Spkb-optics.ru

СПКБ Оптик
18 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Реферат тему воздушные выключатели

Реферат. Вакуумные выключатели

Департамент образования Вологодской области

бюджетное профессиональное образовательное учреждение

Вологодской области «Череповецкий металлургический колледж

имени академика И.П. Бардина»

Специальность 13.02.11 «Техническая эксплуатация обслуживание электрического и Электромеханического оборудования»

Реферат по теме:
Вакуумные выключатели

Реферат разработал: Бутусов Д. С.,

Руководитель: Шеинцева М.Н.

преподаватель БПОУ ВО «ЧМК»

Особенности контроля и управления вакуумными выключателями. 7

Первые разработки вакуумных выключателей были начаты в 30-е годы XX века, действующие модели могли отключать небольшие токи при напряжениях до 40 кВ. Достаточно мощные вакуумные выключатели в те годы так и не были созданы из-за несовершенства технологии изготовления вакуумной аппаратуры и, прежде всего, из-за возникших в то время технических трудностей по поддержанию глубокого вакуума в герметизированной камере.

Для создания надежно работающих вакуумных дугогасительных камер, способных отключать большие токи при высоком напряжении электрической сети, потребовалось выполнить обширную программу исследовательских работ. В ходе проведения этих работ примерно к 1957 г. были выявлены и научно объяснены основные физические процессы, происходящие при горении дуги в вакууме.

Переход от единичных опытных образцов вакуумных выключателей к их серийному промышленному производству занял ещё два десятилетия, поскольку потребовал проведения дополнительных интенсивных исследований и разработок, направленных, в частности, на отыскание эффективного способа предотвращения опасных коммутационных перенапряжений, возникавших из-за преждевременного обрыва тока до его естественного перехода через нуль, на решение сложных проблем, связанных с распределением напряжения и загрязнением внутренних поверхностей изоляционных деталей осаждавшимися на них парами металла, проблем экранирования и создания новых высоконадежных сильфонов и др.

В настоящее время в мире налажен промышленный выпуск высоконадежных быстродействующих вакуумных выключателей, способных отключать большие токи в электрических сетях среднего (6, 10, 35 кВ) и высокого напряжения (до 220 кВ включительно).

Устройство и принцип действия

Вакуумные выключатели предназначены для совершения коммутационных операций в электроснабжающих сетях высокого напряжения. Конструктивно вакуумный выключатель состоит из трех отдельных полюсов или колонок (по одной на каждую фазу). Все колонки устанавливаются на одном приводе посредством опорного изолятора из полимера, фарфора или текстолита. У каждой из них имеются два вывода для подключения ошиновки.

Устройство вакуумного выключателя.

Из картинки ниже видно, что внутри устройство состоит из двух контактов, подведенных под соответствующие потенциалы полюсов. Один из них выполняется подвижным, второй стационарным, как и в других типах выключателей. Силовые контакты вакуумного выключателя располагаются внутри герметичной камеры, способной сохранять вакуум в течении длительного периода времени (несколько десятков лет). Для чего в состав камеры включаются специальные металлические сплавы и керамические добавки. Именно этот элемент стал камнем преткновения для реализации такого выключателя в 30-е годы прошлого века.Современные технологии предоставляют возможность сохранения вакуума внутри емкости, в том числе, с учетом динамических нагрузок, которые ей приходится претерпевать во время коммутаций. Для постоянного поддержания состояния сильно разреженной газовой среды, внутри вакуумной камеры, устройство комплектуется сильфонным компонентом. Он исключает возможность проникновения воздуха или другого газа внутрь вакуумной камеры при перемещении подвижного контакта.

Принцип гашения электрической дуги.

При разрыве контактов между поверхностями возникает ионизация пространства. Если в воздушных выключателях с методом электромагнитного дутья эту ионизацию искусственно растягивают на несколько метров, а в элегазовых и масляных выключателях стараются погасить диэлектрическим материалом, то в вакуумных применяется другая технология. Основной принцип основан на том, что в идеальном вакууме отсутствует какое-либо вещество, способное к выделению заряженных частиц. Поэтому в момент разделения контактов, из-за разности потенциалов, единственным источником ионизации являются пары раскаленного металла.

