Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГБОУ ВПО

«ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

Кафедра электроснабжения и электротехники

УТВЕРЖДАЮ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

(рабочая учебная программа дисциплины) Высоковольтные электротехнологические процессы и аппараты Направление подготовки: 140400 Электроэнергетика и электротехника Магистерская программа: 140400.68 – Оптимизация развивающихся систем электроснабжения Квалификация (степень) Магистр Форма обучения Очная Составитель программы:

Потапов В.В., доцент кафедры электроснабжения и электротехники ИрГТУ, к.т.н.

Иркутск 1. Информация из ФГОС, относящаяся к дисциплине.

1.1. Вид деятельности выпускника.

Дисциплина охватывает круг вопросов, относящиеся к виду деятельности выпускника:

- производственно-технологическая деятельность;

- монтажно-наладочная деятельность;

- сервисно-эксплуатационная деятельность.

1.2. Задачи профессиональной деятельности выпускника.

В дисциплине рассматриваются указанные в ФГОС задачи профессиональной деятельности выпускника:

- разработка мероприятий по эффективному использованию энергии и сырья;

- выбор методов и способов обеспечения экологической безопасности производства;

- организация и участие в проведении монтажа и наладки электроэнергетического и электротехнического оборудования;

- организация приемки и освоения вводимого электроэнергетического и электротехнического оборудования.

Перечень компетенций, установленных ФГОС.

1.3.

Освоение программы настоящей дисциплины позволит сформировать у обучающегося следующие компетенции:

готовность эксплуатировать, проводить испытания и ремонт технологического оборудования электроэнергетической и электротехнической промышленности (ПК-18); способность разработки планов, программ и методик проведения испытаний электротехнических и электроэнергетических устройств и систем (ПК-22);

готовность к работе по одному из конкретных профилей (ПК-25); способностью управлять действующими технологическими процессами при производстве электроэнергетических и электротехнических изделий, обеспечивающими выпуск продукции, отвечающей требованиям стандартов и рынка (ПК-26); способностью к реализации мероприятий по экологической безопасности предприятий (ПК-33);

готовностью проводить экспертизы предлагаемых проектно- конструкторских решений и новых технологических решений (ПК-44); способность к проверке технического состояния и остаточного ресурса оборудования и организации профилактических осмотров и текущего ремонта (ПК-47); готовность к приемке и освоению вводимого оборудования (ПК-48); готовностью к составлению заявок на оборудование и запасные части и подготовке технической документации на ремонт (ПК-49); готовность к составлению инструкций по эксплуатации оборудования и программ испытаний (ПК-50).

Перечень умений и знаний, установленных ФГОС 1.4.

Студент после освоения программы настоящей дисциплины должен:

знать:

современные естественнонаучные и прикладные задачи электроэнергетики и электротехники, методы и средства их решения в производственнотехнологической деятельности; технологии и средства обработки информации и оценки результатов применительно к решению профессиональных задач;

уметь:

находить нестандартные решения профессиональных задач применять современные методы и средства исследования технологической подготовки производства и эксплуатации электроэнергетических и электротехнических объектов;

владеть:

современными измерительными и компьютерными системами и технологиями, навыками оформления представления и защиты результатов решения.

Цели и задачи освоения программы дисциплины 2.

Целью изучения дисциплины является подготовка магистрантов в области высоковольтных электротехнологических процессов. При этом основное внимание уделяется электрофизическим основам процессов.

Задачей изучения дисциплины является:

• познакомить обучающихся с процессами, происходящими в аэрозольных и гидрозольных системах под воздействием электрических сил в сильных электрических полях, с плазмохимическими процессами при воздействии газового разряда на вещества, с процессами воздействия сильных электромагнитных полей на материалы;

• познакомить обучающихся с современными высоковольтными электротехнологическими аппаратами и технологиями, основанными на применении сильных электрических полей, плазмохимических процессов, импульсных электромагнитных полей;

• познакомить обучающихся с методами расчета характеристик и с проектированием высоковольтных электротехнологических установок (электрофильтров, электросепараторов, установок для нанесения покрытий и обезвоживания нефтепродуктов, нейтрализаторов статического электричества, озонаторов и др.);

• привить практические навыки использования высоковольтных электротехнологических аппаратов и установок для решения практических технологических задач;

• научить принимать и обосновывать конкретные технические решения при последующем проектировании и эксплуатации высоковольтных электротехнологических аппаратов.

