких напряжений
д) Несколько замечаний к технологии обмоток для высоких напряжений
е) Развитие методов изолировки высоковольтных машин*79*
а) Исторический обзор
в) Обработка изоляционных материалов при помощи термопластических вяжущих веществ
у) Причины дефектов высоковольтных машин
8) Изоляция с упрочняющими вяжущими веществами
а) Сюшконная изоляция
Глава III
ОБМОТКИ КОЛЛЕКТОРНЫХ МАШИН ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
1. Распределения тока и магнитные напряжения у обмоток коллекторных машин
а) Однофазные обмотки
б) Трехфазные обмотки
в) Шестифазные обмотки
2. Преобразования обмоток для улучшения коммутации
а) Обмотки с коммутацией сопротивлением
б) Обмотки с вставленными пластинами на коллекторе
в) Многократные множественные параллельные обмотки
г) Демпфированные обмотки
д) Обмотки коллекторных машин по принципу „беличьего колеса"
3. Коммутация демпфированных обмоток
а) Уравновешенные обмотки
 

понедельник, 20 августа 2012 г.

Электрические машины - Вольдек

image
Название: Электрические машины.

Автор: Вольдек А. И

Формат: djvu

Страниц: 832

Издатель: Энергия





Описание
Принцип действия машины постоянного тока
Простейшая машина постоянного тока
Рис. 1-1. Простейшая машина постоянного тока
Работа простейшей машины постоянного тока в режиме генератора и двигателя
Рис. 1-2. Работа простейшей машины постоянного тока в режиме генератора (а) и двигателя (б)
Устройство простейшей машины. На рис. 1-1 представлена простейшая машина постоянного тока, а на рис. 1-2 дано схематическое изображение этой машины в осевом направлении. Неподвижная часть машины называется индуктором, состоит из полюсов и ярма, к которому прикрепляются полюсы. Назначение индуктора является создание в машине основного магнитного потока. Индуктор изображенной на рис.1-1 простейшей машины имеет два полюса 1 (ярмо индуктора на рис. 1-1 не показано).
Вращающаяся часть машины состоит из укрепленных на валу цилиндрического якоря 2 и коллектора 3. Якорь состоит из сердечника, набранного из листов электротехнической стали, и обмотки, укрепленной на сердечнике якоря. Обмотка якоря в показанной на рис. 1-1 и 1-2 простейшей машине имеет один виток. Концы витка соединены с изолированными от вала медными пластинами коллектора, число которых в рассматриваемом случае равно двум. На коллектор наложены две неподвижные щетки 4, с помощью которых обмотка якоря соединяется с внешней цепью.
Правила правой и левой руки
Рис. 1-3. Правила правой (а) и левой (б) руки
Основной магнитный поток в нормальных машинах постоянного тока создается обмоткой возбуждения, которая расположена на сердечниках полюсов и питается постоянным током. Магнитный поток проходит от северного полюса N через якорь к каждому полюсу S и от него через ярмо снова к северному полюсу. Сердечники полюсов и ярмо также изготовляются из ферромагнитных материалов. Режим генератора. Рассмотрим сначала работу машины в режиме генератора.
Предположим, что якорь машины (рис. 1-1 и 1-2, а) приводится во вращение по часовой стрелке. Тогда в проводниках обмотки якоря индуктируется э. д. с., направление которой может быть определено по правилу правой руки (рис. 1-3, а) и показано на рис. 1-1 и 1-2, а. Поскольку поток полюсов предполагается неизменным, то эта э. д. с. индуктируется только вследствие вращения якоря и называется э. д. с. вращения. Значение индуктируемой в проводнике обмотки якоря э. д. с.
Епр=ВlV
где В — магнитная индукция в воздушном зазоре между полюсом и якорем в месте расположения проводника; l — активная длина проводника, т. е. та длина, на протяжении которой он расположен в магнитном поле; V — линейная скорость движения проводника.
В обоих проводниках вследствие симметрии индуктируются одинаковые э. д. c., которые по контуру витка складываются, и поэтому полная э. д. с. якоря рассматриваемой машины
Ea=2eпр=2BlV
Э. д. с. Е„ является переменной, так как проводники обмотки якоря проходят попеременно под северным и южным полюсами, в результате чего направление э, д. с. в проводниках меняется. По форме кривая э. д. с. проводника в зависимости от времени t повторяет кривую распределения индукции В вдоль воздушного зазора (рис. 1-4, а).
Частота э. д. с. f в двухполюсной машине равна скорости вращения якоря п, выраженной в оборотах в секунду:
f = n,
а в общем случае, когда машина имеет p пар полюсов с чередующейся полярностью,
f = pn.
Если обмотка якоря с помощью щеток замкнута через внешнюю цепь, то в этой цепи, а также в обмотке якоря возникает ток Iа. В обмотке якоря этот ток будет переменным, и кривая его по форме аналогична кривой э. д. с. (рис. 1-4 а) постоянным, что объясняется действием коллектора. действительно, при повороте якоря и коллектора (рис. 1-1) на 90° и изменение направления Э.Д.С. в проводниках одновременно происходит также смена коллекторных пластин под щетками. Вследствие этого под верхней щеткой всегда будет находиться пластина, соединенная с проводником, расположенным под северным полюсом, а под нижней щеткой пластина, соединенная с проводником, расположенным под южным полюсом. В результате этого полярность щеток и направление тока во внешней цепи остаются неизменными.
Таким образом, в генераторе коллектор является механическим выпрямителем, который преобразовывает переменный ток обмотки якоря в постоянный ток во внешней цепи.
кривые ЭДС
Рис. 1-4. Кривые э. д. с. и тока простейшей машнны в якоре (а) и во внешней цепи (б)
Изменив знак второго полупериода кривой на рис. 1-4, а, получим форму кривой тока и напряжения внешней цепи (рис. 1-4, б). Образуемый во внешней цепи пульсирующий по значению ток малопригоден для практических целей. Для получения практически свободных от пульсаций тока и напряжения применяют более сложные по устройству обмотку якоря и коллектор (см. гл. 3). Однако основные свойства машины постоянного тока могут быть установлены на примере рассматриваемой здесь простейшей машины.
Напряжение постоянного тока на зажимах якоря генератора будет меньше Еа на величину падения напряжения в сопротивлении обмотки якоря rа:
clip_image010
Проводники обмотки якоря с током Iа находятся в магнитном поле, и поэтому на них будут действовать электромагнитные силы (рис. 1-2, а)