Они продолжают движение между контактными поверхностями, но при переходе синусоиды электрического тока через ноль, заряженные частицы утрачивают энергию для ионизации и перемещения, их место быстро занимает пустое пространство с высокой электрической прочностью и дуга рвется. Ионы металлов примыкают к ближайшей поверхности – контактам или стенкам камеры. Такой принцип действия позволяет сократить время на прекращение горения дуги и предоставляет ряд преимуществ, в сравнении с другими типами коммутационных аппаратов. Но чрезмерные коммутационные перенапряжения могут привести к деформации поверхности, что будет препятствовать нормальному замыканию контактов, увеличит переходное сопротивление и вызовет перегрев внутри вакуумной камеры.

Способы передачи тепла

Как известно, все вещества состоят из мельчайших частиц — молекул. Молекулы находятся в постоянном хаотическом движении. Сильнее всего это движение в газах.

Движущиеся молекулы обладают кинетической энергией, и тепло — это сумма кинетических энергий всех молекул. Чем выше температура тела, тем интенсивнее движутся в нём молекулы.

Передать тепло от одного тела к другому значит заставить «медленные» молекулы в одном теле двигаться быстрее за счёт энергии «быстрых» молекул другого тела. Сделать это можно различными способами.

Читать еще:  Характеристики автоматических выключателей авв tmax

Физика в авиации

  • Андикаев Сергей Павлович
  • Руководитель: Ирхина Елена Юрьевна

Цель работы: выяснить как физические явления в небе связаны с авиацией и узнать их значение и влияние.
Актуальность работы: работа авиации не осуществима без физических явлений.
Необходимо узнать все плюсы и минусы влияния этих явлений.

Задачи:
1. Изучить 3 взаимосвязанных физических явления.
2. Объяснить их с научной точки зрения.
3. Исследовать историю открытия явлений.
4. Провести анализ полученных данных.

Эти строки о Пёрышкине Александре Васильевиче – советском физике, кандидате педагогических наук, профессоре, авторе первого стабильного учебника физики для школы, созданного в 30-х годах прошлого века. Все поколения советских школьников учились и учатся «по Пёрышкину» — по книгам, написанным им лично или в соавторстве. Что за наука эта физика, которой Александр Васильевич посвятил всю свою жизнь?

Физика на сегодняшний день одна из самых древних наук естественно-научного цикла, упоминания о которой встречаются ещё у древнегреческого учёного Аристотеля (6 век до н. э.). Но в тоже время классические законы физики считаются основой всего современного естествознания.

Физику можно назвать наукой о природе в самом общем смысле этого слова. Она изучает вещество или материю, энергию, общие виды взаимодействия сил природы.

Оглянемся вокруг себя и поймём, что физические явления окружают нас с детства, что мы многие физические знания о мире приобретаем наряду с обычным житейским опытом.

Уже давно человек освоил землю, изучил океан и устремил свой взгляд в небо. А там великое множество чего-то нового, необычного: тучи и облака, радуга и северное сияние, солнце и луна, гром и молния. То есть там, в голубом небе, существуют всё те же физические явления: механические, тепловые, электрические, световые и другие. И очень хочется понять, связаны ли физические явления с авиацией?

Цель работы: выяснить как физические явления в небе связаны с авиацией и узнать их значение и влияние.

Актуальность работы: работа авиации не осуществима без физических явлений. Необходимо узнать все плюсы и минусы влияния этих явлений.

  1. Изучить 3 взаимосвязанных физических явления.
  2. Объяснить их с научной точки зрения.
  3. Исследовать историю открытия явлений.
  4. Провести анализ полученных данных.

В наше время авиация развивается всё более быстрыми темпами, поэтому в своей работе я хочу рассмотреть 3 наиболее распространенных физических явления, с которыми приходится иметь дело современным авиаторам – это подъёмная сила, конденсация и кристаллизация.