Место дисциплины в структуре ООП Для изучения дисциплины, необходимо освоения содержания дисциплин:

Теоретические основы электротехники, Физико-математические основы техники высоких напряжений, Электрофизические основы техники высоких напряжений, Основы электротехнологий.

Знания и умения, приобретаемые студентами после освоения содержания дисциплины, будут использоваться в: Управление энергохозйством, энергоаудит СЭС, Инновационное управление в энергетике.

4. Компетенции обучающегося, формируемые после освоения дисциплины (результаты освоения дисциплины) В результате освоения дисциплины магистрант должен:

• основные источники научно-технической информации по физике процессов поведения аэрозольных частиц в сильных электрических полях, по плазмохимическим процессам, по процессам воздействия сильных электромагнитных полей на материалы, по принципам действия и конструкциям высоковольтных электротехнологических аппаратов;

• действующие подходы в области применения высоковольтных электротехнологических аппаратов и установок;

• основные методы расчета высоковольтных электротехнологических процессов и аппаратов;

• источники научно-технической информации (журналы, сайты Интернет) по высоковольтным электротехнологическим процессам, аппаратам, установкам и областях их использования;

• самостоятельно разбираться в методиках расчета высоковольтных электротехнологических установок и применять их для решения поставленной задачи;

• осуществлять поиск и анализировать научно-техническую информацию и выбирать необходимые конструкционные элементы высоковольтных электротехнологических аппаратов;

• самостоятельно выполнять расчеты процессов, являющихся основой высоковольтных электротехнологий;

• самостоятельно выполнять расчет высоковольтных электротехнологических аппаратов и анализ эффективности их применения;

• использовать компьютерные программы для проведения расчётов высоковольтных электротехнологических процессов и установок;

• анализировать информацию о новых направлениях применения высоковольтных электротехнологических процессов и аппаратов;

владеть:

• терминологией в области электротехнологических процессов и аппаратов, используемых в технике высоких напряжений;

• навыками выполнения расчетов высоковольтных электротехнологических установок и анализа эффективности их применения в технологических процессах;

• информацией о технических параметрах высоковольтных электротехнологических аппаратов для их использования при проектировании, конструировании и эксплуатации.

5. Основная структура дисциплины.

Таблица совая работа Вид промежуточной аттестации (итогово- Экзамен, Экзамен, Перечень основных разделов и тем - Процессы осаждения аэрозольных частиц в электрическом поле.

- Процессы на осадительном электроде.

- Коллективные процессы в аэрозольных системах.

- Электротехнологические процессы и аппараты, основанные на применении сильных электрических полей.

- Высоковольтные плазмохимические технологии, процессы и аппараты.

- Процессы статической электризации и методы борьбы с проявлениями статического электричества.

- Высоковольтные электротехнологические процессы и аппараты импульсного воздействия на материалы.

- Аэрозольные электрогазодинамические устройства и аппараты.

Краткое описание содержания теоретической части разделов и тем дисциплины Процессы осаждения аэрозольных частиц в электрическом поле Введение. Роль электротехнологий в промышленном производстве и их место среди традиционных технологических процессов. Осаждение частиц. Осаждение монодисперсных частиц из ламинарного потока. Осаждение в плоском канале под действием постоянных внешних сил. Эффективность осаждения. Осаждение на горизонтальном участке круглой трубы. Осаждение под действием центробежных сил. Осаждение под действием сил зеркального отображения. Условие забора аэрозоля заборными трубками. Осаждение частиц из турбулентного потока. Сведения о турбулентном течении. Осаждение частиц из турбулентного потока в поле постоянных внешних сил. Эффективность осаждения частиц из турбулентного потока.