clip_image012
направление которых определяется по правилу левой руки (рис. 1-3, б). Эти силы создают механический момент Мш, который называется электромагнитным моментом и на рис. 1-2, а равен
clip_image014
где Da — диаметр якоря. Как видно из рис. 1-2, а, в режиме генератора этот момент действует против направлений вращения якоря и является тормозящим.
Режим двигателя. Рассматриваемая простейшая машина может работать также двигателем, если к обмотке ее якоря подвести постоянный ток от внешнего источника: При этом на проводники обмотки якоря будут действовать электромагнитные силы F„p и возникнет электромагнитный момент Мт. Величины F„p и MSil, как и для генератора, определяются равенствами (1-4) и (1-5). При достаточном значении Мж якорь машины придет во вращение и будет развивать механическую мощность. Момент Мш при этом является движущим и действует в направлении вращения.
Если мы желаем, чтобы при той же полярности полюсов направления вращения генератора (рис. 1-2, а) и двигателя (рис. 1-2, б) были одинаковы, то направление действия Мвш а следовательно, и направление тока Ia у двигателя должны быть обратными по сравнению с генератором (рис. 1-2, б).
В режиме двигателя коллектор превращает потребляемый из внешней цепи постоянный ток в переменный ток в обмотке якоря и работает, таким образом, в качестве механического инвертора тока.
Проводники обмотки якоря двигателя также вращаются в магнитном поле, и поэтому в обмотке якоря двигателя тоже индуктируется э. д. с. Еа, значение которой определяется равенством (1-1). Направление этой э. д. е., в двигателе (рис. 1-2, б) такое же, как и в генераторе (рис. 1-2, а). Таким образом, в двигателе э. д. с. якоря Еа направлена против тока Iа и приложенного |к зажимам якоря напряжения Ua. Поэтому э. д. с. якоря двигателя называется также противоэлектродвижущей силой.
Приложенное к якорю двигателя напряжение уравновешивается э. д. с. Еа и падением напряжения в обмотке якоря:
Ua = Ea+Iara.
Из сравнения равенств видно, что в генераторе Uа < Ea а в двигателе Uа > Еа.
Принцип обратимости.
Из изложенного выше следует, что каждая машина постоянного тока может работать как в режиме генератора, так и в режиме двигателя. Такое свойство присуще всем типам вращающихся электрических машин называется
Обратимостью для перехода машины постоянного тока из режима генератора в режим двигателя и обратно при неизвестной полярности полюсов и щеток и при неизвестном направлении вращения требуется только изменение направления тока в обмотке якоря поэтому такой переход может осуществляться весьма просто и в определенных условиях даже автоматически. Аналогичным способом может происходить изменение режима работы также в машинах переменного тока.
Преобразование энергии.
Нa рис. 1-5 показаны направления действия механических и электрических величин в якоре генератора двигателя постоянного тока.
направление ЭДС
Рис. 1-5. Направления э. д. е., тока и моментов в генераторе (а) и двигателе (б) постоянного тока
Согласно первому закону Ньютона в применении к вращающемуся телу, действующие на это тело движущие и тормозные вращающие моменты уравновешивают друг друга. Поэтому в генераторе при установившемся режиме работы электромагнитный момент
Мэм=Мв+Мтр+Мс
где Мв — момент на валу генератора, развиваемый первичным двигателей, Мтр — момент сил трения в подшипниках, о воздух и на коллекторе электрической машины, Мс - тормозной момент, вызываемый потерями на гистерезис и вихревые токи в сердечнике якоря. Эти потери мощности появляются в результате вращения сердечника якоря в неподвижном магнитном поле полюсов. Возникающие при этом электромагнитные силы оказывают на якорь тормозящее действие и в этом отношении проявляют себя подобно силам трения.
В двигателе при установившемся режиме работы
clip_image018
где Мв — тормозной момент на валу двигателя, развиваемый рабочей машиной (станок, насос и т. п.).
В генераторе Мэм является тормозным, а в двигателе — вращающим моментом, причем в обоих случаях Ма и Мэм противоположны по направлению.
Развиваемая электромагнитным моментом Мэм мощность Рэм называется электромагнитной мощностью и равна
clip_image020
Где
clip_image022
представляет собой угловую скорость вращения.
Подставим в выражение (1-8) значения Мэм и О из равенств (1-5) и (1-9) и учтем, что линейная скорость на окружности якоря
clip_image024
Тогда получим
clip_image026
или
clip_image028
clip_image030

В обмотке якоря под действием э. д. с. Е, и тока Ia развивается внутренняя электрическая мощность якоря
Согласно последним равенствам, Pэм = Ра, т. е. внутренняя электрическая мощность якоря равна электромагнитной мощности, развиваемой электромагнитным моментом, что отражает процесс преобразования механической энергии в электрическую в генераторе и обратный процесс в двигателе.
clip_image032

Умножим соотношения на Iа. Тогда для генератора будем иметь и для двигателя
clip_image034
Левые части этих выражений представляют собой электрические мощности на зажимах якоря, первые члены правых частей — электромагнитную мощность якоря и последние члены — электрические потери мощности в якоре.
Хотя приведенные соотношения получены для простейшей машины постоянного тока (рис. 1-1), они действительны и в общем случае при более сложной обмотке якоря, так как э. д. с. и моменты отдельных проводников складываются. Эти соотношения являются выражением закона сохранения энергии и отражают процесс преобразования энергии в машине постоянного тока.
Согласно им, механическая мощность, развиваемая на валу генератора первичным двигателем, за вычетом механических и магнитных потерь, превращается в электрическую мощность в обмотке якоря, а электрическая мощность за вычетом потерь в этой обмотке выдастся во внешнюю цепь. В двигателе электрическая мощность, подводимая к якорю из внешней цепи, частично расходуется в обмотке якоря, а остальная часть этой мощности превращается в мощность электромагнитного поля и последняя - в механическую мощность, которая за вычетом потерь в стали якоря передается к рабочей машине
Установленные выше применительно к машине постоянного тока общие закономерности превращения энергии в равной степени относятся также к машинам переменного тока.