Подъёмная сила

На данный момент создано множество различных летательных аппаратов: самолеты, воздушные шары, планеры, аэропланы и др. Но условие для осуществления полета любых летательных аппаратов общее — они должны преодолевать силу земного притяжения, т. е. в процессе полета создавать подъемную силу, превышающую силу притяжения Земли.

Всего существует 3 основных принципа создания подъёмной силы: реактивный, аэростатический и аэродинамический. Последний принцип является самым распространённым. Он характерен для летательных аппаратов тяжелее воздуха, а именно для самолётов различного типа. Его суть в том, что подъемная сила создается несущими поверхностями, в основном крылом, при перемещении самолета относительно воздуха в результате работы двигательной установки.

В 1505 году великий Леонардо да Винчи писал: «… когда птица находится в ветре, она может держаться в нём без взмахов крыльями, ибо ту же роль, которую при неподвижном воздухе крыло выполняет в отношении воздуха, выполняет движущийся воздух в отношении крыльев при неподвижных крыльях» [Ссылка 4].

Из этой идеи следует: чтобы полететь, не нужно размахивать крыльями, нужно заставить их двигаться относительно воздуха. Для этого крылу с помощью двигательной установки сообщают горизонтальную скорость, благодаря которой крыло и воздух начнут взаимодействовать с образованием подъёмной силы.

Тем не менее, величина подъёмной силы зависит не только от взаимодействия между крылом и воздухом. Она также зависит от угла, под которым воздух дует на крыло. Этот угол называется углом атаки и чем он больше, тем больше подъёмная сила. Однако, если на плоскую пластину под небольшим углом действует набегающий поток воздуха, то помимо подъёмной силы, старающейся поднять пластину, возникает сила сопротивления, пытающаяся «сдуть» её назад.

Получается, что чем больше угол атаки, тем больше и подъёмная сила, и сила сопротивления. Так каким же должен быть угол атаки, чтобы эти силы находились в эффективном балансе? Ещё в 80-х годах XIX века учёные выяснили, что оптимальный угол атаки для плоского крыла лежит в пределах от 2 до 9 градусов. Если угол сделать меньше, то подъёмной силы будет недостаточно для совершения полёта, а если больше, то сопротивление будет настолько большим, что крыло будет выполнять роль паруса.

Читать еще:  Подключение двухклавишного выключателя три провода

Также большое значение для величины подъёмной силы имеет форма крыла. Ещё очень давно люди заметили, что у птиц крылья не плоские, а в тех же 1880-х годах английский физик Горацио Филлипс провёл эксперименты в аэродинамической трубе и доказал, что аэродинамическое качество выпуклой пластины значительно больше, чем плоской. Почему же так происходит? Представьте, что вам удалось сделать крыло, у которого нижняя поверхность плоская, а верхняя — выпуклая. Поток воздуха, набегающий на переднюю кромку крыла, делится на две части: одна обтекает крыло снизу, другая — сверху. Обратите внимание, что сверху воздуху приходится пройти путь несколько больший, чем снизу, следовательно, сверху скорость воздуха будет тоже чуть больше, чем снизу. Однако, согласно закону Бернули давление газа, протекающего по поверхности, выше там, где скорость его движения меньше, и наоборот: там, где скорость больше, давление меньше. Следовательно, давление воздуха под крылом оказывается выше, чем над ним, что и влечет появление подъёмной силы.

Подъёмная сила – это сила, возникающая при перемещении несущей поверхности относительно воздуха и направленная на преодоление силы притяжения, а также зависящая от формы крыла и его угла атаки. Она является неотъемлемой частью современной авиации, так как без неё ни один авиатранспорт не сможет взлететь, не говоря о совершении авиаперелётов.

Конденсация

Конденсация паров — переход вещества в жидкое или твёрдое состояние из газообразного [Ссылка 5]. В авиации это физическое явление больше известно, как конденсационный след или эффект Прандтля-Глоерта.