Процессы на осадительном электроде Процессы на осадительном электроде. Поведение отдельно взятой частицы на электроде. Силы адгезии частиц к электроду. Поведение частицы на электроде в электрическом поле и при коронном разряде в промежутке. Поведение слоя на осадительном электроде. Определение характеристик порошкового слоя. Зарядка и разрядка слоя на электроде. Обратная корона с порошкового слоя. Время возникновения обратной короны. Сила, действующая на слой, в электрическом поле и при коронном разряде в промежутке. Влияние слоя на вольт-амперную характеристику коронного разряда.

Коллективные процессы в аэрозольных системах Коллективные процессы в аэрозольных системах. Электростатическое рассеяние монодисперсного аэрозоля. Влияние концентрации частиц на характеристики коронного разряда. Движение частиц по силовым линиям. Движение частиц поперек силовых линий. Характеристики полидисперсного аэрозоля.

Электротехнологические процессы и аппараты, основанные на применении сильных электрических полей Очистка газов электрофильтрами. Конструкция электрофильтров. Степень очистки газов в электрофильтрах. Особенности определения эффективности осаждения в электрофильтрах. Способы борьбы с обратной короной в электрофильтрах. Электросепарация. Классификация электросепараторов. Сепарация по электропроводности. Трибоэлектростатическая сепарация. Пироэлектрическая сепарация. Диэлектрическая сепарация. Нанесение покрытий в электрическом поле.

Электроокраска. Электропневмораспылители. Нанесение порошковых покрытий.

Электрический кипящий слой. Электропечать. Электрофотография. Ксерокс.

Электрокаплеструйная печать. Обезвоживание нефтепродуктов. Физические основы обезвоживания нефтепродуктов. Конструкция промышленных технологических установок для обессоливания и обезвоживания нефти и нефтепродуктов.

Технологии обезвоживания нефтепродуктов.

Высоковольтные плазмохимические технологии, процессы и аппараты Плазмохимические технологии. Основы плазмохимических преобразований.

Генераторы озона и озонные технологии. Электросинтез озона. Технологии конверсии газов в плазме газового разряда. Очистка топочных газов от оксидов азота и серы. Модификация поверхности материалов в плазме газового разряда.

Процессы статической электризации и методы борьбы с проявлениями статического электричества Нейтрализация зарядов статического электричества. Статическое электричество при перекачке нефтепродуктов по трубопроводам. Методы измерения основных параметров, характеризующих статическую электризацию. Способы защиты от разрядов статического электричества. Применение нейтрализаторов зарядов статического электричества.

Высоковольтные электротехнологические процессы и аппараты импульсного воздействия на материалы Технологии импульсного воздействия на материал. Электрогидравлические технологии. Электроэрозионная обработка материалов. Магнитно-импульсная обработка материалов.

Аэрозольные электрогазодинамические устройства и аппараты Аэрозольные электрогазодинамические устройства. Конденсационные ЭГДгенераторы заряженного аэрозоля. Струи заряженного аэрозоля. ЭГД-генераторы.

ЭГД-компрессоры.

Краткое описание лабораторных работ 6.3.1. Перечень лабораторных работ Лабораторная работа №1. Изучение основ технологического применения озона.

Лабораторная работа №2. Исследование работы барьерного озонатора.

Лабораторная работа №3. Магнитно-импульсная обработка металлов.

Лабораторная работа №4. Нанесение порошковых полимерных покрытий в камерах с электрическим кипящим слоем.

Лабораторная работа №5. Электросепарация.

Лабораторная работа №6. Исследование работы электрофильтра.

Лабораторная работа №7. Исследование работы нейтрализаторов статического электричества.

Лабораторная работа №8. Электрография.

Лабораторная работа № 9. Испытательные установки высокого напряжения и испытания электрической прочности изоляции электрооборудования.

