Составитель: преподаватель Вичковская...

ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ И МОЛОДЕЖНОЙ ПОЛИТИКИ

ХАНТЫ-МАНСИЙСКОГО АВТОНОМНОГО ОКРУГА

бюджетное учреждение профессионального образования

Ханты - Мансийского автономного округа – Югры

«Когалымский политехнический колледж»

Сборник материалов

к лабораторно-практическим занятиям

по дисциплине: «Электротехнические материалы»

по программе подготовки специалистов среднего звена

13.02.11. Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и

электромеханического оборудования(по отраслям)

Составитель: преподаватель Вичковская М.Д.

г.Когалым 2016

Предлагаемый сборник материалов к лабораторно-практическим занятиям

предназначен для выполнения и контроля знаний студентов лабораторно-

практических работ студентов при изучении дисциплины

«Электроматериаловедение» обучающихся в системе среднего профессионального

образования.

Структура материала сборника соответствует структуре учебного пособия;

уровень заданий соответствует требованиям, предъявленными Государственным

образовательным стандартом среднего профессионального образования по

дисциплине «Электротехнические материалы»; система заданий в сборнике

дополняет и расширяет систему заданий учебника Л.В. Журавлева

«Электроматериаловедение».

Сборник материалов к лабораторно-практическим работам по дисциплине

«Электротехнические материалы» включает следующие разделы: «Основные

характеристики электротехнических материалов», «Диэлектрические материалы»,

«Проводниковые материалы», «Полупроводниковые материалы», «Магнитные

материалы».

Предлагаемые лабораторно-практические задания предназначена для

контроля знаний студентов (текущий, промежуточный, рубежный, итоговый). Она

поможет студентам закрепить и применить знания электротехники, физики в

устройстве и принципе работы электротехнических измерительных приборах.

Данный дидактический материал может быть полезен преподавателям в

организации рейтинговой системы оценивания знаний, для объективной оценки

учебных знаний студентов по специальности 13.02.11. Техническая эксплуатация и

обслуживание электрического и электромеханического оборудования(по отраслям)

Сборник материалов к лабораторно-практическим занятиям рассмотрен на

методическом объединении по программам подготовки квалифицированных

рабочих, служащих и специалистов среднего звена «Электромонтер по ремонту и

обслуживанию электрооборудования(по отраслям)», Слесарь

КИПиА»,«Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и

электромеханического оборудования(по отраслям)».

Протокол № 1 от «5 » сентября 2016 г.

Руководитель МО _____________ М.Д.Вичковская

1. Требования к уровню подготовки выпускника

по дисциплине «Электротехнические материалы»

Изучение учебной дисциплины направлено на формирование соответствующих общих (ОК) ОК 1

- 5, 7 – 9 и профессиональных компетенций (ПК): ПК 1.1 - 1.3,2.1 - 2.3:

общих компетенций:

ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к

ней устойчивый интерес.

ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы

выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество.

ОК 3. Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них

ответственность.

ОК 4. Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного

выполнения профессиональных задач, профессионального и личностного развития.

ОК 5. Использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной

деятельности.

ОК 7. Брать на себя ответственность за работу членов команды (подчиненных), результат

выполнения заданий.

ОК 8. Самостоятельно определять задачи профессионального и личностного развития,

заниматься самообразованием, осознанно планировать повышение квалификации.

ОК 9. Ориентироваться в условиях частой смены технологий в профессиональной деятельности.

профессиональных компетенций :

ПК 1.1. Выполнять наладку, регулировку и проверку электрического и электромеханического

оборудования.

ПК 1.2. Организовывать и выполнять техническое обслуживание и ремонт электрического и

электромеханического оборудования.

ПК 1.3. Осуществлять диагностику и технический контроль при эксплуатации

электрического и электромеханического оборудования.

ПК 2.1. Организовывать и выполнять работы по эксплуатации, обслуживанию и ремонту

бытовой техники.

ПК 2.2. Осуществлять диагностику и контроль технического состояния бытовой техники.

ПК 2.3. Прогнозировать отказы, определять ресурсы, обнаруживать дефекты электробытовой

техники.

В результате изучения дисциплины «Электротехнические материалы» студент

должен знать:

- общие сведения о строении материалов;

- общие сведения о полупроводниковых, проводниковых, диэлектрических и магнитных

материалах и изделиях;

- назначение, виды и свойства материалов;

- сведения об электромонтажных изделиях;

- наименование, маркировку, свойства обрабатываемого материала. - В результате освоения дисциплины студент должен уметь:

- использовать электротехнические материалы, применяемые в комплектующих изделиях,

электрических машинах, электрооборудовании;

- использовать методы оценки основных свойств электротехнических материалов

2. Алгоритм выполнения лабораторно-практической работы

1. Запишите тему и цель работы.

2. Повторите базовые теоретические знания, необходимые для рациональной работы и

осуществления эксперимента и других практических действий.

3. Ознакомьтесь с правилами инструктажа о соблюдении требований безопасности труда и их

применении при обращении с приборами и оборудованием.

4. Выполните работу по алгоритму действий (ходу работы).

5. Соберите установку по схеме (как вариант).

6. Проведите наблюдения.

7. Снимите показания с приборов (как вариант).

8. Внесите полученные результаты в тетрадь.

9. Обобщите результаты работы в выводе к работе и составьте отчет по проделанной работе.

10. Запишите ответы на контрольные вопросы.

Письменный отчет составляется учащимся в процессе выполнения работы и сдается для

проверки преподавателю.

3. Критерии оценивания лабораторных работ и практических заданий

Оценка «отлично» ставится, если учащийся:

а) выполнил работу в полном объеме с соблюдением необходимой последовательности

проведения опытов, измерений или расчетов;

б) самостоятельно и рационально выбрал необходимое оборудование, инструменты;

в) в отчете правильно и аккуратно выполнил все записи, таблицы, рисунки, чертежи и

сделал вывод;

г) соблюдал технику безопасности при выполнении работы.

Оценка «хорошо» ставится в том случае, если студент выполнил требования к оценке

«отлично», но:

а) опыт проводился в условиях, не обеспечивающих достаточной точности измерений;

б) было допущено 2 – 3 недочета или одна негрубая ошибка.

Оценка «удовлетворительно» ставится, если работа выполнена не полностью, объем

выполненной части таков, что позволяет получить правильный результат и выводы, и если в ходе

работы были допущены следующие ошибки:

а) опыт проводился в нерациональных условиях, что привело к получению результатов с

большой погрешностью;

б) две ошибки не принципиального значения для данной работы, но повлиявших на

результат выполнения;

в) не выполнен или выполнен неверно вывод по работе.

Оценка «неудовлетворительно» ставится, если:

а) работа выполнена не полностью и объем выполненной части работы не позволяет

сделать правильных выводов;

б) опыты, измерения, наблюдения производились неправильно;

в) в ходе работы или в отчете обнаружились в совокупности все недостатки, отмеченные в

требованиях к оценке «удовлетворительно».