Эффект Прандтля – Глоерта — явление, заключающееся в конденсации атмосферной влаги позади объекта, движущегося на околозвуковых скоростях. Чаще всего наблюдается у самолётов. Эффект назван в честь немецкого физика Людвига Прандтля и английского физика Германна Глоерта [Ссылка 2].

Существует распространённое заблуждение, что возникновение облака из-заэффекта Прандтля — Глоерта означает, что именно в этот момент самолёт преодолевает «звуковой барьер». На самом деле, проявление этого эффекта зависит не только от скорости самолёта, но и от температуры и влажности воздуха. В условиях нормальной или слегка повышенной влажности облако образуется только при скоростях, близких к скорости звука. В условиях очень высокой влажности эффект можно наблюдать и на намного более низких скоростях.

Сама конденсация происходит только при условии, что количество водяного пара превышает то количество, которое необходимо для насыщения. Эти условия определяются точкой росы – температурой, при которой водяной пар, содержащийся в воздухе, достигает насыщения при данной удельной влажности и постоянном давлении. Степень насыщения характеризуется относительной влажностью – процентным отношением количества водяного пара, содержащегося в воздухе, к количеству, которое требуется для насыщения. Кроме этих условий, необходимо еще и наличие центров конденсации.

При температуре до −30. −40 °C водяной пар при конденсации переходит в жидкую фазу, при температуре ниже −30. −40 °C водяной пар превращается сразу в ледяные кристаллы, минуя жидкую фазу.

Существуют две основные причины возникновения условий для конденсации и появления следа. Первая — повышение влажности воздуха, когда к атмосферному водяному пару добавляется водяной пар, содержащийся в отработанных газах авиационного двигателя в результате сгорания топлива. Это повышает точку росы в ограниченном объеме воздуха, за двигателями. Если точка росы становится выше температуры окружающего воздуха, то по мере остывания отработанных газов избыточный водяной пар конденсируется. Количество водяного пара, выбрасываемого двигателем, зависит от его мощности и режима работы. Вторая причина — понижение температуры воздуха в результате падения его давления над крылом и внутри вихрей, возникающих при обтекании различных частей самолета. Наиболее интенсивные вихри образуются на краях крыла и выпущенных закрылков. Если при этом температура опускается ниже точки росы — избыток атмосферного водяного пара конденсируется в области над крылом и внутри вихрей. Степень понижения давления и температуры зависят от таких параметров, как масса летательного аппарата, коэффициент подъемной силы, величина индуктивного сопротивления и др. Часто наблюдаются следы, образованные в результате комбинации этих двух причин. Образованию конденсационного следа также способствуют центры конденсации в виде частиц не сгоревшего или не полностью сгоревшего топлива.

Таким образом, возможность появления, вид, и время существования конденсационного следа зависят от влажности и температуры атмосферного воздуха. При низкой влажности и относительно высокой температуре след может отсутствовать вовсе, так как при таких условиях водяной пар не достигает состояния перенасыщения. Чем выше влажность и ниже температура, тем больше водяного пара конденсируется, и тем медленнее происходит испарение, следовательно — след насыщеннее и длиннее. А при относительной влажности, близкой к 100 % и низкой температуре, конденсируется наибольшее количество водяного пара, а поскольку высокая влажность препятствует испарению частиц следа, то это влечет образование конденсационных следов, которые могут существовать в течении большого отрезка времени, нередко превращаясь в перистые или перисто-кучевые облака.

Читать еще:  Выключатель автоматический трехполюсный 63а iek

В современной авиации явление конденсации является едва ли не самым распространённым, потому что большинство самолётов совершают полёты на скоростях, близких к сверхзвуковым. Единственное, что требуется для появления конденсационного следа – это подходящие погодные и климатические условия.

Кристаллизация

Кристаллизация — процесс образования кристаллов из газов, растворов, расплавов или стёкол [Ссылка 5]. Кристаллизацией называют также образование кристаллов с данной структурой из кристаллов иной структуры. Кристаллизация начинается при достижении некоторого предельного условия, например, переохлаждения жидкости или перенасыщения пара, когда практически мгновенно возникает множество мелких кристалликов — центров кристаллизации. Кристаллики растут, присоединяя атомы или молекулы из жидкости или пара.