Лабораторная работа № 10. Измерение переменных высоких напряжений.

Лабораторная работа № 11. Электрические разряды в воздухе.

Лабораторная работа № 12. Электрические разряды по поверхности твердого диэлектрика.

6.3.2. Методические указания по выполнению лабораторных работ Лабораторная работа №1. Изучение основ технологического применения озона.

Цель работы: ознакомление с распространенными схемами технологического применения озона; исследование выходных характеристик генератора озона; изучение процесса растворения (абсорбции) озона из озоно-воздушной смеси в воду и взаимодействия озона с загрязняющими примесями в воде в процессе ее обработки; получение навыков работы с генератором озона, измерителями концентрации озона в газе и жидкости, измерителем цвета жидкости (колориметром).

Работа выполняется на стенде, состоящем из следующих основных узлов:

микропроцессор (номинальный расход воздуха – 5 л/мин., максимальное давление 1,5 ати); блок сушки воздуха (принцип осушителя основан на адсорбции молекул воды на поверхности гранул сорбента, которым в работе является силикагель);

измеритель расхода газа (ротаметр); генератор озона с поверхностным разрядом (электросинтез озона происходит в плазме поверхностного разряда, на лицевой панели установки находится тумблер включения, ручки регулировки режима работы озонатора «Грубо», «Плавно» и стрелочный прибор, показывающий значения напряжений, подаваемых на генератор озона); барботажная камера (основные штуцеры камеры: подача воды, штуцер подачи озона в газовый распылитель, штуцер газосброса, вентиль слива воды); разложитель воды (предотвращает выброс озона в атмосферу); измеритель концентрации озона в газовой и жидкой фазах; измеритель светопоглощения в воде (колориметр); коммутатор.

Лабораторная работа №2. Исследование работы барьерного озонатора.

Цель работы: ознакомление с конструкцией барьерного озонатора, принципом его работы и выходными параметрами; исследование режимов работы барьерного озонатора, определение концентрации озона, активной мощности разряда.

Работа выполняется на лабораторной установке, блочная схема которой включает, кроме электрической части, вспомогательные устройства для осушки газа, водяного охлаждения, компрессор, разложитель озона и измеритель концентрации озона. Измерение концентрации озона осуществляется по спектру поглощения при пропускании света ртутной лампы через специальную кварцевую кювету, внутри которой проходит поток газа с озоном. Выходным прибором измерителя концентрации служит микроамперметр, пересчет показаний которого дает значение концентрации озона. Вся шкала прибора (100 делений) соответствует концентрации озона в газе 20 мг/л.

Осушка газа осушествляется пропусканием воздуха через осушитель с силигелем. Расход газа измеряется ротаметром в делениях, пересчитываемых затем в л/мин. Для уничтожения озона в выходящем из озонатора потоке газа, что необходимо в целях безопасности для предотвращения отравления (озон является мощным окислителем, и вдыхание воздуха с высокой концентраций озона приводит к ожогу дыхательных путей) используется разложитель с цианитом, при взаимодействии с которым происходит разложение озона.

Электрическая схема установки состоит из: источников питания с частотой 500, 1000 и 1500 Гц; блока измерения высокого напряжения; блока измерения разрядного тока; переключателя источника питания.

Лабораторная работа №3. Магнитно-импульсная обработка металлов.

Цель работы: ознакомление с принципом деформирования проводящих заготовок в импульсном магнитном поле, с узлами и элементами установок для магнитно-импульсной обработки металлов, а также ознакомление с методами расчетов процессов в разрядной цепи установки.

Работа выполняется на лабораторном стенде, состоящем из элементов: система индуктор-заготовка, коммутатор, емкостный накопитель энергии, зарядное устройство, блок поджигающих импульсов и пульт управления. Питание установки осуществляется от сети переменного тока напряжением 220 В через предохранители и пакетный выключатель. Регулирование напряжения на первичной обмотке трансформатора осуществляется автотрансформатором. Зарядка емкостного накопителя энергии осуществляется от вторичной обмотки через выпрямитель и ограничивающие резисторы. Включение коммутатора осуществляется от блока.