 

воскресенье, 19 августа 2012 г.

ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СХЕМА И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ТРАНСФОРМАТОРА

ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СХЕМА И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ТРАНСФОРМАТОРА
Электромагнитная схема однофазного двухобмоточного трансформатора состоит из двух обмоток (рис. 1), размещенных на замкнутом магнитопроводе, выполненном из ферромагнитного материала. Применение ферромагнитного магнитопровода позволяет усилить электромагнитную связь между обмотками, т. е. уменьшить магнитное сопротивление контура, по которому проходит магнитный поток машины.
Первичную обмотку 1 подключают к источнику переменного тока — электрической сети с напряжением u1 К вторичной обмотке 2 присоединяют сопротивление нагрузки ZM.
Обмотку более высокого напряжения называют обмоткой высшего напряжения (ВН), а низкого напряжения (НН). Начала и концы обмотки ВН обозначают буквами А и X; обмотки НН — буквами а их.
clip_image002
Рис. 1. Электромагнитная система однофазного трансформатора: 1, 2 - первичная и вторичная обмотки; 3-магнитопровод
Принцип действия. При подключении к сети в первичной обмотке .возникает переменный ток i1 который создает переменный магнитный поток Ф, замыкающийся по магнитопроводу. Поток Ф индуцирует в обеих обмотках переменные ЭДС — е1 и е2, пропорциональные, согласно закону электромагнитной индукции, числами витков wl и w2 соответствующей обмотки и скорости изменения потока d<b\dt. Таким образом, мгновенные значения ЭДС, индуцированные в каждой обмотке, eY= — и^Ф/Л; е2= —w2dé/dt.
Отношение мгновенных и действующих ЭДС в обмотках определяются выражением
El/E2 = e1/e2 = w1/w2.
Если пренебречь падениями напряжения в обмотках трансформатора, которые обычно не превышают 3...5% от номинальных значений напряжений UY и U2, и считать E^tüUi и E2kU2, то получим
clip_image004
Следовательно, подбирая соответствующим образом числа витков обмоток, при заданном напряжении U1 можно получить желаемое напряжение U2. Если необходимо повысить вторичное напряжение, то число витков и>2 берут больше числа Wy, такой трансформатор называют повышающим. Если требуется уменьшить напряжение U2, то число витков и>2 берут меньшим wl, такой трансформатор называют понижающим.
Коэффициент трансформации. Отношение ЭДС Еш обмотки высшего напряжения к ЭДС EiUl обмотки низшего напряжения (или отношение их чисел витков) называют коэффициентом трансформации'.
clip_image006
Коэффициент k всегда больше единицы.
В системах передачи и распределения энергии в ряде случаев применяют трехобмоточные трансформаторы, а в устройствах радиоэлектроники и автоматики — многообмоточные трансформаторы. В таких трансформаторах на магнитопроводе размещают три или более изолированных друг от друга обмоток, что позволяет при питании одной из обмоток получать два или более различных напряжений (U2, Uз, UA и т. д.) для электроснабжения двух или большего числа групп потребителей. В трехобмоточных силовых трансформаторах различают обмотки высшего, низшего и среднего (СН) напряжений.
В трансформаторе преобразуются только напряжения и токи. Мощность остается приблизительно постоянной (она несколько уменьшается из-за внутренних потерь энергии в трансформаторе). Следовательно,
I1/I2=U2IU1=W2/W1.
При увеличении вторичного напряжения трансформатора в к раз по сравнению с первичным ток /2 во вторичной обмотке соответственно уменьшается в к раз.
Трансформатор может работать только в цепях переменного тока. Если первичную обмотку трансформатора подключить к источнику постоянного тока, то в его магнитопро- воде образуется магнитный поток, постоянный во времени по величине и направлению. Поэтому в первичной и вторичной обмотках в установившемся режиме не индуцируются ЭДС, а следовательно, не передается электрическая энергия из первичной цепи во вторичную. Такой режим опасен для трансформатора, так как из-за отсутствия ЭДС Е1 в первичной обмотке ток I1 = U1/R1 весьма большой.
Важным свойством трансформатора, используемым в устройствах автоматики и радиоэлектроники, является способность его преобразовывать нагрузочное сопротивление. Если к источнику переменного тока подключить сопротивление R через трансформатор с коэффициентом трансформации к, то для цепи источника
R' = P1/ll*P2/Il*llRIIlKk2R,
где Р1—мощность, потребляемая трансформатором от источника переменного тока, Вт; P2 = IlR&P1—мощность, потребляемая сопротивлением R от трансформатора.
Таким образом, трансформатор изменяет значение сопротивления R в к2 раз. Это свойство широко используют при разработке различных электрических схем для' согласования сопротивлений нагрузки с внутренним сопротивлением источников электрической энергии.
УСТРОЙСТВО ТРАНСФОРМАТОРОВ
Основные конструктивные элементы трансформатора — магнитная система, обмотки, система изоляции, вводы.

Магнитная система. В зависимости от конфигурации магнитной системы трансформаторы подразделяют на стержневые (рис. 2, а), броневые (рис. 2, б) и тороидальные (рис. 2, в). Стержнем называют часть магнитопровода, на которой размещают обмотки. Ярмом называют часть магнитопровода, на которой обмотки отсутствуют. Трансформаторы большой и средней мощности обычно выполняют стержневыми. Они имеют лучшие условия охлаждения и меньшую массу, чем броневые.
clip_image008
Рис. 2. Основные типы однофазных трансформаторов: стержневой (а); броневой (б); тороидальный (в); 1—ярмо; 2— стержень; 3—обмотки; 4—тороидальный магнитопровод
Для уменьшения потерь от вихревых токов магнитопроводы трансформаторов (рис. 3) собирают из изолированных листов электротехнической стали толщиной 0,28...0,5 мм при частоте 50 Гц. Обычно применяют анизотропную холоднокатаную сталь с ребровой структурой (марки 3412—3416) и содержанием кремния 2,8...3,8%. Магнитные свойства этой стали резко улучшаются при совпадении направлений магнитного потока и прокатки: потери в стали на перемагничивание уменьшаются в 2...3 раза, а магнитная проницаемость и индукция насыщения возрастают. Однако использование холоднокатаной стали усложняет конструкцию и технологию изготовления магнитопроводов, так как при этом требуется исключить прохождение магнитного потока поперек
направления прокатки или по крайней мере уменьшить длину участков, на которых это явление возникает.
clip_image010
Рис. 3. Магнитная система силового
трансформатора: общий вид (а); сборка магнитопровода (б); I—стержень; 2—ярмо; 3—опорные балки; 4 — стяжные шпильки; 5 и 7—листы край­него и среднего стержней; 6—листы верхне­го ярма
По способу сборки различают стыковые и шихтованные магнитопроводы. В стыковых магнитопроводах стержни и ярма собирают и скрепляют раздельно, затем устанавливают встык и соединяют между собой. В месте стыка во избежание замыкания листов устанавливают изоляционные прокладки.
clip_image012
Рис. 4. Расположение листов в двух смежных слоях магнитопровода силового трехфазного трансформатора: 1, 3, 5-й и другие слои (а, в); 2, 4, 6 и другие слои (б, г); 1—листы крайних стержней; 2—листы среднего стержня; 3, 4, 5—листы верхнего и нижнего
ярм

В шихтованных магнитопроводах ярма и стержни собирают как цельную конструкцию с взаимным перекрытием отдельных слоев в месте стыка («впереплет»). Каждый слой состоит из двух-трех листов. При сборке магнитопровода листы в двух смежных слоях располагают так, что листы каждого последующего слоя перекрывают стык в листах предыдущего слоя, существенно уменьшая магнитное сопротивление в месте сочленения (рис. 4, а, б). После сборки магнитопровода листы верхнего ярма вынимают, на стержни устанавливают катушки и ярмо снова ставят на место (см. рис. 3, б). Шихтованные магнитопроводы имеют значительно меньшее магнитное сопротивление, чем стыковые; поэтому последние применяют сейчас только в микротрансформаторах.
При изготовлении магнитопроводов из холоднокатаной текстурованной стали листы в местах сочленения крайних стержней с ярмами скашивают примерно на 45° (рис. 4, в, г). Скос листов позволяет уменьшить магнитное сопротивление магнитопровода и потери мощности в нем, так как при прямоугольной форме листов в местах поворота магнитного потока на 90° возникают добавочные потери из-за несовпадения направлений индукционных линий и прокатки стали. Сборка магнитопроводов из листов с косым стыком весьма трудоемка, так как в целях перекрытия стыков листов при шихтовке приходится смещать их по длине. Поэтому в силовых трансформаторах широко применяют комбинированный способ шихтовки, при котором стыки листов ярма со средним стержнем (рис. 4, в, г) делают прямыми, а с крайними стержнями—косыми или первый слой листов выполняют с косыми стыками, а второй—с прямыми.
Стержни магнитопровода в силовых трансформаторах сравнительно небольшой мощности имеют прямоугольное или крестовидное сечение (рис. 5, а, б), а в более мощных—ступенчатое, по форме приближающееся к кругу (рис. 5, в) (их собирают из листов различной ширины).
clip_image014
Рис. 5. Формы течения стержней силовых трансформаторов: 1 — пакет листов; 2—продольные каналы; 3—поперечный канал
Такая форма обеспечивает получение требуемого поперечного сечения стержня при минимальном диаметре, что позволяет уменьшить длину витков обмоток, а следовательно, и расход обмоточных проводов. При большом сечении стержней их собирают из отдельных стальных пакетов, между которыми располагают продольные каналы шириной 5...6 мм, а в некоторых конструкциях и поперечный канал (рис. 5, г) для циркуляции охлаждающей жидкости.
Стяжку листов стержней (опрессовку стержней) в силовых трансформаторах сравнительно небольшой мощности осуществляют с помощью деревянных или пластмассовых планок и стержней, устанавливаемых между стальным стержнем и жестким изоляционным цилиндром, на котором намотана обмотка НН (рис. 6, а).
В более мощных трансформаторах с магнитопроводами из холоднокатаной анизотропной стали стержни стягивают бандажами из стеклоленты или стальной ленты (рис. 6, б). Чтобы стальные бандажи не образовали короткозамкнутых витков, их разрезают и стягивают с помощью изоляционных пряжек. Для получения равномерного сжатия стальных листов перед наложением бандажей стержень опрессовывают на сборочном стенде. Опрессовка стержней обеспечивает необходимую жесткость конструкции магнитопровода и предотвращает повышенную вибрацию его листов, сопровождающуюся шумом.
clip_image016
Рис. 6. Способы прессовки стержней: 1—шихтованный стержень; 2—деревянная планка; 3 — изоляционный цилиндр катушки; 4—деревянный стержень; 5—бандаж из стеклоленты; 6—изоляционная трубка; 7—стальная шпилька
Имеются также конструкции магнитопроводов, в которых стержни стягивают стальными шпильками, изолированными относительно стержней трубками из изоляционного материала (рис. 6, в). Такой способ опрессовки при холоднокатаной стали недопустим, так как магнитные силовые линии огибают отверстия, пробитые в стальных листах для шпилек, и, следовательно, отклоняются от направления проката стали.
Ярма, соединяющие стержни, выполняют обычно прямоугольного, Т-образного или ступенчатого сечения на 2...5% больше сечения стержней. Это уменьшает индукцию в стали ярма и потери мощности в ней. Ярма стягивают с помощью деревянных или стальных опорных балок, бандажей из стеклоленты или стальной ленты, или посредством шпилек.
Магнитопровод вместе с опорными балками и другими прессующими деталями образует остов трансформатора. При работе силовых трансформаторов магнитопровод и другие стальные части находятся в сильном электрическом поле, вследствие чего они могут приобрести электрический заряд. Чтобы избежать этого, остов заземляют с помощью медных лент.
Обмотка. В современных трансформаторах первичную и вторичную обмотки стремятся расположить для лучшей магнитной связи как можно ближе друг к другу. При этом на каждом стержне магнитопровода размещают обе обмотки либо концентрически — одну поверх другой, либо в виде нескольких дисковых катушек, чередующихся по высоте стержня. В первом случае обмотки называют концентрическими, во втором — чередующимися. В силовых трансформаторах обычно применяют концентрические обмотки, причем ближе к стержням располагают обмотку НН, требующую меньшей изоляции относительно остова трансформатора, а снаружи - обмотку ВН (рис.7, а).
clip_image018
Рис. 7. Расположение обмоток на стержнях
в трансформаторах: 1—стержень; 2—обмотка ВН; 3 — обмотка НН; 4, 5—группа катушек