В авиации явление кристаллизации наиболее ярко представлено таким процессом, как обледенение. Обледенение — отложение льда на обтекаемых частях самолета, силовых установках и внешних деталях его специального оборудования при полете в воздухе, содержащем переохлажденные капли воды [Ссылка 3]. Всего существует 3 вида обледенения:

Первый тип — это так называемое сублимационное обледенение. В этом случае происходит превращения водяных паров в лёд на поверхности обшивки летательного аппарата, минуя жидкую фазу. Обычно это происходит, когда воздушные массы, насыщенные влагой, контактируют с сильно охлажденными поверхностями. Это, например, возможно, если на поверхности уже имеется лед, либо, если самолет быстро теряет высоту, перемещаясь из более холодных верхних слоев атмосферы в более нагретые нижние, сохраняя тем самым низкую температуру обшивки. Образовавшиеся в этом случае кристаллы льда непрочно держатся на поверхности и быстро сдуваются набегающим потоком [Ссылка 1].

Второй тип — так называемое сухое обледенение. Это оседание уже готового льда, снега или града при пролете самолета через кристаллические облака, которые охлаждены настолько, что влага в них содержится в замороженном или кристаллическом виде. Такой лед обычно на поверхности не удерживается, а сразу сдувается и не приносит вреда.

Третий тип — обледенение, при котором капли воды замерзают непосредственно на обшивке летательного аппарата. Этот вид наиболее часто встречается, и, сам по себе, наиболее опасен для эксплуатации летательных аппаратов.

Однако, для того, чтобы вода все-таки замерзла, то есть кристаллизовалась, кроме необходимой температуры нужна дополнительная энергия для формирования центров кристаллизации. Эта энергия берется за счет дополнительного охлаждения воды, иначе говоря ее переохлаждения. То есть вода уже становится переохлажденной с температурой ощутимо ниже нуля. Теперь образование центров кристаллизации и, в конечном итоге, превращение ее в лед, может произойти либо самопроизвольно, либо при наличии в воде примесей, либо при каком-нибудь внешнем воздействии, например, сотрясении.

Несмотря на огромный скачок в развитии авиации явление кристаллизации, а именно обледенение, все ещё представляет опасность для самолётов, ведь зачастую лёд может образовываться на механизмах, поломка которых может привести к крушению самолёта.

  1. Подъемная сила, необходимая для компенсации силы тяжести самолета, определяется разностью сил гидродинамического давления на верхнюю и нижнюю поверхность крыла;
  2. При проектировании самолета выбор формы крыла (кривизны его поверхности) определяется величиной скорости обтекания поверхности воздухом, а также, углом его атаки;
  3. По конденсационному следу самолета, зная его скорость, можно судить о температуре воздуха на высоте перемещения самолета;
  4. При эксплуатации самолета необходимо принимать меры по разрушению центров кристаллизации воды на его поверхности.

Типы изоляторов по назначению

Кроме деления изоляторов по материалу изготовления, есть типы изоляторов по назначению. Это изоляторы:

  • Штыревые;
  • Подвесные;
  • Опорные;
  • Проходные;
  • Стержневые.

Изоляторы штыревые (ИШ)

С помощью штыревых изоляторов неизолированные провода АС и изолированные провода СИП-3 крепят к траверсам опор.

Подвесные изоляторы (ПС, ПСД, ПСВ)

Данные изоляторы подвешивают на опоры ВЛЭП для крепления методом подвеса проводов и кабелей. Чаще изготавливают из закалённого стекла.

Изоляторы опорные (ИО, ИОР, СА, ОНШП)

Данные изоляторы используют в распределительных установках и другом электрооборудовании для закрепления токопроводящих элементов. Работают на участках от 6 до 35 кВ.

Проходные изоляторы (ИП, ИПУ)

При необходимости провести провод или шину через стену, например, на вводе в подстанцию, используют проходные изоляторы.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector