зертханалық жұмыс. 12-13 зерт жұмыс. 1213 зертханалы жмыс
 Скачать 1.04 Mb.
|
|
№ 12-13 зертханалық жұмыс АППАРАТТАРДЫҢ ТОК ӨТКІЗГІШ БӨЛІКТЕРІН ЖҮКТЕМЕЛЕРДІҢ ЖҰМЫС ТОКТАРЫМЕН ҚЫЗДЫРУ 12.1. Жұмыс мақсаты Электр қондырғыларының ток өткізгіш бөліктері мен электр беру желілерінің сымдары алюминийден, алюминий-болаттан, болаттан, ал электр аппараттары мыс пен оның қорытпаларынан жасалады. Ток өткізгіш бөліктер мен құрылғылар арқылы токты жобалау кезінде олардың кедергісінде энергия жоғалады. Барлық жоғалған энергия жылуға айналады және қоршаған орта температурасынан жоғары өткізгіштер мен құрылғыларды қыздырады. Ток өткізгіш бөліктерді қыздырудың ең жоғары температурасы "Электр қондырғыларын орнату ережелерінде" (ЭҚЕ) көрсетілген нақты мәндермен шектелген. Электр қондырғылары ағып жатқан кезде олардың жабдықтарын таңдау қыздыру арқылы жүзеге асырылады. Пайдалану кезінде нақты жұмыс режимдерінде және қоршаған орта жағдайында ағып жатқан токтардың белгілі шамаларында ток өткізгіш бөліктердің қыздыру тақырыбын анықтау қажет. Осыған байланысты жұмыстың мақсаты жүктемелердің жұмыс токтары ағып жатқан кезде оқшауланбаған өткізгіштерді қыздыру процесін зерттеу болып табылады. 12.6. Қысқаша теориялық мәліметтер 12.6.1. Айнымалы ток кезінде өткізгіштердегі шығындар Айнымалы ток өткізгіші арқылы ағып жатқанда, оның айналасында және ішінде айнымалы магнит ағыны пайда болады. Бұл ағын өткізгіштің өзінде қолданылатын кернеуге қарама-қарсы бағытталған электр қозғаушы күшті (ЭМӨ) тудырады. Өткізгіштің орталық қабаттары сыртқы қабаттарға қарағанда үлкен магнит ағынымен жабылған. Мұнда қарсы бағытталған ЭҚК сыртқы қабаттарға қарағанда үлкен болады. Осы қабаттар арқылы өтетін токтың кедергісі сыртқы қабаттарға қарағанда үлкен болады. Бұл ішкі қабаттардағы ток тығыздығының төмендеуіне, токтың өткізгіштің бетіне ығысуына және ток ағынына кедергінің жоғарылауына әкеледі. Токтың өткізгіштің беткі қабаттарына ауысу құбылысы беттік эффект деп аталады. Оның өлшемі-Кпэ-нің(поверхностный эффект) беттік әсерінің коэффициенті  =  (12.1)Кпэ коэффициенті токтың жиілігіне, өткізгіштің материалының кедергісі мен магнит өткізгіштігіне, оның пішіні мен өлшемдеріне тәуелді. Нақты жағдайларда Кпэ өлшемдері эксперименттер деректері бойынша құрылған графиктер мен номограммалар бойынша анықталуы мүмкін. Сур.12.1 тік бұрышты және дөңгелек қималардың алюминий өткізгіштеріндегі Кпэ анықтау үшін қисықтар келтірілген. Көрсетілгендей сур.12.1, өткізгіштің B/h немесе t/D қатынасы неғұрлым аз болса,соншалықты Кпэ аз. Өткізгіштің көлденең қимасы ұлғайған сайын беттік әсер коэффициенті артады. Қатты төртбұрышты және дөңгелек қималы өткізгіштер үшін пәк құбырлар мен жалпақ шиналарға қарағанда әлдеқайда көп. Өткізгіш материалды үнемдеу тұрғысынан электр қондырғылары мен электр құрылғыларының ток өткізгіш бөліктері Кпэ 1,1 – 1,6 мәнінен аспайтындай етіп қабылданады. Өткізгіштің көлденең қимасы бойынша айнымалы токтың біркелкі бөлінбеуі сонымен қатар токпен қатар орналасқан өткізгіштің магнит ағынының әсерінен пайда болады. Бұл құбылыс жақындық эффектісі(эффект близости) деп аталады және каб жақындық эффектінің коэффициентімен сипатталады.  =  (12.1)Мұндағы, Rа2-басқа ток өткізгіштеріне жақын орналасқан өткізгіштің белсенді кедергісі; Rа1-оқшауланған өткізгіштің белсенді кедергісі.  а). Тік бұрышты қималы шиналардағы беттік әсердің коэффициентін анықтауға арналған қисықтар  б). Дөңгелек қималы құбырлардағы беттік әсердің коэффициентін анықтауға арналған қисықтар 12.1 сурет Кэб коэффициенті токтың жиілігіне, электр кедергісіне және материалдың магнит өткізгіштігіне, өткізгіштің пішіні мен көлденең қимасына, өткізгіштер арасындағы қашықтыққа, олардағы токтардың бағыты мен фазасына тәуелді. Қимасы 10×100 мм болатын алюминийден жасалған екі жалпақ параллель өткізгіштер үшін олардың арасындағы қашықтыққа (Δ) байланысты Кэб 12.2-сурет бойынша анықталуы мүмкін. 12.2-суреттен Кэб жалпақ өткізгіштердің бір-біріне қатысты орналасуына байланысты және олардың арасындағы қашықтық ұлғайған сайын күрт төмендейді. 2h-ге тең болғанда, Кэб 1-ге жақын. Жалпы жағдайда өткізгіштің белсенді кедергісі беттік эффект пен жақындық әсерін ескере отырып анықталады: Rа К пэ Кэб R0 Кд R0, ( 12.3) Ферромагниттік өткізгіштерде беттік әсер мен жақындық әсері өте айқын көрінеді. Бұл болаттың магнит өткізгіштігінің үлкен мөлшеріне және оның магнит өрісінің күшіне сызықтық емес тәуелділігіне байланысты. Осыған байланысты электр қондырғыларындағы Болат өткізгіштер шектеулі қолданылады. Осылайша, айнымалы токтағы температурасы бар өткізгіштегі шығындар: PI2Rа 12.2. Ұзақ жұмыс режимінде біртекті өткізгішті қыздыру Ұзақ жұмыс режимінде тұрақты ток өткізгіш арқылы ұзақ уақыт өтеді. Өткізгіштегі энергия шығыны жылуға айналады және оны қоршаған орта температурасынан жоғары қыздырады. Өткізгіштің температурасы шығарылатын жылу мөлшері мен оның шығарылу қарқындылығы, сондай-ақ өткізгіштің жылу сіңіру қабілеті арасындағы байланысқа байланысты.  Сур.12.2. Екі алюминий шиналардың бір-біріне қатысты әртүрлі орналасуы кезіндегі жақындық әсерінің коэффициенті Кез келген уақыт моменті үшін жылу балансының теңдеуі келесі формада болады: Pdt MCd KF dt , (12.5) мұндағы dt-ток ағымының уақыты, с; M-өткізгіштің салмағы, кг; C-өткізгіштің меншікті жылу сыйымдылығы, Дж/ (кг * К); Электротермиялық процестің жоғары қарқындылығында T1 уақыт тұрақтысы анықталған өрнек бойынша анықталады
Қысқа тұйықталу тогының өткізгіші арқылы ағып кеткен жағдайда өрнек бөлімі (12.9) 0-ге, ал тұрақты қыздыру – шексіздікке. Сондықтан өткізгіштің қыздыру температурасы 2 немесе 3-ке ұқсас қисықтарда жоғарылайды (суретте.12.3) шексіздікке дейін және өткізгіштің балқуына дейін. Ток өшірілген кезде өткізгіш салқындатылады. Бұл жағдайда жылу балансының теңдеуі келесідей болады: MСd KF dt 0. Осылайша, электр қондырғылары мен электр жабдықтарының ток өткізгіш бөліктері ұзақ жұмыс режимінде белгіленген температураға жетеді. Электр қондырғысының ұзақ және сенімді жұмысын қамтамасыз ету үшін белгіленген температураның шамасы ұзақ жол берілетін мәндерден (ЭҚЕ бойынша) аспауы тиіс. Өткізгіштің қоршаған ортаның стандартты температурасында ( ос ) шекті рұқсат етілген температураға дейін қызған ток мәні рұқсат етілген немесе номиналды мән деп аталады.  Оқшауланған өткізгіш арқылы ток ағып жатқанда, жылу беру оқшаулау арқылы жүзеге асырылады. Жылу ағыны оқшаулау қабатының кедергісін жеңуі керек. Нәтижесінде, бірдей ток кезінде оқшауланған өткізгіштің температурасы сол секцияның оқшауланбаған өткізгішіне қарағанда жоғары болады. Сондықтан оқшауланған өткізгіштердің рұқсат етілген токтары оқшауланбағаннан аз болады. 12.3. Қысқа мерзімді және қайта қысқа мерзімді жүктеме кезінде өткізгішті қыздыру және салқындату Электр станциясының, қосалқы станцияның немесе электр қондырғысының жеке қосылуының ұзақ жұмыс режимінде жұмыс токтары тәулік ішінде жүктеме кестесіне сәйкес өзгереді. Жүктеме өзгерген кезде өткізгіштерде қуаттың жоғалуы да өзгереді. Өткізгіштің температурасы жаңа ток мәніне сәйкес келетін бір тұрақты мәннен екіншісіне өзгеретін өтпелі процесс бар (суретті қараңыз.12.4 қисық 6). Ұзақ мерзімді режимнен басқа, электр қондырғылары қысқа мерзімді және қысқа мерзімді режимдерде жұмыс істей алады. Қысқа мерзімді режим уақыт бойынша шағын жұмыс кезеңдерімен (tн) және электр қабылдағыштарды желіден ажыратумен ұзақ үзілістермен (tп) сипатталады. Сонымен қатар, жұмыс кезеңінде өткізгіштің жылу температурасының қоршаған орта температурасынан асып кетуіне белгіленген мәнге жетуге уақыт жоқ (суретті қараңыз.12.4 қисық 1). Үзіліс кезінде өткізгіштің қоршаған орта температурасына дейін салқындауға уақыты бар. Өткізгішті тиімді пайдалану үшін қысқа мерзімді Imax режиміндегі максималды жүктеме тогының мәні.кр жұмыс кезеңінің соңында өткізгіштің температурасы рұқсат етілген мәнге жететіндей болуы керек (сурет.12.4 қисық 2). Демек, қысқа мерзімді режимдегі жүктеме тогының шекті мәні Idop-қа қарағанда үлкен. ұзақ режим үшін. Бұл жағдайда шамадан тыс жүктеме коэффициенті:  мұндағы max-Imax тогының мәніне сәйкес келетін өткізгіштің тұрақты қызып кетуі.(суретті қараңыз.12.4).  Рис.12.4. Кривые процесса нагревания и охлаждения проводника при кратко-временном режиме работы Қайта-қысқа мерзімді режимде қондырғының қысқа мерзімді жұмыс кезеңі (tн) үзілістермен (tп) кезектеседі. Бұл ретте жұмыс кезеңдері ұзақ емес (МЕМСТ бойынша 4 минутқа дейін) және өткізгіштің температурасы белгіленген мәнге жетпейді. Үзіліс кезінде (ГОСТ tн + tп =10 мин) өткізгіштің қоршаған орта температурасына дейін салқындауға уақыты жоқ (суретті қараңыз.12.5). Көп реттік циклдар нәтижесінде өткізгіштің максималды температурасы жүктеме тогының мәні бірдей ұзақ режимде (қисық 1 сурет.12.5). Осыған байланысты, осы режимдегі токты ұзақ режимдегі токтан асып кетудің тиісті коэффициенті КІпв :   Сур.12.5. Қайта қысқа мерзімді жұмыс режимінде өткізгішті қыздыру және салқындату процесінің қисықтары 12.4. Бақылау сұрақтары 1. Неліктен жалпақ, құбырлы немесе шұңқырлы шиналар айнымалы токқа қолданылады? 2. Қосымша шығындар коэффициенті дегеніміз не? Ол неден тәуелді және ол қалай анықталады? 3. Біртекті өткізгішті ұзақ режимде қыздыру процесі туралы айтып беріңіз. 4. Тұрақты қыздыру дегеніміз не, ол не байланысты және оны қалай анықтауға болады? 5. Өткізгіштің (аппараттың) рұқсат етілген (номиналды) тогы нені білдіреді және ол қалай анықталады? 6. Оқшауланбаған шиналар қандай мақсатта боялған? 7. Электр қондырғысының қысқа мерзімді және қайталанатын қысқа мерзімді режимдерінің максималды токтары қалай анықталады? 8. Оқшауланбаған өткізгіш қысқа тұйықталу тогы кезінде қалай қызады? 9. Өткізгіштің температурасы ұзақ жұмыс режимінде (токтың жоғарылауымен немесе төмендеуімен) өзгерген кезде қалай өзгереді? 10. Оқшауланған сымдарды жүктеме токтарымен қыздыру ерекшелігі неде? 12.5. Литература Электрическая часть станций и подстанций / Под ред. А.А.Васильева. –М.: Энергоатомиздат, 1990. –С. 38-412. Руцкий А.И. Электрические станции и подстанции. –Мн.: Вы- шэйшая школа, 1976. –С. 28-51. Теория электрических аппаратов / Под ред. Г.Н.Александрова. –М.: Высшая школа, 19812. –С. 5-14, 29-36. |