Контрольная работа по "Физики"

1. Действие  магнитного поля на электрический ток.

С современной точки  зрения в природе существует совокупность двух полей — электрического и  магнитного — это электромагнитное поле, оно представляет собой особый вид материи, т. е. существует объективно, независимо от нашего сознания. Магнитное  поле всегда порождается переменным электрическим, и наоборот, переменное магнитное поле всегда порождает  переменное электрическое поле. Электрическое  поле, вообще говоря, можно рассматривать  отдельно от магнитного, так как носителями его являются частицы — электроны и протоны. Магнитное поле без электрического не существует, так как носителей магнитного поля нет. Вокруг проводника с током существует магнитное поле, и оно порождается переменным электрическим полем движущихся заряженных частиц в проводнике.  Магнитное поле является силовым полем. Силовой характеристикой магнитного поля называют магнитную индукцию (В). Магнитная индукция — это векторная физическая величина, равная максимальной силе, действующей со стороны магнитного поля на единичный элемент тока. В = F/IL Единичный элемент тока — это проводник длиной 1 м и силой тока в нем 1 А. Единицей измерения магнитной индукции является тесла. 1 Тл = 1 Н/А • м. Магнитная индукция всегда порождается в плоскости под углом 90° к электрическому полю. Вокруг проводника с током магнитное поле также существует в перпендикулярной проводнику плоскости.   Магнитное поле является вихревым полем. Для графического изображения магнитных полей вводятся силовые линии, или линии индукции, — это такие линии, в каждой точке которых вектор магнитной индукции направлен по касательной. Направление силовых линий находится по правилу буравчика. Если буравчик ввинчивать по направлению тока, то направление вращения рукоятки совпадет с направлением силовых линий. Линии магнитной индукции прямого провода с током представляют собой концентрические окружности, расположенные в плоскости, перпендикулярной проводнику (рис. 29).   Как установил Ампер, на проводник с током, помещенный в магнитное поле, действует сила. Сила, действующая со стороны магнитного поля на проводник с током, прямо пропорциональна силе тока, длине проводника в магнитном поле и перпендикулярной составляющей вектора магнитной индукции. Это и есть формулировка закона Ампера, который записывается так: Fa = ILВ sin a. Направление силы Ампера определяют по правилу левой руки. Если левую руку расположить так, чтобы четыре пальца показывали направление тока, перпендикулярная составляющая вектора магнитной индукции (В = В sin а) входила в ладонь, то отогнутый на 90° большой палец покажет направление силы Ампера (рис. 30).

2. Свойства электроизоляционных материалов

1. Влажностные свойства диэлектриков.

Электроизоляционные материалы в большей или меньшей  степени гигроскопичны, т.е. обладают способностью впитывать в себя влагу  из окружающей среды, и влагопроницаемы, т.е. способны пропускать сквозь себя пары воды.

Гигроскопичность  диэлектриков зависит от их структуры  и состава. Неполярные органические диэлектрики, например парафин, полиэтилен, полипропилен, обладают очень малой  гигроскопичностью, почти не поглощают  влаги из воздуха и даже при  длительном пребывании во влажной среде  сохраняют хорошие диэлектрические  свойства.

Полярные диэлектрики  обладают обычно большей гигроскопичностью.

Наличие в диэлектриках водорастворимых составных частей и солей повышает их гигроскопичность.

Материалы, состоящие  из волокон, не обладающих объемной гигроскопичностью, как правило, абсорбируют влагу  из воздуха за счет наличия пор  и смачиваемости поверхности  волокон водой, что вследствие сильно развитой поверхности волокон может  послужить причиной значительной общей  гигроскопичности.

Кроме гигроскопичности, большое практическое значение имеет  влагопроницаемость электроизоляционных материалов. Эта характеристика чрезвычайно важна для оценки качества материалов, применяемых для защитных покровов. Для различных материалов влагопроницаемость изменяется в весьма широких пределах.  
 

2)Тепловые свойства  диэлектриков

К важнейшим свойствам  диэлектриков относятся нагревостойкость, холодостойкость, теплопроводность и тепловое расширение.

Нагревостойкость - способность электроизоляционных материалов и изделий без вреда для них как кратковременно, так и длительно выдерживать воздействие высокой температуры.

Холодостойкость - способность  изоляции работать без ухудшения  эксплуатационной надежности при низких температурах, например от -60 до -70°  С. При низких температурах, как правило, электрические свойства изоляционных материалов улучшаются, однако многие материалы, гибкие и эластичные в  нормальных условиях, при низких температурах становятся хрупкими и жесткими, что  создает затруднения для работы изоляции.

Теплопроводность  материалов характеризуют теплопроводностью  gt. Значения gt электроизоляционных материалов за исключением окиси бериллия меньше, чем большинства металлов. Наименьшими значениям gt, обладают пористые электроизоляционные материалы с воздушными включениями. Как правило кристаллические диэлектрики имеют более высокие значения gt, чем аморфные.

Тепловое расширение диэлектриков - материалы, обладающие малыми значениями ТКЛР (температурный  коэффициент линейного расширения), имеют, как правило, наиболее высокую нагревостойкость и наоборот.

3. Химические свойства  диэлектриков

Знание химических свойств диэлектриков важно для  оценки надежности их в эксплуатации и для разработки технологии.

Неполярные или  слабополярные углеводороды (парафин, каучук) легко растворяются в жидких углеводородах, например, в бензине; полярные смолы, содержащие, гидроксильные группировки (фенолформальдегидные и другие смолы), растворяются в спирте и иных полярных растворителях. Растворимость уменьшается с повышением степени полимеризации, высокомолекулярные вещества с линейной структурой молекул растворяются сравнительно легко, а с пространственной структурой - весьма трудно. При повышении температуры растворимость обычно увеличивается.

3. Измерительные трансформаторы тока и напряжения. Схемы соединения.

Трансформа́тор то́ка — трансформатор, предназначенный для преобразования тока до значения,удобного для измерения. Первичная обмотка трансформатора тока включается последовательно в цепь с измеряемым переменным током, а во вторичную включаются измерительные приборы. Ток, протекающий по вторичной обмотке трансформатора тока, пропорционален току, протекающему в его первичной обмотке.

Трансформаторы тока широко используются для измерения  электрического тока и в устройствах  релейной защиты электроэнергетических  систем, в связи с чем на них накладываются высокие требования по точности. Трансформаторы тока обеспечивают безопасность измерений, изолируя измерительные цепи от первичной цепи с высоким напряжением, часто составляющим сотни киловольт.

К трансформаторам  тока применяются высокие требования по точности. Как правило, трансформатор  тока выполняют с двумя и более  группами вторичных обмоток: одна используется для подключения устройств защиты, другая, более точная — для подключения  средств учёта и измерения (например, электрических счётчиков).

Вторичные обмотки  трансформатора тока обязательно замыкаются(закорачиваются) через нагрузку или напрямую и для безопасности заземляются в одной точке. На вторичной обмотке возникает высокое напряжение, достаточное для пробоя изоляции трансформатора, что приводит к выходу трансформатора из строя, а также создает угрозу жизни обслуживающего персонала. Кроме того, из-за возрастающих потерь в сердечнике магнитопровод трансформатора начинает перегреваться, что так же может привести к повреждению (или, как минимум, к износу) изоляции и дальнейшему её пробою. По этим причинам во время эксплуатации трансформатора тока вторичную его обмотку нельзя держать разомкнутой.

В трехфазных сетях  с напряжением 6-10 кВ устанавливаются  трансформаторы как во всех трех фазах, так и только в двух (A и C). В  сетях с напряжением 35 кВ и выше трансформаторы тока в обязательном порядке устанавливаются во всех трех фазах.

В случае установки  в три фазы вторичные обмотки  трансформаторов тока соединяются  в «звезду» (рис.1), в случае двух фаз  — «неполную звезду» (рис.2). Для  дифференциальных защит трансформаторов  с электромеханическими реле трансформаторы подключают по схеме «треугольника»

Трансформатор напряжения — трансформатор, предназначенный  для преобразования высокого напряжения в низкое в измерительных цепях. Применение трансформатора напряжения позволяет изолировать логические цепи защиты и цепи измерения от цепи высокого напряжения.

Виды трансформаторов:

Заземляемый трансформатор  напряжения — однофазный трансформатор  напряжения, один конец первичной  обмотки которого должен быть наглухо  заземлён, или трёхфазный трансформатор  напряжения, нейтраль первичной обмотки которого должна быть наглухо заземлена.

Незаземляемый трансформатор напряжения — трансформатор напряжения, у которого все части первичной обмотки, включая зажимы, изолированы от земли до уровня, соответствующего классу напряжения.

Каскадный трансформатор  напряжения — трансформатор напряжения, первичная обмотка которого разделена  на несколько последовательно соединённых  секций, передача мощности от которых  к вторичным обмоткам осуществляется при помощи связующих и выравнивающих  обмоток.

Ёмкостный трансформатор  напряжения — трансформатор напряжения, содержащий ёмкостный делитель.

Двухобмоточный трансформатор — трансформатор напряжения, имеющий одну вторичную обмотку напряжения.

Трёхобмоточный трансформатор напряжения — трансформатор напряжения, имеющий две вторичные обмотки: основную и дополнительную.