Idea Transcript
Министерство образования и науки Российской Федерации РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ НЕФТИ И ГАЗА имени И. М. ГУБКИНА Кафедра теоретической электротехники и электрификации нефтяной и газовой промышленности
С. Г. Максютов А. И. Левченко
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И ЭЛЕКТРОННЫЕ АППАРАТЫ СБОРНИК ТИПОВЫХ ВОПРОСОВ ДЛЯ КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ
Под редакцией М. С. Ершова
Москва 2015
УДК 621.313
Р е ц е н з е нт: профессор, д.т.н. М. С. Ершов
Максютов С. Г., Левченко А. И. Электрические и электронные аппараты: сборник типовых вопросов для контрольных работ. – М.: Издательский центр РГУ нефти и газа имени И. М. Губкина, 2015. – 75 с. Тестирование, как одна из форм проведения контрольных работ, необходимо для подготовки студентов к федеральному интернетэкзамену в сфере профессионального образования (ФЭПО). Содержание контрольных работ направлено на выявление и закрепление знаний студентов кафедры теоретической электротехники и электрификации нефтяной и газовой промышленности, изучающих курс «Электрические и электронные аппараты». Издание подготовлено на кафедре теоретической электротехники и электрификации нефтяной и газовой промышленности в рамках подготовки курса «Электрические и электронные аппараты» для студентов данной кафедры в соответствии с требованиями национальных стандартов в сфере образования.
© С. Г. Максютов, А. И. Левченко, 2015 © РГУ нефти и газа имени И. М. Губкина, 2015
Содержание РЕКОМЕНДАЦИИ К ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ ................................................................................................................. Часть 1. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АППАРАТОВ Электрические контакты и электрическая дуга ................................. Электродинамические усилия, нагрев, режимы работы электрических аппаратов ................................................................................... Часть 2. НИЗКОВОЛЬТНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ .... Степени защиты, обеспечиваемые оболочками электрических аппаратов ГОСТ 14254-96 [2]. Категории размещения электрических аппаратов ГОСТ 15150-69[3] ................................................................. Пакетные переключатели, рубильники и выключатели нагрузки ... Контакторы и магнитные пускатели ................................................... Автоматические выключатели............................................................. Предохранители .................................................................................... Общие вопросы ..................................................................................... Основы взрывозащищенности электрооборудования .......................
4 6 10 15 15 23 25 31 40 44 48
Часть 3. ВЫСОКОВОЛЬТНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ Разъединители, заземлители, отделители, короткозамыкатели, выключатели нагрузки.......................................................................... Отделители и короткозамыкатели ....................................................... Высоковольтные выключатели нагрузки ........................................... Высоковольтные выключатели нагрузки ........................................... Ограничители перенапряжения и вентильные разрядники .............. Реакторы ................................................................................................. Трансформаторы тока (ТТ) трансформаторы напряжения и (ТН) .. КРУ .........................................................................................................
53 57 58 59 61 64 66 69
Часть 4. ЭЛЕКТРОННЫЕ СИЛОВЫЕ АППАРАТЫ И ДАТЧИКИ Электронные силовые аппараты.......................................................... Датчики ..................................................................................................
71 71 72
Литература....................................................................................................
75
3
53
РЕКОМЕНДАЦИИ К ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ Контрольные работы представляют собой задания в виде тестов. Для лучшего закрепления материала итоговая контрольная работа содержит в себе вопросы из предыдущих контрольных работ. Выполнение контрольной работы происходит на компьютерах в специализированной аудитории. Студент должен запустить программу Tester, выбрать в появившемся списке свою группу, ФИО, учебную дисциплину, а также тему контрольной работы. Тестирование запускается автоматически. Время на выполнение теста ограничено, количество вопросов в каждой контрольной работе может изменяться в зависимости от сложности и объема материала по каждой теме. Для ответа на вопрос студенту необходимо кликом мыши выбрать один или несколько вариантов ответов из предложенных либо вписать ответ в строку, затем нажать кнопку «далее».
Если студент хочет изменить свой ответ, он может вернуться к данному вопросу нажатием кнопки «назад».
4
Пропускать вопросы нельзя. После ответа на все вопросы и завершения теста на экран выводится протокол тестирования, содержащий ФИО студента, дату, тему контрольной работы, количество правильных ответов и набранных баллов. Студент должен отправить на печать данный протокол и в случае согласия с результатами, поставить свою подпись.
5
Часть 1. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АППАРАТОВ Электрические контакты и электрическая дуга 1. Выберите вариант, правильно характеризующий дуговой разряд: a) «канал» сильно ионизированного газа, по которому течет ток. Газ в канале сильно нагрет. Резко возрастает его давление. Расширяясь, газ создает звуковые волны, вызывающие треск или гром; b) давление газа низкое. Напряжение на электродах порядка нескольких сотен вольт. Слабое свечение газа, заметное только в тёмном помещении или в тёмное время суток; c) самостоятельный квазистационарный электрический разряд в газе, горящий практически при любых давлениях газа, при постоянной или меняющейся с низкой частотой разности потенциалов между электродами. 2. Выберите неправильную причину (из возможных), вызывающую процесс ионизации межконтактного промежутка: a) изменение давления среды; b) сильное электрическое поле; c) высокая температура среды; d) радиоактивное или ультрафиолетовое излучение. 3. Поставьте данные виды электрических разрядов в порядке возрастания их энергии (первый должен соответствовать самому энергетически-слабому виду): a) тлеющий разряд; b) коронный разряд; c) дуговой разряд; d) искровой. 6
4. Из перечисленных способов гашения дуги выберите те, которые применяются для гашения дуги в электрических аппаратах: a) создание направленного воздействия магнитного поля (магнитное дутье); b) разрывание контактов во время бестоковой паузы; c) разрывание контактов в среде метана; d) разрывание контактов в среде масла; e) разрывание контактов в водной среде. 5. Выберите вариант, содержащий неправильное утверждение: a) чем выше скорость размыкания контактов, тем меньше электрическая дуга; b) для гашения электрической дуги достаточно развести контакты на большое расстояние; c) в полупроводниках не возникает электрическая дуга, так как переключение происходит за счет поля, а не механической работы контактов. 6. Выберите неправильное пояснение причины увеличения контактного сопротивления. При ответе обратите внимание на поясняющий рисунок.
a) Сопротивление увеличивается в результате возрастания усилия контактного нажатия (силы F на рисунке). b) Сопротивление возрастает в результате эффекта стягивания 7
линий тока (как показано на рисунке), что характеризуется изменением величины сопротивления Rc. c) Сопротивление возрастает в результате наличия окисных пленок на поверхности контакта, что характеризуется сопротивлением Rm. d) Сопротивление возрастает в результате наличия микронеровностей на поверхности контакта и связанного с этим уменьшения площади контакта. 7. Выберите правильный вариант названия левой и правой пары контактов относительно центрального контакта пластины для данного рисунка: a) нормально-замкнутые, нормальноразомкнутые; b) нормально-разомкнутые, нормально-замкнутые. Выберите правильный вариант названия левой и правой пары контактов относительно центрального контакта пластины для данного рисунка: a) размыкающие, замыкающие; b) замыкающие, размыкающие. 8. Выберите варианты, в которых правильно указаны характерные свойства силовых электрических контактов коммутационных аппаратов: a) высокая электропроводность; b) малая эрозия; c) большая масса; d) высокая температура плавления; e) способность образовывать оксидные пленки на своей поверхности. 8
9. Выберите варианты, в которых правильно указаны свойства меди как материала контактов: a) высокая твердость для уменьшения механического износа при частых включениях и отключениях; b) низкая температура плавления; c) высокая теплопроводность; d) высокая электрическая проводимость; e) необходимость больших сил нажатия. 10. Выберите правильный перечень свойств, относящихся к недостаткам алюминия как материала контактов электрических аппаратов: a) малая механическая прочность; b) высокая электрическая проводимость; c) малая плотность и масса; d) способность образовывать оксидные пленки. 11. Выберите вариант, содержащий неправильное утверждение: a) износ, связанный с окислением и образованием на электродах пленок химических соединений материала контактов со средой, называется эрозией контакта; b) при включении цепи происходит многократное образование электрической дуги, которое приводит к сильному износу контакта из-за плавления и распыления материала контактов; c) длительность горения дуги можно регулировать.