4. Перечень лабораторно-практических занятий

№ п/п Тема лабораторно-практической работы Количество

часов

1. Изучение свойств конструкционных и электротехнических

материалов 2

2. Изучение свойств проводниковых материалов 2

3. Расчет электрического сопротивления проводника

неэлектрическим способом 2

4. Изучение свойств сложных полупроводниковых материалов 2

5. Пробой диэлектрика 2

6. Изучение свойств твердых диэлектриков 2

7. Изучение свойств жидких диэлектриков 2

8. Изучение свойств магнитотвердых и

магнитомягких материалов 2

9. Изучение свойств ферромагнитных материалов 2

10. Изучение характеристик различных типов проводов 2

11. Изучение характеристик различных типов кабелей 2

12. Измерение потери напряжения в проводе 2

ИТОГО: 24

ЛАБОРАТОРНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 1

Тема: Изучение свойств конструкционных и электротехнических материалов

Цель работы: Изучение основных физико-технических характеристик конструкционных и

электротехнических материалов, знакомство с основными направлениями практического

использования конструкционных и электротехнических материалов.

Оснащение:

1. Образцы конструкционных и электротехнических материалов: различные марки сталей;

алюминий; дюраль; медь; латунь; свинец; олово.

2. Учебные пособия:

1.Л.В.Журавлева «Электроматериаловедение» Учебник для начального профессионального

образования. Гриф Экспертного совета по профессиональному образованию МО РФ, М:

Академия, 2012г.

2. Курносов А.И. Материалы для полупроводниковых приборов и интегральных микросхем. – М.:

Высшая школа, 2015.

3. Москаленко В. В. Справочник электромонтера. - М.: ПрофОбрИздат, 2014.

4. А.М.Мысьянов, В.М.Нестеренко «Технология электромонтажных работ» Учебное пособие для

учреждений начального профессионального образования. Гриф МО РФ М: издательство центр

«Академия», 2012г.

План работы: 1. Используя учебник «Электроматериаловедение», изучите свойства

конструкционных и электротехнических материалов и сделайте краткие записи (конспект):

1.1. Классификация электроматериалов – стр. 13.

1.2. Механические и физико-химические, технологические свойства материалов – стр. 23-

31.

1.2.1. Медь, латунь – стр. 31, 34.

1.2.2. Алюминий, дюраль – стр. 35, 37.

1.2.3. Стали, железо – стр. 38.

1.2.4. Олово – стр. 53

1.2.5. Свинец – стр. 54.

2. Рассмотрите образцы материалов, обращая внимание на характерные внешние признаки,

необходимые для «узнавания».

3. Используя «Справочник электромонтер» и сведения, прочитанные в учебнике, составьте

таблицу «Основные характеристики материалов» и таблицу «Практическое применение

материалов».

Таблица 1 - Основные характеристики электротехнических материалов №

п/п

Элек

тро

техн

ич

.

мат

ери

алы

Тем

пер

ату

ра

плав

лен

ия

Тем

пер

ату

ра

ки

пен

ия

Пло

тно

сть

Уд

ельн

ая

теп

ло

емкост

ь

Ко

эфф

иц

иен

т

пр

ово

ди

мост

и

Уд

ельн

ое

соп

ро

тивлен

ие

Пр

очн

ост

ь

Ко

эфф

иц

иен

т

ли

ней

но

го

рас

ши

рен

ия

1.

2.

3.

4.

5.

Железо

Медь

Алюминий

Олово

Свинец

Таблица 2 - Практическое применение материалов №п/п Материал Примеры практического использования

1.

2.

3.

4.

5.

6.

Сталь

Медь

Латунь

Алюминий

Дюраль

Олово

Выполните задание:

Используя материал учебника, заполните таблицу

Классы нагревостойкости электроизоляционных материалов

Класс нагревостойкости Диэлектрические материалы Предельно допустимая

температура, 0С

Y Полистирол, полиэтилен,

волокнистые непропитанные

материалы

50 0С

A 105 0С

E 120 0С

B 130 0С

F 155 0С

H 180 0С

G свыше 180 0С

5. Сделайте вывод по работе.

6. Дайте определение запретной зоны. В зависимости от величины запретной зоны опишите

классификацию материалов.

Контрольные вопросы: 1. Дайте определение конструкционным и электротехническим материалам.

2. Укажите значение удельного сопротивления проводников, полупроводников и

диэлектриков.

3. Назовите сплавы меди и расскажите об их применении.

4. Назовите сплавы алюминия и расскажите об их применении.

5. Назовите сплавы железа и расскажите об их применении.

6. Расскажите о свойствах олова и его применении.

7. Расскажите о свойствах свинца и его применении.

Литература

1.Л.В.Журавлева «Электроматериаловедение» Учебник для начального профессионального

образования. Гриф Экспертного совета по профессиональному образованию МО РФ, М:

Академия, 2012г.

2. Курносов А.И. Материалы для полупроводниковых приборов и интегральных микросхем. – М.:

Высшая школа, 2015.


4. А.М.Мысьянов, В.М.Нестеренко «Технология электромонтажных работ» Учебное пособие для

учреждений начального профессионального образования. Гриф МО РФ М: издательство центр

«Академия», 2012г.


Тема: «Изучение свойств проводниковых материалов» Цель работы: Опытным путем установить зависимости между электрическими и

неэлектрическими величинами, характеризующими свойства проводниковых материалов.

Оборудование и материалы:

1. Образцы проводниковых материалов:

а) медный и алюминиевый проводники, длинный по 0,5 м и 2,5 мм2.

б) медные провода сечением 1 мм2 длиной 0,5 м и сечением 0,75 мм.

в) алюминиевые провода сечением 2,0 мм2 длиной 0,5 м и 0,75 м.

г) медные провода длиной 0,5 м, сечением 2,0 мм2 и 2,5 мм

2.

д) алюминиевые провода длиной 0,5 м и сечением 2,0 мм2 и 2,5 мм

2

е) нихромовые провода длиной 1 м и диаметром 0,15 мм и 0,5 мм.

2. Измерительные приборы: линейка, штангенциркуль, амперметр, вольтметр, авометр

(мультиметр).

3. Справочные таблицы.

План работы: 1. Изучите краткие теоретические сведения:

Электрическое сопротивление R проводника можно определить тремя способами:

1 способ. Измерение сопротивления с использованием омметра или авометра

(мультиметра).

2 способ. Вычислить по формуле

R = U/I

где U – напряжение, приложенное к концам проводника, B;

I – сила тока, A;

R – сопротивление проводника, Ом.

3 способ. Вычислить по формуле

S

lR ,

где - удельное сопротивление материала, Ом*м;

l – длина проводника, м;

S – площадь сечения, м2.

Для провода круглого сечения: 4

2dS

,

где = 3,14;

d – диаметр сечения, м.

2. Выполнить опыты.

Опыт I. Зависимость R от рода вещества.

Выбрать медный и алюминиевый проводники одинаковой длины и сечения.

1. Измерить сопротивление Rизм с помощью мультиметра, результат записать в таблицу.

2. Подготовить таблицу:

l (м) d (м) S (м2) R Rизм

Cu

Al

3. Измерить длину и диаметр проводников и записать в таблицу.

4. Вычислить площадь сечения проводников.

5. Рассчитать сопротивление R.

6. Сравнить измеренное значение сопротивления с вычисленным, сделать вывод о

зависимости R от материала проводника.

Опыт II. Зависимость R от длины проводника.

1. Подготовить таблицу:

l (м) d (м) S (м2) R Rизм

Cu

Cu

2. Выберите два медных проводника одинакового сечения, но разной длины.

3. Измерьте длину и диаметр проводников.

4. Вычислите площадь сечения проводников.

5. Рассчитайте сопротивление R.

6. Сделайте вывод о зависимости R от длины проводника.

Опыт III. Зависимость R от площади сечения S.

1. Подготовьте таблицу.

l (м) d (м) S (м2) Rв Rизм

Al

Al

2. Выберите два алюминиевых проводника одинаковой длины, но разного сечения.

3. Измерьте длину и диаметр проводников.

4. Вычислите площадь сечения проводников.

5. Рассчитайте сопротивление R.

6. Сделайте вывод о зависимости R от площади сечения (диаметра) проводника.

Опыт IV. Сравнение характеристик проводника с большим удельным сопротивлением.

1. Подготовьте таблицу.

l (м) d (м) S (м2) Rв Rизм

Нихром

Нихром

2. Выберите два нихромовых проводника одинаковой длины, но разного сечения.

3. Измерьте геометрические размеры.

4. Вычислите R.

5. Соберите электрическую цепь.

6. Измерьте U и I.

7. Вычислите Rизм = U/I;

8. Сделайте вывод.

3*. Медная электрическая проводка была заменена на алюминиевую проводку такой же

длины и сопротивления. Определите соотношение между сечениями проводов. Найдите экономию

в массе, полученную при замене.

Контрольные вопросы: 1. Расскажите об измерительных приборах, используемых для измерения сопротивления.

2. Дайте сравнительную характеристику проводимости меди и алюминия.

3. Как влияет на сопротивление проводника площадь сечения?

4. Как влияет на сопротивление длина проводника?


1. Журавлева Л.В. Электроматериаловедение. – М.: ПрофОбрИздат, 2012.

2. Курносов А.И. Материалы для полупроводниковых приборов и интегральных

микросхем. – М.: Высшая школа, 2015.


4. Никулин В.Н. Справочник молодого электрика по электротехническим материалам и

изделиям. – М.: Высшая школа, 2016.

Раздел «Проводниковые материалы и изделия»

Тема «Проводниковые материалы с малым удельным сопротивлением»


Заполните таблицу и из перечисленных материалов выберите обладающий лучшими электрическими

характеристиками.

Основные характеристики проводниковых материалов с малым удельным сопротивлением

Характеристика Проводниковая

медь

Алюминий Серебро Вольфрам

Плотность,

кг/мЗ

Температура плавления,

0С

Температурный

коэффициент

удельного электрического

сопротивления, 1/0С

Разрушающее напряжение

при растяжении, Н/м2

Относительное

удлинение, %

Удельное

электрическое

сопротивление

Ом * м

Область применения


Тема «Проводниковые материалы с малым удельным сопротивлением»

Выполните задание: Используя данные справочной литературы и учебника, заполните таблицу и

укажите, какой из приведенных материалов применяется для изготовления проводов контактной сети

электрического транспорта.

Основные характеристики бронз и меди

Материал

Проводимость, См

Разрушающее

напряжение при

растяжении, Н/м

Относительное

удлинение при

растяжении, %

Проводниковая медь

(99,95%):

Мягкая

Твердая

Берилевая бронза:

Мягкая

Твердая

Фосфористая бронза:

Мягкая

Твердая


Тема: «Расчет электрического сопротивления проводника неэлектрическим

способом»

Цель работы: Научиться определять сопротивление проводника неэлектрическим

способом.

Оборудование: 1. Проводник прямоугольного и треугольного сечения.

2. Штангенциркуль.

3. Таблица удельных сопротивлений.

План работы: 1. Изучите краткие теоретические сведения:

Известно, что сопротивление проводника можно вычислить по формуле

S

lR ,

где - удельное сопротивление материала, Ом*м;

l – длина проводника, м;

S – площадь сечения, м2.

Если проводник имеет прямоугольное сечение, то площадь сечения S вычисляется по

формуле:

baS ,

где a – длина сечения;

b – ширина сечения.

Если проводник имеет треугольное сечение, то площадь сечения S вычисляется по

формуле: haS 2

1

a – длина основания;

h – высота треугольника.

2. Подготовьте таблицу:

материал

проводника l (м) a (м) b (м) h (м) S (м

2) (Ом*м)

R

(Ом)

3. С помощью штангенциркуля выполните следующие измерения с точностью до 0,1 мм:

а) измерьте длину и ширину сечения проводника с прямоугольным сечением;

б) измерьте длину основания и высоту сечения проводника с треугольным сечением.

4. Переведите данные измерений в СИ (выразить в метрах) и запишите в таблицу (данные

проводника с прямоугольным сечением – 1-я строка; с треугольным сечением – 2-я строка). 1мм =

10-3

м

5. Рассчитайте площадь сечения для каждого проводника и записать в таблицу.

6. По таблице удельных сопротивлений найдите значения для каждого проводника.

7. По формуле (1) рассчитайте усредненное Rср значение сопротивления проводников, для l

= 100 м.


10*. Используя таблицу «Основные характеристики проводниковых материалов»,

определите, какие из них необходимо выбирать для:

а) соединительных монтажных проводов;

б) обмоток электрических машин и трансформаторов;

в) переменных резисторов;

г) электронагревательных приборов и паяльников.

Контрольные вопросы: 1. Опишите способы измерения сопротивления проводника.

2. Объясните, как влияет на сопротивление проводника площадь сечения.









Тема «Проводниковые материалы с большим удельным сопротивлением»

Выполните задание: Используя данные справочной литературы и учебника, заполните таблицу.

Основные характеристики с большим удельным сопротивлением

Характеристика Манганит Константан

Состав, %

Плотность, кг/м3

Температура плавления, 0С

Температурный коэффициент

удельного

электрического



при растяжении, H/м2

Относительное удлинение, %

Удельное электрическое

сопротивление Ом*м



Тема «Жаростойкие проводниковые материалы»


Основные характеристики жаростойких проводниковых материалов

Характеристика Нихром

X15H60

Нихром

X20H80

Фехраль Хромаль

Состав, %


Допустимая температура,

0С


удельного







Тема «Неметаллические проводниковые материалы»


Укажите материал, обладающий наилучшими электрическими характеристиками.

Основные характеристики неметаллических проводниковых материалов

Характеристика Природный графит Сажа Антрацит


Рабочая температура, 0С


удельного







Тема: « Изучение свойств сложных полупроводниковых материалов»

Цель работы: Изучить свойства полупроводниковых приборов, их применение в

электротехнической промышленности.

Оснащение: 1. Образцы полупроводниковых материалов


3. Учебная литература: Журавлева Л.В. Электроматериаловедение. – М.: ПрофОбрИздат,

2002.

План работы: 1. Изучите краткие теоретические сведения.

Используя учебник «Электроматериаловедение», изучите свойства полупроводниковых

материалов:

а) арсенид галлия – стр.130;

б) фосфид галлия - стр.132;

в) халькониды – стр.134;

г) оксидные полупроводники – стр.139;

д) стеклообразные полупроводники – стр. 140;

е) органические полупроводники стр.141.

2. Рассмотрите образцы материалов.

3. Определите и запишите основные электротехнические свойства полупроводников,

выбирая необходимые данные из справочных таблиц:

а) плотность материала;

б) температура плавления;

в) ширина запретной зоны;

г) теплопроводность;

д) удельное электрическое сопротивление;

е) примеры использования данных материалов.


5*. Поясните, почему с увеличением температуры увеличивается проводимость

полупроводникового кристалла.

Контрольные вопросы: 1. Назовите отличия примесной проводимости от собственной.

2. Расскажите о методах получения монокристаллических полупроводников.

3. Объясните, что представляют собой сложные полупроводниковые соединения.








Раздел «Полупроводниковые материалы»

Тема «Простые полупроводники»


Заполните таблицу. Укажите область применения простого полупроводника

Основные характеристики простых полупроводников

Характеристика Германий Кремний Селен Теллур

Плотность, кг/мЗ

Температура

плавления, 0С

Удельное



Ом * м

Диэлектрическая

проницаемость


Раздел «Полупроводниковые материалы»

Тема «Полупроводниковые соединения»


Заполните таблицу. Укажите область применения сложного полупроводника

Основные характеристики сложных полупроводников

Характеристика Карбид Арсений Фосфид Арсенид

кремния галлия галлия индия

Химическая

формула


Удельное



Ом * м

Область

применения


Тема: «Пробой диэлектрика»

Цель работы: Исследовать электрическую прочность диэлектрических материалов.

Оснащение: 1. Образцы диэлектрических материалов.



2002.


При нормальных условиях диэлектрик (изолятор) обладает ничтожной

электропроводностью. Это свойство сохраняется до тех пор, пока напряженность внешнего

электрического поля не достигнет значения, при котором произойдет пробой диэлектрика, т. е.

местное разрушение его с образованием канала высокой проводимости.

Напряженность поля, при котором происходит пробой диэлектрика, называется

электрической прочностью диэлектрика En, а напряжение — пробивным Uпр .Отношение

пробивного напряжения к толщине h диэлектрика в месте пробоя равно напряженности поля при

пробое, т. е. электрической прочности:

En = Uпр /h

Электрическая прочность измеряется в кВ/см или кВ/мм.

Напряженность электрического поля, которая допускается в диэлектрике (изоляторе) при

его применении в электротехнических установках, называется допустимой напряженностью. Для

надежной работы установки нужно, чтобы допустимая напряженность была в несколько раз

меньше электрической прочности.

Характер пробоя твердого диэлектрика может быть различным. При электрическом пробое

немногочисленные (в начальный момент) свободные электроны в диэлектрике под действием

электрического поля достигают критической скорости, достаточной для выбивания новых

электронов из нейтральных атомов и молекул, так что возникает ударная ионизация, приводящая

к пробою.

При электрохимическом пробое длительное воздействие напряжения, под влиянием

которого развиваются электрохимические процессы, приводит к необратимым физико-химическим

изменениям в диэлектрике и, в частности, к увеличению электрической проводимости и

уменьшению электрической прочности диэлектрика, что и приводит к пробою.

При тепловом пробое происходит разогрев диэлектрика в электрическом поле до значений,

при которых возникает термическое повреждение или разрушение, например, растрескивание,

обугливание и т. д. Причиной разогрева могут быть диэлектрические потери или увеличение

электрической проводимости и непропорциональное увеличение тока при повышении напряжения

вследствие отрицательного температурного коэффициента сопротивления.

При пробое жидких диэлектриков происходят и тепловые, и электрические процессы, в

частности разрушение молекул диэлектрика силами электрического поля. Одной из решающих

причин пробоя является наличие примесей и особенно влаги. При тепловом пробое жидкого

диэлектрика происходит перегрев в местах скопления наибольшего количества примесей и

образование газового мостика между электродами. Очисткой жидкого диэлектрика, и в частности

трансформаторного масла, от примесей и влаги можно в несколько раз повысить его

электрическую прочность.

После пробоя газового и жидкого диэлектриков и снятия напряжения электрические

свойства диэлектрика почти полностью восстанавливаются вследствие подвижности частиц. При

пробое твердого диэлектрика канал высокой проводимости сохраняется и после снятия

напряжения и диэлектрик выходит из строя.

2. Используя справочную таблицу 1, решите задачи.

Задача 1. В качестве электроизоляционного материала используют лакоткань. До каких

напряжений ее можно применять, если толщина составляет 0,1; 0,3; 0,8 мм? Как изменятся

допустимые напряжения, если использовать картон такой же толщины?

Таблица 1

Материал

Относительная

диэлектрическая


Электрическая

прочность, МВ/м

Картон 4,8 15

Лакоткань 5 - 6 100

Минеральное масло 2,2 - 2,5 20

Эбонит 3 - 3,5 20

Кварц, стекло, слюда 5 - 10 25

Фарфор 4,5 - 6 15

Оксид алюминия - 100

Данные справедливы для толщины диэлектрика 1 мм (кроме оксида алюминия).

Задача 2. Для изоляции обмоток генератора постоянного тока был выбран материал с

электрической прочностью 40 кВ/мм. Найти толщину изоляции, если она должна выдерживать

напряжение не менее 10 кВ.

Задача 3*. При практическом использовании диэлектрических материалов было

обнаружено, что электрическая прочность одного и того же материала при увеличении его

толщины значительно ниже, чем рассчитанная по формуле En = U/h. Поясните это явление.


Контрольные вопросы: 1. Дайте определение электрической прочности диэлектрика.

2. Опишите электрохимический пробой, тепловой пробой диэлектрика.

3. Какие требования предъявляются к диэлектрикам, применяемым в электротехнических

установках?








Раздел «Диэлектрические материалы»

Тема «Газообразные диэлектрики»


Заполните таблицу и из перечисленных газов выберите обладающий наилучшими изоляционными

свойствами. Укажите область его применения.

Основные характеристики газообразных диэлектриков

Газообразный

диэлектрик

Плотность,

кг/см3





Удельная

теплоемкость,

ДЖ/(кг*К)

Воздух

Азот

Водород

Углекислый газ

Элегаз


Тема: «Изучение свойств твердых диэлектриков»

Цель работы: Изучить свойства твердых диэлектриков, их применение в


Оснащение: 1. Образцы твердых, диэлектрических материалов.



2002.

4. Образцы изделий

1. Поливинилхлорид – трубки, изоляция провода, изоляция кабеля

2. Гетинакс – печатная плата

3. Текстолит – пластинки изолирующие

4. Резина – изоляция кабеля, изолирующие втулки

5. Стекло – радиолапма, диод, предохранитель

6. Фарфор – предохранитель, изолятор, патрон

7. Слюда – конденсатор

План работы: 1. Используя учебник «Электроматериаловедение», повторите свойства органических

твердых диэлектриков (полиэтилен, полиметилметакрил, фторопласт, поливинилхлорид, слоистые

пластики) и неорганических диэлектриков (стекло, керамика, слюда).

2. Запишите основные электротехнические свойства диэлектрика, выбирая необходимые

сведения из справочных таблиц.

1) плотность материала - (г/см3)

2) удельное объемное сопротивление - м

ммОм 2

3) диэлектрическая проницаемость - E

4) электрическая прочность - Eпр (в/мм)

5) влагопоглощаемость

6) теплостойкость

3. Рассмотритеь образцы изделий из предложенных диалектрических материалов и

запишите примеры использования этих материалов.

Диэлектрические материалы

1. Поливинилхлорид – стр. 168

2. Гетинакс – стр. 182

3. Текстолит – стр. 182

4. Резина – стр. 190

5. Стекло – стр. 204

6. Фарфор – стр. 210

7. Слюда – стр. 220


Контрольные вопросы: 1. Назовите основные электрические свойства диэлектриков.

2. Какие диэлектрики относятся к органическим?

3. Где используют стекла, ситаллы и керамику?

4. Какими свойствами обладает резина? Назовите области ее применения.

5*. Каковы требования к конструктивным формам изоляторов высокого напряжения и чем

они определяются? Укажите основные материалы, применяемые для их изготовления.







Тема «Твердые диэлектрики» Выполните задание:

Заполните таблицу и из перечисленных диэлектриков выберите обладающий наибольшей

электрической прочностью и наименьшим тангенсом угла диэлектрических потерь. Укажите

область применения этого диэлектрика.

Основные характеристики полимеризационных диэлектриков

Характеристика Полистирол Полиэтилен Винипласт Органическое

стекло

Капрон


Теплостойкость

(по Мартенсу), 0С

Холодостойкость,

0С

Удельное



Ом * м



Тангенс угла

диэлектрических

потерь





Заполните таблицу и из перечисленных диэлектриков выберите обладающий наилучшими

электрическими характеристиками.

Укажите область применения этого диэлектрика.

Основные характеристики поликонденсационных диэлектриков

Характеристика Бакелитовая

смола (бакелит)

Новолачные

смолы

(новолаки)

Глифталевые

смолы

(глифтали)

Лавсан Эпоксидная

смола

Плотность,

кг/мЗ

Теплостойкость (по

Мартенсу),

0С

Удельное



Ом * м





потерь





Заполните таблицу.


Достоинства, недостатки и области применения твердых полимеризационных диэлектриков

Диэлектрик

Достоинства

Недостатки


Полистирол

Полиэтилен

Винипласт

Полиформальдегид

Органическое

стекло

Капрон



Заполните таблицу.



Наименование смол




Резольные смолы

Новолачные смолы

(новолаки)

Глифтаевые смолы

(глифтали)

Эпоксидные смолы


Тема «Электрокерамические материалы» Выполните задание:

Заполните таблицу. Укажите область применения этого диэлектрика.


Характеристика

Титанат

магния

Титанат

кальция

Станнат

кальция

Цирконат

бария

Химическая формула

кристаллической основы


при статическом изгибе, H/м2




диэлектрической

проницаемости 1/0С


Тема «Электрокерамические материалы» Выполните задание:

Заполните таблицу и из двух перечисленных материалов выберите обладающего лучшими

диэлектрическими характеристиками.

Укажите область его применения.

Основные характеристики электрокерамических материалов

Характеристика Электрофарфор Стеатит

Плотность,

кг/мЗ


напряжение при изгибе, H/м2



Ударная вязкость,

кДж/м2



Ом * м






Тема «Пластмассы» Выполните задание:

Заполните таблицу и из перечисленных материалов выберите обладающего лучшими изоляционными

свойствами.


Основные характеристики слоистых пластмасс

Характеристика Гетинакс Текстолит Стеклотекстолит на

основе связующей

смолы

Плотность,

кг/мЗ


напряжение при изгибе, H/м2



Ударная вязкость,

кДж/м2

Теплоемкость (по Мартенсу),

0С



Ом * м




диэлектрических потерь




Тема «Пластмассы» Выполните задание:

Заполните таблицу. Укажите область применения этого диэлектрика.

Достоинства, недостатки и области применения слоистых пластмасс

Наименование смол




Гетинакс

Текстолит

Стеклотекстолит


Тема «Пластмассы»


Заполните таблицу и из двух перечисленных материалов выберите обладающий лучшими



Основные характеристики рулонных слюдяных материалов

Характеристика Микафолий Микалента

Плотность,

кг/мЗ

Рабочая температура, 0С



Ом * м






Тема «Бумаги и картоны» Выполните задание:

Заполните таблицу и из перечисленных материалов выберите обладающий лучшими



Основные характеристики различных видов электроизоляционных бумаг

Характеристика Кабельная

бумага

Конденсаторная

бумага

Намоточная

бумага

Микалентная

бумага

Плотность,

кг/мЗ

Предел прочности при

растяжении, H/м2



Ом * м







Тема «Твердеющие диэлектрики»

Выполните задания:

1. Составьте классификацию электроизоляционных лаков, заполнив отведенные места.

Электроизоляционные лаки

1. ______________________ 2. _____________________ 3. ______________________

2. Заполните таблицу:

Области применения

Компаунды Область применения

Пропиточные

Заливочные

Обмоточные


Тема: «Изучение свойств жидких диэлектриков»

Цель работы: Изучить свойства жидких диэлектриков, их применение в


Оснащение: 1. Образцы жидких диэлектрических материалов:

- трансформаторное масло;

- совол.



2002.

План работы: 1. Используя учебник «Электроматериаловедение», изучите свойства жидких

диэлектриков:

а) трансформаторное масло – стр. 226

б) конденсаторное масло – стр. 227

в) совол – стр. 228

2. Рассмотрите образцы материалов.

3. Определите и запишите основные электротехнические свойства диэлектрика, выбирая

необходимые данные из справочных таблиц.

а) плотность материала - (г/см3);

б) удельное объемное сопротивление;

в) диэлектрическая проницаемость - E;

г) электрическая прочность - Eпр (В/мм);

д) влагопоглощаемость;

е) теплостойкость.

4. Запишите примеры использования данных материалов.


Контрольные вопросы: 1. В чем заключается процесс старения жидких диэлектриков?

2. Что называют газостойкостью масел?

3. В чем принципиальное отличие трансформаторного масла от совола?

4*. Поясните, почему для пропитки бумажных низковольтных конденсаторов используют

совол, для высоковольтных - конденсаторное масло?









Тема «Жидкие диэлектрики» Выполните задание:

Заполните таблицу и из перечисленных масел выберите обладающее наименьшей плотностью,

наибольшей электрической прочностью и наименьшей диэлектрической проницаемостью. Укажите

область применения этого масла.

Основные характеристики нефтяных изоляционных масел


Трансформаторное

масло

Конденсаторное масло

Кабельное масло



вспышки паров, 0С

Температура застывания, 0С

Удельное



Ом * м

Диэлектрическая проницаемость



потерь при частоте

50 Гц

Электрическая прочность, МВ/м


Тема Жидкие диэлектрики


Заполните таблицу и среди перечисленных жидкостей выберите обладающую наименьшей

температурой вспышки паров, наибольшей электрической прочностью и наименьшим тангенсом

угла диэлектрических потерь.

Укажите область применения этой жидкости.

Основные характеристики синтетических изоляционных жидкостей


Совол

Совтол-10

ПЭСЖ

Плотность,

кг/мЗ

Температура вспышки

паров, оС


застывания, оС

Удельное



Ом * м




диэлектрических потерь

Электрическая прочность,

МВ/м


Тема: «Изучение свойств магнитотвердых и магнитомягких материалов»

Цель работы: Изучить свойства магнитотвердых и магнитомягких материалов, их

применение в электротехнической промышленности.

Оснащение: 1. Образцы материалов.

2. Кривые намагничивания некоторых ферромагнетиков.


2002.


Ферромагнитные материалы делятся на две группы: магнитно-мягкие и магнитно-твердые.

Магнитно-мягкие материалы применяются в качестве магнитопроводов (сердечников) в

устройствах и приборах, где магнитный поток постоянный (полюсные башмаки и сердечники

измерительного механизма) или переменный (например, магнитопровод трансформатора). Они

обладают низким значением коэрцитивной силы Нс (ниже 400 А/м), высокой магнитной

проницаемостью и малыми потерями от гистерезиса. К этой группе материалов относятся:

техническое железо и низкоуглеродистые стали, листовые электротехнические стали,

железоникелевые сплавы с высокой проницаемостью (пермаллои) и оксидные ферромагнетики —

ферриты и оксиферы.

Техническое железо с содержанием углерода до 0,04 %, углеродистые стали и чугун широко

применяются для магнитопроводов, работающих в условиях постоянных магнитных полей.

Техническое железо обладает высокой индукцией насыщения (до 2,2 Тл), высокой магнитной

проницаемостью и низкой коэрцитивной силой.

Электротехнические стали — это сплавы железа с кремнием (1—4 %). Путем изменения

содержания кремния и применением различных технологических приемов получаются стали с

широким диапазоном магнитных свойств. Кремний улучшает свойства технического железа:

увеличиваются начальная и максимальная магнитные проницаемости, уменьшается коэрцитивная

сила, уменьшаются потери энергии от гистерезиса, увеличивается удельное электрическое

сопротивление, что важно для уменьшения так называемых вихревых токов, возникающих при

циклически изменяющемся магнитном поле и нагревающих магнитопровод.

Стали с низким содержанием кремния имеют низкую магнитную проницаемость, большую

индукцию насыщения и большие удельные потери, они применяются в установках и приборах

цепей постоянного тока или переменного тока низкой частоты. Стали с высоким содержанием

кремния применяются в тех случаях, когда нужно иметь высокую магнитную проницаемость в

слабых и средних полях и малые потери от гистерезиса и вихревых токов, вследствие чего они

могут применяться для магнитопроводов, работающих при повышенной частоте тока.

Основные кривые намагничивания некоторых ферромагнитных материалов представлены в

справочнике.

Пермаллои — это сплавы различного процентного содержания железа и никеля, а некоторые

из них, кроме то го, молибдена, хрома, кремния, алюминия. Пермаллои имеют высокую

магнитную проницаемость, в 10—15 раз большую, чем у листовой электротехнической стали. В

этих сплавах индукция насыщения достигается при малых напряженностях поля (от десятых

долей до нескольких сотен ампер на метр).

Магнитные свойства пермаллоев в сильной степени зависят от технологии их

изготовления.

Ферритами называют ферромагнитные материалы, получаемые из смеси окислов железа,

цинка и других элементов. При изготовлении магнитопроводов смесь размалывают, прессуют и

отжигают при температуре около 1200° С; таким образом получают магнитопроводы нужной

формы. Ферриты обладают очень большим удельным сопротивлением, вследствие чего потери из-

за вихревых токов чрезвычайно малы и их можно применять при высокой частоте.

Ферриты обладают значительной начальной магнитной проницаемостью, незначительной

индукцией насыщения (0,18—0,32 Тл) и малой коэрцитивной силой (8—80 А/м).

Магнитодиэлектрики — это материалы, получаемые из смеси мелкозернистого

ферромагнитного порошка с диэлектриком (поливинилхлорид, полиэтилен). Смесь формуют,

прессуют и запекают; в результате мельчайшие частицы ферромагнетика оказываются

разделенными электроизолирующей пленкой из немагнитного материала.

Ферриты и магнитодиэлектрики широко применяются в качестве сердечников в аппаратуре

проводной и радиосвязи, в магнитных усилителях, вычислительных машинах и в других областях

техники.

Магнитно-твердые материалы предназначены для изготовления постоянных магнитов

самого различного назначения. Эти материалы характеризуются большой коэрцитивной силой и

большой остаточной индукцией.

К магнитно-твердым материалам относятся: углеродистые, вольфрамовые, хромистые и

кобальтовые стали; их коэрцитивная сила 5000—8000 А/м, остаточная индукция 0,8—1 Тл. Они

обладают ковкостью, поддаются прокатке, механической обработке и выпускаются

промышленностью в виде полос или листов.

К магнитно-твердым материалам, обладающим лучшими магнитными свойствами,

относятся сплавы: альни, альниси, альнико и др.

2. Составьте таблицу «Основные характеристики и практическое применение магнитных

материалов»

Таблица 1 - Основные характеристики и практическое применение магнитных материалов

№

п/п Ферромагнитные

материалы Коэрцитивная

сила

Остаточная

индукция

Магнитная


Практическое

применение

материалов

1.

2.

3.

4.

5.

Электротехническая

сталь

Пермаллои

Ферриты

Магнитодиэлектрики

Углеродистые стали

3. Сделать вывод.

Контрольные вопросы: 1. Сравните свойства магнитно-мягких и магнитно-твердых материалов.

2. Поясните понятие коэрцитивной силы.

3. Что представляет собой петля Гистерезиса?

4*. С какими магнитными свойствами должны быть выбраны ферромагнитные материалы

для изготовления постоянных магнитов и полюсных наконечников в магнитоэлектрических

измерительных приборах?








Раздел «Магнитные материалы»

Тема «Основные характеристики магнитных материалов»

Вставьте пропущенные слова в предложениях:

Поведение магнитного материала в магнитном поле характеризуется

начальной кривой __________________________________________________________________

Для размагничивания образца материала надо, чтобы вектор напряженности

магнитного поля изменил свое направление на ____________________________________________

Предельная петля гистерезиса снимается при медленном изменении

постоянного ________________________________________________________________________

от +Н до -Н, когда величина магнитной индукции становится равной

индукции _________________________________________________________________________

чем больше , тем более _____________________________ гистерезисная петля.

При воздействии на материал переменного магнитного поля

получают __________________________________________ кривую намагничивания и

_________________________________________ петлю гистерезиса.

Магнитной характеристикой материала является максимальная величина удельной

_________________ _____________________ , Дж/мЗ.


Тема «Магнитотвердые материалы»

1. Вставьте пропущенные слова в предложениях:

Металлические магнитотвердые материалы можно разделить на три основные

группы: ___________________________________

_________________________________________

_________________________________________

Металлические магнитотвердые материалы применяют главным образом для

изготовления _____________________________________________________________________________

Магнитотвердым материалам соответствует ___________________________________________________

гистерезисная петля.

Мартенситная структура в высокоуглеродистых сталях получается посредством их _________________

________________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________

Порошковые магнитотвердые материалы применяют для изготовления ___________________________

_________________________________________________________________________________________

Порошковые магнитотвердые материалы подразделяются на металлокерамические,

металлопластические, ______________________________________ и _____________________________


Металлические

магнитотвердые

материалы

Состав Магнитные

характеристики


Достоинства Недостатки

Нс, А/м В, Тл

Мартенситные стали

Железо-никель-

алюминиевые сплавы

Нековкие

металлокерамические

материалы


Тема «Магнитомягкие материалы »

Выполните задания:

1. По виду гистерезисных кривых, определите типы магнитных материалов и укажите их в

соответствующих строках:

А) ________________________________________ ;

Б) ________________________________________ ;

В) ________________________________________ ;

Г) ________________________________________

А. Б. В. Г.

Петли гистерезиса различных типов магнитных материалов


Основные характеристики магнитомягких материалов

Магнитомягкие

материалы

Состав Магнитные характеристики


Достоинства Недостатки

Не, А/м В, Тл

Пермаллои

Альсиферы

Электротехническое

железо

Электротехнические

кремнистые стали


Тема: «Изучение характеристик различных типов проводов»

Цель работы: Изучить основные электротехнические характеристики различных типов

проводов.

Оснащение: 1. Набор проводов

2. Линейка

3. Штангенциркуль

4. Таблица удельных сопротивлений

5. Таблица максимальной токовой нагрузки.

План работы: 1. Подготовьте таблицу:

№ п/п Характеристики провода-жилы № провода

1 2 3 4 5

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

Материал провода

Материал изоляции

Количество проводов в жиле

Форма сечения

Диаметр провода жилы (мм)

Площадь сечения провода (мм2)

Площадь сечения жилы (мм2)

Удельное сопротивление

материала провода

Электрическое сопротивление

100 м данного провода (Ом)

Длительная допустимая токовая

нагрузка (А)

Марка провода

Примечания:

1) Диаметр толстого провода определяют штангенциркулем.

2) Диаметр тонкого провода определяют «способом пружины»

LD ;

3) Площадь круглого сечения определяют по формуле 4

2DS

;

= 3,14.

4) Площадь сечения многопроволочной жилы - NSS 0

S0 – площадь сечения одного провода

N – число проводов в жиле

5) Сопротивление провода:

S

lR ; - удельное сопротивление (

м

ммОм 2)

l – длина провода;

S – площадь сечения

2. Рассмотрите провода из предложенного набора.

3. Проведите необходимые измерения и вычисления.

4. Полученные результаты запишите в таблицу.

5. Укажите область применения рассмотренных типов проводов.


Ответить на вопросы: 1. Назовите марки обмоточных проводов и область их применения.

2. Назовите марки монтажных проводов и область их применения.

3. Какие технические свойства влияют на выбор проводников?

7*. Для чего некоторые алюминиевые провода содержат металлические (обычно стальные)

сердечники?








Тема «Проводниковые (кабельные) изделия»


1. Расшифруйте марки обмоточных проводов ПЭЛ, ПЭВТЛ-1, ПЭТВ, ПЭЛРА и укажите область их

применения.

2. Расшифруйте марки монтажных проводов МРГ, ПМВ, МГВ, МГСЛ и укажите область их

применения.


Тема: «Изучение характеристик различных типов кабелей»

Цель работы: Изучить основные электротехнические характеристики различных типов

кабелей.

Оснащение: 1. Набор кабелей.

2. Линейка.

3. Штангенциркуль.

4. Таблица удельных сопротивлений.

5. Таблица допустимой токовой нагрузки.

План работы: 1. Подготовьте таблицу.

Характеристики кабеля №1 №2

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

12.

13.

Материал жилы.

Форма сечения.

Количество жил.

Количество проводов в жиле.

Диаметр жилы.

Площадь сечения жилы.

Материал изоляции жилы.

Материал оболочки кабеля.

Наличие поясной изоляции.

Наличие брони.

Электрическое сопротивление 100

м кабеля.

Длительная допустимая токовая

нагрузка.

Марка кабеля.

3. Рассмотрите предложенные образцы кабеля.

4. Проведите необходимые измерения и вычисления.

5. Заполните таблицу.


Контрольные вопросы: 1. Назовите отличия силовых и контрольных кабелей.

2. Какие технические свойства влияют на выбор кабелей?

3*. Какие допустимые нагрузки применяются к кабельным линиям до

10 кВ?









Тема «Проводниковые (кабельные) изделия»


Используя данные справочной литературы и учебника, заполните таблицу.

Область применения проводниковых изделий

Проводниковые изделия


Обмоточные провода

Монтажные провода

Установочные провода и шнуры

Кабели


Тема: «Измерение потери напряжения в проводе»

Цель работы: Научится определять падения напряжения в проводе и кабеле.

Оснащение: 1. Измерительные приборы: мультиметр.

2. Учебная литература:

Журавлева Л.В. Электроматериаловедение. – М.: ПрофОбрИздат, 2002.

Москаленко В. В. Справочник электромонтера. - М.: ПрофОбрИздат, 2002.

План работы: 1. Ознакомьтесь с краткими теоретическими сведениями.