В некоторых случаях для уменьшения индуктивного сопротивления рассеяния обмоток применяют двойные концентрические (расщепленные) обмотки (рис. 7, б), в которых обмотку НН делят на две части с одинаковым числом витков. Аналогично можно выполнить и обмотку ВН. При чередующихся обмотках (рис. 7, в) всю обмотку подразделяют на симметричные группы, состоящие из одной или нескольких катушек ВН и расположенных по обе стороны от них двух или нескольких катушек НН. Чередующиеся обмотки применяют редко и в основном для специальных трансформаторов.
Обмотки трансформаторов изготовляют из медных или алюминиевых проводов. При использовании алюминия поперечное сечение провода берется примерно на 70% больше, чем при использовании меди из-за большего удельного электрического сопротивления алюминия. В связи с этим габариты и масса трансформаторов с алюминиевыми обмотками больше, чем у трансформаторов с медными обмотками. При сравнительно небольших мощностях и токах обмотки выполняют из изолированного провода круглого сечения, при больших мощностях и токах применяют провода Прямоугольного сечения. В ряде случаев обмотки наматывает из нескольких параллельных проводов.
Изоляция силовых трансформаторов. В трансформаторах изоляцию обмоток подразделяют на главную—изоляцию их от Магнитопровода и между собой (обмоток НН от ВН) И продольную - изоляцию между витками, слоями и катушками каждой обмотки. Имеется также изоляция отводов от обмоток, переключателей и выводов. Изоляция обмоток трансформатора от заземленных частей и друг от друга определяется в основном электрической прочностью при частоте 50 Гц. Она обеспечивается соответствующим выбором величины изоляционных промежутков, которые в масляных трансформаторах одновременно выполняют роль охлаждающих каналов.
Чтобы предотвратить пробой изоляции при воздействии на обмотку импульсных перенапряжений в высоковольтных Трансформаторах, между обмотками дополнительно ставят жесткие бумажно-бакелитовые цилиндры или мягкие цилиндры из электроизоляционного картона. При этом (во избежание электрического разряда по поверхности изоляционных цилиндров) они должны иметь по высоте большие размеры, чем обмотки (рис. 2.8). Между обмотками высшего напряжения различных фаз устанавливают межфазную изоляционную перегородку. Изоляционное расстояние обмоток от ярма обеспечивают шайбами и прокладками из электроизоляционного картона. Между концевой изоляцией обмотки и ярмовыми балками магнитопровода в некоторых трансформаторах устанавливают металлические разрезные или неметаллические прессующие кольца.
В трансформаторах напряжением 35 кВ для защиты от атмосферных перенапряжений две начальные и две конечные катушки обмотки высшего напряжения выполняют с усиленной изоляцией. Такая изоляция ухудшает условия охлаждения начальных и конечных катушек, поэтому их выполняют из провода большего поперечного сечения.
clip_image020
Рис. 8. Конструкция главной изоляции трансформаторов
класса напряжения 110 кВ (а) и 35 кВ (б): 1—стержень магнитопровода; 2 — изоляционные цилиндры; 3 — ярмо; 4 — прессующее кольцо; 5 — емкостные кольца; 6 — изоляционные угловые шайбы; 7—изоляционная шайба; 8— изоляционные прокладки; 9—междуфазная перегородка; ВН и НН—обмотка высшего и низшего напряжений; РО — регулировочная обмотка

В трансформаторах напряжением 110 кВ и выше для уменьшения напряжения на концевых катушках обмотки высшего напряжения и выравнивания электрического поля у концов обмотки применяют емкостную компенсацию в виде экранирующих витков и емкостных колец (рис. 2.9), которые служат электрическими экранами.
clip_image022
Рис. 9. Установка емкостного кольца и экранирующих витков на обмотке:
1 — емкостное кольцо; 2—дисковые входные катушки с дополнительной изоляцией; 3 — изоляционные прокладки; 4—экранирующие витки; 5—изоляционные полосы; 6—выступы удлиненных прокладок; 7— опорный изоляционный сегмент; 8— непрерывная обмотка

