Электрические и электронные аппараты: Программа курса, конспект лекций, вопросы экзаменационных билетов, задачи

“Электрические и электронные аппараты”

(Программа курса, конспект лекций, вопросы экзаменационных билетов, задачи, примеры решения задач, задания на курсовое и дипломное проектирование методические указания, перечень рекомендуемой учебной и методической литературы)

Общие понятия, назначение и области использования электрических и электронных аппаратов в устройствах электромеханики. Электрические контакты, токоведущие части и их нагрев.

Тема 1. Введение.

Определение понятия “электрический аппарат”. Назначение и классификация электронных и электрических аппаратов, требования, предъявляемые к ним. Условно-графическое обозначение основных типов аппаратов. Примеры включения электрических и электронных аппаратов (Э и ЭА) в принципиальные электрические схемы сильноточных и слаботочных электрических цепей.

Тема 2. Электродинамические усилия в электрических аппаратах.

Методы расчета электродинамических усилий. Усилия и моменты, действующие на элементы Э и ЭА  при работе в цепях постоянного и переменного тока. Расчет динамической стойкости шин. 

 Тема 3. Нагрев электрических аппаратов.

Уравнение теплового баланса. Способы передачи тепла. Потери в Э и ЭА. Нагрев аппаратов в установившихся и переходных процессах и в режиме короткого замыкания. Термическая стойкость Э и ЭА. Тепловой расчет элементов аппаратов.

Тема 4. Электрические контакты.

 Материалы и конструкция контактов. Контактное сопротивление. Режимы работы контактов. Износ контактов и факторы, влияющие на износ. Расчет контактов аппарата.

Физические основы и процессы при отключении электрической цепи.

Тема 5. Электрическая дуга.

Свойства дугового разряда. Вольтамперные характеристики электрической дуги. Условия стабильного горения и гашения дуги. Особенности гашения дуги постоянного и переменного тока при различном характере нагрузки в высоковольтных и низковольтных цепях. Восстановление электрической  прочности воздушного промежутка. Конструкция дугогасительных устройств переменного и постоянного тока в аппаратах до и выше 1000 В. Расчет скорости восстановления напряжения.

Приводы контактных электрических аппаратов.

Тема 6. Электромагнитный привод.

Классификация приводов ЭА. Кинематическая схема. Магнитные цепи электромагнитов постоянного и переменного тока. Требования к материалам магнитных цепей. Обмотки электромагнитов. Динамика работы и время срабатывания аппарата. Способы ускорения и замедления движения якоря при срабатывании и отпускании электромагнита. Привод с постоянными магнитами. Расчет магнитной цепи аппарата.

Тема 7.  Краткие сведения о соленоидных, электродвигательных, пружинных, грузовых приводах.

Принцип действия и кинематические схемы контактных аппаратов с соленоидным, электродвигательным, пружинным и грузовым приводом. Преимущества и недостатки приводов.   Примеры конструкции соленоидных и электродвигательных приводов. 

Бесконтактные электрические аппараты.

Тема 8. Бесконтактные электрические аппараты на основе ферромагнитных материалов.

Общая характеристика, принцип действия и классификация бесконтактных аппаратов. Материалы магнитопроводов магнитных усилителей. Принцип работы дросселя насыщения. Магнитные усилители и использование их в электротехнике. Магнитные усилители с самоподмагничиванием. Трансформаторы тока и напряжения. Расчет дросселя насыщения и трансформатора тока.

Тема 9. Электронные аппараты.  

Определение, классификация и характеристика элементной базы электронных аппаратов. Режимы работы, способы коммутации, схемные решения и основы расчета и выбора элементной базы простейших сильноточных электронных ключей на базе SCR-,GTO-,IGCT-тиристоров и IGBT-транзисторов в коммутирующих и регулирующих аппаратах.

Последовательное и параллельное включение полупроводниковых приборов. Защита полупроводниковых аппаратов от перенапряжений, чрезмерного нарастания тока при включении, тока короткого замыкания. Расчет элементов электронных аппаратов и защищающих их цепей.

Тема 10. Гибридные аппараты.

Коммутационные и защитные контактно-полупроводниковые аппараты: схемные решения, принцип работы. Коммутирующие комбинированные аппараты на основе воздушных выключателей, с предвключаемым резистором, токоограничивающие.

Конструктивное исполнение электрических и электронных аппаратов.

Тема 11. Коммутационные аппараты низкого и высокого напряжения.

Рубильники, переключатели, разъединители, отделители, короткозамыкатели: назначение, кинематические схемы, принцип работы. Реле (электромагнитные, электромеханические, тепловые, герконовые), контакторы,  пускатели: назначение, кинематические схемы, особенности  работы.

Тема 12. Пускорегулирующие аппараты низкого и высокого напряжения.

Контроллеры, командоаппараты, реостаты, реакторы, электрические муфты управления (электромагнитные, фрикционные, гистерезисные): назначение, характеристики, принцип работы. Расчет реостатов и реакторов.