9
Электродинамические усилия, нагрев, режимы работы электрических аппаратов 1. Выберите вариант, содержащий неправильное утверждение. a) При встречном направлении токов в параллельно расположенных токоведущих частях электрических аппаратов создается результирующий магнитный поток, порождающий электродинамические силы притяжения этих частей друг к другу. b) При нормальных условиях работы в электрических аппаратах электродинамические силы малы, что не вызывает деформации их составных частей. c) В аварийных режимах токи, протекающие через электрические аппараты, вырастают, что увеличивает электродинамические силы и может привести к деформации или разрушению аппарата или его частей. 2. Выберите вариант, содержащий неправильное утверждение: a) При одинаковом направлении токов в параллельно расположенных токоведущих частях электрических аппаратов создается результирующий магнитный поток, порождающий электродинамические силы, отталкивающие эти части друг от друга. b) Механическая прочность элементов конструкции электрических аппаратов зависит от значения электродинамических усилий, их направления, длительности воздействия и крутизны нарастания. c) Для токоведущих частей электрических аппаратов, работающих в трехфазных цепях, расчет электродинамических усилий производится для средней фазы. 3. Выберите вариант, содержащий правильное утверждение об электродинамической стойкости аппарата. 10
a) Электродинамическая стойкость аппарата выражается электродинамической силой, возникающей в процессе его работы. b) Электродинамическая стойкость аппарата выражается амплитудным значением тока, при котором механические напряжения не выходят за допустимые пределы. 4. Выберите вариант, содержащий правильную формулу для расчета электродинамических усилий в параллельно расположенных проводниках: a) F = 107 ki1i2 ; R b) FR = 0,5µ0i2 ln 8 − 0,75 ; r
c) F = i1i2
dM dx
.
5. Выберите вариант, содержащий правильную формулу для расчета электродинамических усилий, возникающих между двумя цилиндрическими катушками: a) F = 107 ki1i2 ; R b) FR = 0,5µ0i2 ln 8 − 0,75 ; r
c) F = i1i2
dM dx
.
6. Выберите вариант, содержащий неверное утверждение: a) мощность, выделяющаяся в элементах электрического аппарата, обусловлена электрическим сопротивлением и электромагнитным действием тока; b) сопротивление проводника различно при постоянном и переменном токе из-за поверхностного эффекта и эффекта близости; c) в процессе работы электрического аппарата мощность потерь выделяется только в его токоведущих частях. 11
7. Выберите вариант, содержащий неверное утверждение: a) в установившемся режиме процесс нагрева носит адиабатический характер; b) температура считается установившейся, если за 1ч нагрева она возрастет не более чем на 1°С; c) в установившемся режиме все выделяющееся тепло отдается в окружающее пространство. 8. Выберите вариант ответа, содержащий правильный перечень определений слагаемых правой части уравнения Ньютона Pdt = ktSτdt + cGdθ: a) первое слагаемое соответствует энергии, отведенной за время dt наружу с поверхности тела, второе – тепловая энергия, идущая на повышение температуры тела массой G; b) первое слагаемое соответствует энергии, воспринимаемой телом за время dt, второе – тепловая энергия, теряемая телом массой G; c) первое слагаемое соответствует энергии передаваемой и поглощаемой поверхностью S тела за время dt, второе – тепловая энергия, идущая на увеличение теплоемкости тела массой G. 9. Выберите вариант правильного определения режима работы ЭА согласно ГОСТ 28173[1], графики которого изображены на рисунке: a) длительный; b) кратковременный; c) повторно-кратковременный. 10. Выберите вариант правильного определения режима работы ЭА согласно ГОСТ 28173, графики которого изображены на рисунке: 12
a) длительный; b) кратковременный; c) повторно-кратковременный. 11. Выберите вариант правильного определения режима работы ЭА согласно ГОСТ 28173, графики которого изображены на рисунке: a) длительный; b) кратковременный; c) повторно-кратковременный. 12. Выберите вариант, содержащий правильное утверждение: a) термической устойчивостью называется способность ЭЭА противостоять термическому воздействию токов короткого замыкания; b) время, которое электрический аппарат способен противостоять воздействию тока термической устойчивости, возрастает с возрастанием этого тока. 13. Выберите вариант, содержащий неправильное утверждение: a) магнитной индукцией называют векторную величину, равную максимальной силе, действующей со стороны магнитного поля на единичный элемент тока; b) напряженность магнитного поля зависит от свойств окружающей среды; c) ферромагнитный материал усиливает магнитное поле катушки с током за счет собственной намагниченности. 14. Выберите вариант, содержащий правильное соотношение для магнитной проницаемости ферромагнетиков: a) μ >> 1; 13
b) μ
> 1; b) совокупность устройств, содержащих вещества с магнитной проницаемостью μ = 0; c) совокупность устройств, содержащих вещества с магнитной проницаемостью μ