Изоляция между катушками, слоями и витками (продольная изоляция) обеспечивает электрическую прочность обмотки при частоте 50 Гц и при воздействии импульсных перенапряжений. Обычно межкатушечную изоляцию осуществляют радиальными масляными каналами, простыми и угловыми шайбами из электроизоляционного картона. В качестве межслойной изоляции обычно применяют несколько слоев кабельной бумаги, электроизоляционный картон или лакоткань. Изоляцию между витками обеспечивают в основном собственной изоляцией обмоточного провода.
В трансформаторах с воздушным охлаждением изоляцию выполняют, как и во вращающихся электрических машинах, посредством Изоляционных пленок И пропиточных лаков. Высокая стоимость Изоляционных материалов и трудоемкость выполнения изоляции повышают общую стоимость трансформаторов по сравнению с масляными.
Вводы трансформатора. Для вывода наружу концов от обмоток в трансформаторах, охлаждаемых маслом или негорючим жидким диэлектриком, используют проходные фарфоровые изоляторы, размещаемые на крышке или на стенке бака. Проходной изолятор вместе с токоведущим стержнем и крепежными деталями называют вводом.
Вводы трансформаторов, устанавливаемых внутри помещений, имеют гладкую наружную поверхность (рис. 10, а), а вводы трансформаторов, предназначенных для наружной установки, снабжают ребрами (рис. 10, б), число которых зависит от напряжения соответствующей обмотки трансформатора.
При наличии ребер увеличивается расстояние между Токоведущим стержнем и корпусом по поверхности изолятора и уменьшается вероятность поверхностного разряда во время дождя, при попадании на изолятор листьев и т. п. Крепление ввода к крышке бака и токоведущего стержня в изоляторе должно быть прочным, а применяемые уплотнения — маслостойкими.
clip_image024
Рис. 10. Вводы трансформаторов: для внутренней установки (а); для наружной установки (б); маслонаполненные для напряжения 110 кВ (в); 1—токоведущий стержень; 2—колпак; 3—фарфоровый изолятор; 4 — металлический фланец; 5—маслорасширитель с масляным затвором; 6—верхняя фарфоровая покрышка; 7—соединительная чугунная втулка; 8—нижняя фарфоровая покрышка; 9—алюминиевый экран
При напряжениях свыше 110 кВ вводы часто выполняют составными—из двух фарфоровых изоляторов (рис.10, в). Внутри такой ввод заполняют маслом, не сообщающимся с маслом, находящимся в баке трансформатора. Токоведущий кабель проходит внутри металлической трубы, которую изолируют кабельной бумагой или бумажно-бакелитовыми цилиндрами с установленными в них металлическими обкладками из фольги (для выравнивания электрического поля).
ОХЛАЖДЕНИЕ ТРАНСФОРМАТОРОВ
Конструктивное выполнение трансформатора определяется в значительной мере способом его охлаждения, который зависит от номинальной мощности. При увеличении мощности трансформатора необходимо увеличивать и интенсивность его охлаждения. В силовых трансформаторах для отвода теплоты от обмоток и магнитопровода применяют следующие способы охлаждения: воздушное, масляное и посредством негорючего жидкого диэлектрика. Каждый вид охлаждения имеет соответствующее условное обозначение.
Трансформаторы с воздушным охлаждением (сухие трансформаторы). При естественном воздушном охлаждении магнитопровод, обмотки и другие части трансформатора имеют
непосредственно соприкосновение с окружающим воздухом, поэтому охлаждение их происходит путем конвекции воздуха и излучения. Сухие трансформаторы (рис. 11) устанавливают внутри помещений (в зданиях, производственных цехах и пр.), при этом главным требованием является обеспечение пожарной безопасности. В эксплуатации они удобнее масляных, так как исключают необходимость периодической очистки и смены масла. Отметим, что воздух обладает меньшей электрической прочностью, чем
clip_image026
Рис. 11. Сухой трансформатор мощностью
320 кВ • А без кожуха: 1 — вертикальные стяжные шпильки; 2—обмотки ВН; 3—фарфоровые подкладки для прессовки обмоток; 4—стальное прессующее кольцо; 5— опорные изоляторы отводов ВН; б— отводы ВН; 7—фарфоровые подкладки для крепления отводов НН; 8— панель зажимов ВН

трансформаторное масло, поэтому в сухих трансформаторах все изоляционные промежутки и вентиляционные каналы делают большими, чем g масляных. Из-за меньшей теплопроводности воздуха по сравнению с маслом электромагнитные нагрузки активных Материалов в сухих трансформаторах меньше, чем в масляных, что приводит к увеличению сечения проводов обмотки И магнитопровода. Как следствие этого, масса активных Частей (обмоток и магнитопровода) сухих трансформаторов больше, чем масляных. В настоящее время сухие трансформаторы имеют мощности до 10 MB А и напряжения обмотки ВН до 35 кВ. Их устанавливают только в сухих закрытых помещениях с относительной влажностью воздуха до 80% во избежание чрезмерного увлажнения обмоток.
Сухие трансформаторы с естественным воздушным охлаждением могут иметь открытое (С), защищенное (СЗ) или герметизированное (СГ) исполнение. Трансформаторы тина СЗ закрывают защитным кожухом с отверстиями, а типа СГ—герметическим кожухом. Для повышения интенсивности охлаждения применяют обдув обмоток и магнитопровода потоком воздуха от вентилятора. Сухие трансформаторы с воздушным дутьем условно обозначают СД.
Трансформаторы малой мощности выполняют, как правило, с охлаждением типа С. В некоторых случаях их помещают в корпус, залитый термореактивными компаундами на основе эпоксидных смол или других подобных материалов. Такие компаунды обладают высокими электроизоляционными и влагозащитными свойствами. После затвердевания они не расплавляются при повышенных температурах и обеспечивают надежную защиту трансформатора от механических и атмосферных воздействий.
clip_image028
Рис. 12. Устройство трехфазного масляного трансформатора средней
мощности: 1 — термометр; 2—выводы обмотки ВН; 3— выводы обмотки НН; 4, б — пробки для заливки масла; 5—указатель уровня масла; 7—расширитель; 8— магнитопровод; 9— обмотка НН; 10—обмотка ВН; И— пробка для спуска масла; 12 — бак для масла; 13—трубы для охлаждения масла

Трансформаторы с масляным охлаждением. В трансформаторах с естественным масляным охлаждением (М) магнитопровод с обмотками погружают в бак, наполненный тщательно очищенным минеральным (трансформаторным) маслом (рис. 12). Трансформаторное масло обладает более высокой теплопроводностью, чем воздух, и хорошо отводит теплоту от обмоток и магнитопровода трансформатора к стенкам бака, имеющего большую площадь охлаждения, чем трансформатор. Погружение трансформатора в бак со специальным маслом обеспечивает также повышение электрической прочности изоляции его обмоток и предотвращает ее увлажнение и потерю изоляционных свойств под влиянием атмосферных воздействий. При правильной эксплуатации масляных трансформаторов, когда температура изоляции в наиболее нагретом месте не превышает 105°С, трансформатор может служить 20... 25 лет. Повышение температуры на 8°С приводит к сокращению срока службы трансформатора примерно в 2 раза.
В трансформаторах мощностью 20 ...30 кВА выделяется сравнительно небольшое количество теплоты, поэтому их баки имеют гладкие стенки. У более мощных трансформаторов (20... 1800 кВ • А) поверхность охлаждения бака искусственно увеличивают, применяя ребристые или волнистые стенки либо окружая бак системой труб, в которых масло циркулирует за счет конвекции. Для повышения интенсивности охлаждения в трансформаторах мощностью более 1800 кВ • А к баку пристраивают навесные или отдельно установленные трубчатые теплообменники (радиаторы), которые с помощью патрубков с фланцами сообщаются с внутренней полостью бака (рис. 12). В радиаторе происходит усиленная циркуляция масла и интенсивное охлаждение. Масляные трансформаторы типа M применяют для мощностей 10... 10000 кВ • А.
Трансформаторы мощностью 10000... 63000 кВ-А выполняют обычно с дутьем (тип Д). В этом случае теплоотдача с поверхности радиаторов форсируется путем обдува их вентиляторами. Каждый радиатор обдувается двумя вентиляторами, при этом теплоотдача увеличивается в 1,5... 1,6 раза. В трансформаторах с охлаждением типа ДЦ масло насосом откачивается из бака и прогоняется через навесные или отдельно установленные теплообменники (охладители), обдуваемые воздухом. Охлаждение с принудительной циркуляцией масла применяют при мощностях 16000...250000 кВ-А и выше. При использовании масляно- водяного охлаждения нагретое масло проходит через теплообменники, охлаждаемые водой. Циркуляция масла осуществляется за счет естественной конвекции (при охлаждении типа MB) или же с помощью насоса (при охлаждении типа Ц).
Трансформаторы, охлаждаемые негорючим жидким диэлектриком. Трансформаторы с охлаждением типов H и НД выполняют с герметизированным баком, заполненным негорючим жидким диэлектриком. Обычно применяют синтетические изоляционные материалы — совтол и др., которые имеют примерно такие же электроизоляционные свойства и теплопроводность, как и трансформаторное масло. Трансформаторы с охлаждением типов H и НД пожаробезопасны И могут устанавливаться в закрытых помещениях. Их выпускают мощностью 160... 2500 кВ • А при напряжении 6 и 10 кВ.
Защита масла от соприкосновения с атмосферным воздухом. Во время работы масло в трансформаторе нагревается И расширяется. При уменьшении нагрузки оно, охлаждаясь, Возвращается к первоначальному объему. Поэтому масляные Трансформаторы мощностью 25 кВ • А и выше имеют небольшой дополнительный бак-расширитель (рис. 12), соединенный с внутренней полостью основного бака. При нагревании Трансформатора изменяется объем масла, находящегося £ расширителе. Объем его составляет около 10% от объема Масла в баке. Применение расширителя позволяет значительно сократить поверхность соприкосновения масла с воздухом, что уменьшает его загрязнение и увлажнение. Расширители имеют воздухоосушитель, заполненный сорбентом — веществом, поглощающим влагу из воздуха, поступающего В расширитель. При мощности 160 кВ • А и выше на них устанавливают также термосифонный фильтр для непрерывного обезвоживания и очистки масла. Для более надежного предохранения от окисления трансформаторы большой мощности выполняют герметизированными с полной изоляцией масла, находящегося в расширителе, от атмосферного воздуха. Это осуществляется с помощью подушки, образующейся из инертного газа (азота) и расположенной между поверхностью масла и гибкой растягивающейся мембраной — азотная защита. Трансформаторы с азотной защитой можно выполнять также и без расширителя.
Защита трансформатора от аварий. Для защиты от возможных аварий трансформаторы мощностью более 1000 кВ • А имеют специальные газовые реле, установленные в трубопроводе между основным баком и расширителем. При значительном выделении взрывоопасных газов, возникающих в результате разложения масла, реле автоматически выключает трансформатор, предупреждая развитие аварии. В этих трансформаторах устанавливают также выхлопную трубу, закрытую стеклянной мембраной. При внезапном повышении внутреннего давления образовавшиеся газы выдавливают мембрану и выходят в атмосферу, предотвращая деформацию бака.
Чтобы предотвратить появление высокого потенциала на обмотке НН при повреждении изоляции обмотки ВН, в трансформаторах, у которых обмотка НН имеет напряжение до 0,69 кВ, между этой обмоткой и заземленным баком включают пробивной предохранитель, который пробивается при напряжении 1000 В.

суббота, 18 августа 2012 г.

Электрические машины и микромашины

Jelektricheskie mashiny i mikromashiny
Название: Электрические машины и микромашины

Автор: Брускин Д.Э. Зохорович А.Е.

Формат: djvu

Страниц: 529

Издатель: Высшая школа

Описание

КЛАССИФИКАЦИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН
Электрические машины классифицируются по назначению, роду тока, принципу действия, мощности, частоте вращения.
Классификация по назначению. Электрические машины по назначению подразделяют на следующие виды.
Электромашинные генераторы преобразуют ме­ханическую энергию в электрическую. Их устанавливают на электрических станциях и различных транспортных уста­новках: автомобилях, самолетах, тепловозах, кораблях, пере­движных электростанциях и др. В ряде случаев генераторы используют в качестве источников питания в установках связи, устройствах автоматики, измерительной техники и пр.
Электрические двигатели преобразуют электри­ческую энергию в механическую; они приводят во вращение различные машины, механизмы и устройства, применяемые в промышленности, сельском хозяйстве, связи, на транспорте, в военном деле и быту. В современных системах автомати­ческого управления их используют в качестве исполни­тельных, регулирующих и программирующих органов.
Электромашинные преобразователи преобразуют переменный ток в постоянный и, наоборот, изменяют значения напряжения переменного и постоянного тока, частоту, число фаз и др. В последнее десятилетие роль электромашинных преобразователей существенно уменьшилась вследствие приме­нения статических полупроводниковых преобразователей.
Электромашинные компенсаторы осуществляют генерирование реактивной мощности в электрических уста­новках для улучшения энергетических показателей источни­ков и приемников электрической энергии.
Электромашинные усилители используют для управления объектами большой мощности посредством электрических сигналов малой мощности, подаваемых на их обмотки управления (возбуждения).
Электрические машины небольшой мощности до 600 Вт называют микромашинами. Их широко применяют в автома­тических устройствах и в электробытовых приборах. По назначению электрические микромашины автоматических устройств подразделяются на следующие группы.
Силовые микродвигатели приводят во вращение различные механизмы автоматических устройств, самопишу­щих приборов и пр.
Управляемые (исполнительные) двигатели пре­образуют подводимый к ним электрический сигнал в ме­ханическое перемещение вала, т. е. отрабатывают опреде­ленные команды.
Тахогенераторы преобразуют механическое вращение вала в электрический сигнал — напряжение, пропорциональ­ное частоте вращения вала.
Вращающиеся трансформаторы дают на выходе напряжение, пропорциональное той или иной функции угла поворота ротора, например синусу или косинусу этого угла или самому углу.
Машины синхронной связи (сельсины, магнесины) осуществляют синхронный и синфазный поворот или враще­ние нескольких механически не связанных между собой осей.
Микромашины гироскопических приборов (ги­роскопические двигатели, датчики угла, датчики момента) осуществляют вращение роторов гироскопов с высокой частотой и коррекцию их положения.
Электромашинные преобразователи и усили­тели преобразуют энергию.
Электрические микромашины первых двух групп часто называют силовыми, а третьей — пятой групп — информа­ционными.
Классификация по роду тока и принципу действия. Электри­ческие машины по роду тока делят на машины переменного и постоянного тока.
Машины переменного тока в зависимости от принципа действия и особенностей электромагнитной сис­темы подразделяют на трансформаторы, асинхронные, синх­ронные и коллекторные машины.
Трансформаторы широко применяют для преобразования напряжения: в системах передачи и распределения электрической энергии, в выпрямительных установках, устройствах связи, автоматики и вычислительной техники, а также при электричес­ких измерениях (измерительные трансформаторы) и функцио­нальных преобразованиях (вращающиеся трансформаторы).
Асинхронные машины используют главным образом в ка­честве электрических двигателей трехфазного тока. Простота устройства и высокая надежность позволяют применять их в различных отраслях техники для привода станков, грузоподъемных и землеройных машин, компрессоров, венти­ляторов и пр. В системах автоматического регулирования широко используют одно- и двухфазные управляемые асин­хронные двигатели, асинхронные тахогенераторы, а также сельсины.
Синхронные машины применяют в качестве генераторов переменного тока промышленной частоты на электрических станциях и генераторов повышенной частоты в автономных источниках питания (на кораблях, самолетах и т. п.). В элек­трических приводах большой мощности используют также синхронные электродвигатели. В устройствах автоматики широко применяют различные синхронные машины малой мощности (реактивные, с постоянными магнитами, гистерезисные, индукторные и пр.).
Коллекторные машины переменного тока используют сравнительно редко и главным образом в качестве электро­двигателей. Они имеют сложную конструкцию и требуют тщательного ухода. В устройствах автоматики, а также в разного рода электробытовых приборах применяют универ­сальные коллекторные двигатели, работающие как на посто­янном, так и на переменном токе.
Машины постоянного тока применяют главным образом в качестве электродвигателей в устройствах электро­привода, требующих регулирования частоты вращения в широ­ких пределах (железнодорожный и морской транспорт, прокатные станы, электротрансмиссии большегрузных авто­мобилей, грузоподъемные и землеройные машины, сложные металлообрабатывающие станки и пр.), а также в случаях, когда источниками электрической энергии для питания электродвига­телей служат аккумуляторные батареи (стартерные двигатели, двигатели подводных лодок, космических кораблей и т. п.).
Генераторы постоянного тока часто применяют для питания устройств связи, зарядки аккумуляторных батарей, в качестве основных источников питания на транспортных установках (автомобилях, самолетах, тепловозах, пассажирс­ких вагонах). Однако в последнее время генераторы постоян­ного тока заменяют генераторами переменного тока, работа­ющими совместно с полупроводниковыми выпрямителями.
В системах автоматического регулирования машины посто­янного тока широко используют в качестве электромашинных усилителей, исполнительных двигателей и тахогенераторов.