Правильный выбор сечения проводов и кабелей имеет весьма существенное значение.

Сечение проводов с одной стороны должно быть выбрано достаточным для того, чтобы потеря

напряжения при передаче необходимой мощности не превосходила допустимых пределов и,

чтобы провод не перегревался под действием проходящего по нему тока. С другой стороны,

сечение проводов должно быть выбрано экономно, с наименьшим расходом цветного металла.

Перегрев проводов током быстро приводит к выходу их из строя и перерыву в электроснабжении.

Повышенная потеря напряжения и связанное с ней понижение напряжения у электроприемников

ухудшает их работу: вращающий момент электродвигателей и световой поток электрических ламп

резко уменьшается. Так, например, понижение напряжения против номинального на 10%

уменьшает вращающий момент асинхронных двигателей на 19%, а световой поток ламп

накаливания на 30%.

Установлены допустимые отклонения напряжения от номинального у различных

электроприемников. Например, на зажимах электродвигателей отклонения от номинального

напряжения должны быть не более ±5%. Снижение напряжения у наиболее удаленных ламп

освещения промышленных предприятий и общественных зданий, а также прожекторных

установок должно быть не более 2,5% номинального напряжения. Снижение напряжения у

наиболее удаленных ламп светильников наружного освещения и освещения жилых зданий — не

более 5%.

Выбор сечения проводов производят по следующим двум факторам:

по допустимому нагреву проводов током (иными словами по их пропускной способности);

по допустимой потери напряжения.

Из двух величин сечения, определенных по двум указанным факторам, выбирают большее,

округляя его до ближайшего стандартного сечения. При этом для воздушных линий решающим

фактором оказывается, как правило, допустимая потеря напряжения, а для переносных шланговых

кабельных линий, электропроводок и подземных кабельных линий небольшой протяженности

определяющим признаком является их пропускная способность (по допустимому нагреву).

Выбор сечения рекомендуется вести в таком порядке:

для проводов воздушных линий определять сечение по допустимой потере напряжения и потом

проверять по допустимому нагреву;

для установочных, изолированных проводов, шланговых и других кабелей — сначала

определять сечение по допустимому нагреву и затем проверять на допустимую потерю

напряжения.

Выбор сечения по допустимой потере напряжения.

Потерей напряжения в трехфазовой линии называют арифметическую разницу между

линейными напряжениями в начале и в конце линии. Допустимую потерю напряжения от

источника питания до потребителя электроприемника в сетях 380/220 В обычно принимают в

размере 5,5...6,5%. При этом, если питание к электромеханизму подается шланговым кабелем,

присоединенным к воздушной линии, то допустимую потерю напряжения обычно принимают для

воздушной линии в размере 5...5,5%, а для шлангового кабеля — 0,5... 1,5% (в зависимости от его

длины). Суммарная потеря напряжения не должна превышать указанных выше пределов.

Потеря напряжения в трехфазовой линии определяется формулой (1)

∆U = 3 * I L (r0 cos φ + x0sin φ) , (1)

где ∆U — потеря напряжения, В;

I — сила тока в линии, А;

L — длина линии, км;

r0 и х0 — активное и индуктивное сопротивление одного провода, Ом/км

cos φ — коэффициент мощности электрической нагрузки;

sin φ — тригонометрическая функция, по величине соответствующая значению

коэффициента мощности (cos φ).

Таким образом, потеря напряжения зависит как от активного, так и от индуктивного

сопротивления проводов линии. Индуктивное сопротивление ВЛ сопоставимо с активным, и

поэтому его необходимо учитывать. Расчет потери напряжения такой линии производят по

формуле (1). В кабельных же линиях и в электропроводках индуктивное сопротивление мало,

поэтому в расчете кабельных линий (шланговых и других) небольшой длины и электропроводок

величиной x пренебрегают и расчет производится по формуле

∆U = 3 * I L r0 cos φ (2)

Для двухпроводной линии питания осветительной нагрузки потеря напряжения ( в

процентах от номинального напряжения) определяется по формуле

∆U = 2РLρ / (U2S) *100%,

где Р – расчетная мощность нагрузки, Вт;

L – длина линии, м;

U – напряжение линии, В;

ρ – удельное сопротивление, Ом*м/мм2;

S – сечение проводника, мм2.

2. Решите задачу.

Выбрать сечение алюминиевого провода линии передачи с напряжением в ее начале 1 кВ,

если потери напряжения в линии не должны превышать 8% при подключении потребителя

мощностью 150 кВт. Длина двухпроводной линии 2 км. Удельное сопротивление алюминия –

0,029 Ом*м/мм2.

3. Используя таблицу 1, выбрать марку провода и допустимую токовую нагрузку на этот

провод.

4*. Как изменится токовая нагрузка, если будет применен для тех же условий медный

провод? Удельное сопротивление меди – 0,0175 Ом*м/мм2.

Таблица 1 - Допустимые длительные токовые нагрузки на провода, кабели (А)

Сечение

жил, мм2

Голые провода

воздушных

линий

Шланговые кабели и

провода

Кабели с бумажной

изоляцией,

прокладываемые

в земле, в траншее

Установочные провода

марок АПР, АПВ, ПРГ,

АППВ, АПН

Кабели марок

АВРГ, АНРГ,

трехжильные

Марки

А

Марки

ПС

Марок

КРПТ, ГРШ,

ШРПС

Марки

КШВГ

Марк

и

ГТШ

Трехжиль-

ные, до

ЗкВ

Четырех-

жильные,

до 1 кВ

Открытая

прокладка

Скрытая

прокладка

или 3

провода в

трубе

Открытая

прокладка

Алюми-

ниевые

Сталь-

ные

Двух-

жиль-

ные

Трех-

жиль-

ные

Трехжильные,

6кВ

Алю-

миниевые

Медные Алюми-

ниевые

Алюминиевые

Медные жилы Алюминиевые

2,5

4

6

10

16

25

35

50

70

95

120

105

135

170

215

265

320

375

60

75

90

125

135

33

43

55

75

95

125

150

185

235

28

26

45

60

80

105

130

160

200

90

120

145

180

220

260

300

47

65

85

105

130

160

24

32

39

60

75

105

130

165

210

255

295

38

46

65

90

115

135

165

200

240

270

24

32

39

60

75

105

130

165

210

255

295

30

41

50

80

100

140

170

215

270

330

385

19

28

32

47

60

80

95

130

165

200

220

19

27

32

42

60

75

90

110

140

170

200

Контрольные вопросы: 1. Назовите установленные допустимые отклонения напряжения у различных

электроприемников.

2. Перечислите факторы, по которым производится выбор сечения провода.

3. Как вычислить падение напряжения для двухпроводной линии?






4. Никулин В.Н. Справочник молодого электрика по электротехническим

материалам и изделиям. – М.: Высшая школа, 2016.

Составитель: преподаватель Вичковская...

Documents