Сигнализация о наличии напряжения питания стенда, на первичной обмотке автотрансформатора и блока осуществляется лампами. Контроль напряжения на выходе автотрансформатора осуществляется по вольтметру. Величина зарядного напряжения накопителя определяется по прибору, проградуированному в кВ и включенному через делитель напряжения. Регистрация тока в разрядной цепи накопителя осуществляется при помощи шунта. Аварийный разряд накопителя энергии и снятие остаточного напряжения после отключения установки производится включением короткозамыкателя с электромагнитным приводом.

Лабораторная работа №4. Нанесение порошковых полимерных покрытий в камерах с электрическим кипящим слоем.

Цель работы: ознакомление с технологией и устройствами для нанесения порошковых полимерных покрытий в электрическом поле; изучение процесса нанесения покрытий на изделия в камерах с электрическим кипящим слоем.

Работа выполняется на лабораторном стенде, схема которго включает: камеру с электрическим кипящим слоем, под воздухопроницаемой крышкой камеры установлено заземленное изделие. Высокое напряжение в камеру подается от высоковольтного источника, включаемого через реле времени (источник снабжен регистрирующими приборами напряжения, тока нагрузки и регулятором этих параметров). Воздух в камеру подается от компрессора, который установлен под лабораторным стендом. Воздух из вытяжного бокса установки забирается пылесосом. Для оплавления покрытий в установке предусмотрена электропечь. На пульте управления установки смонтированы коммутирующие аппараты и аппаратура контроля включения отдельных электрических цепей в соответствии с ПУЭ.

Лабораторная работа №5. Электросепарация.

Цель работы: изучение принципа работы электростатического сепаратора, разделяющего материалы по проводимости; экспериментальное изучение процесса электросепарации на примере конструкции наклонного пластинчатого электростатического сепаратора.

Работа выполняется на лабораторном стенде, основу которого составляет лабораторный сепаратор, состоящий из корпуса, электродной системы, приемника продуктов разделения, вибропитателя, источника высокого напряжения, пульта управления. Дверь корпуса снабжена запором и блокировочными контактами, отключающими электрическое питание источника высокого напряжения сепаратора при открывании двери. Электродная система содержит 3 электрода:

между двумя высоковольтными электродами разной полярности размещен заземленный электрод. Верхний электрод выполнен из проводящего материала в виде крылообразного клина с полусферическими закруглениями краев. Крепление крыла обеспечивает изменение угла его наклона, продольное и вертикальное перемещение относительно заземленного электрода – плоскости. Диапазоны регулирования: угол наклона + 20 градусов, продольное перемещение – 100 мм, вертикальное перемещение – 25 мм. Размеры электрода 200*200*25 мм. Электрод снабжен диэлектрической прокладкой. Электрод снабжен клеммой для подключения кабеля источника высокого напряжения. Нижний электрод выполнен в виде цилиндра из проводящего материала с возможностью регулирования его положения относительно заземленного электрода – пластины. Заземленный электрод – пластина выполнен из проводящего материала – графитопласта. Электрод выполнен с возможностью изменения угла наклона относительно горизонтали в пределах от 30 до 60 градусов. Приемники продуктов разделения расположены под нижним электродом на расстоянии не менее 50 мм и выполнены в виде отдельных секций размером 370*30*30 мм каждая, скрепляемых друг с другом и размещенных на общем выдвижном поддоне. Вибропитатель выполнен с бункером и лотком шириной 80 мм. Скорость подачи разделяемого материала в сепаратор изменяется путем регулировки напряжения питания вибропитателя. Лоток питателя снабжен нагревателем с регулировкой температуры. Источник высокого напряжения выполняется с двумя выходами различной полярности. Максимальное выходное напряжение – 15 кВ. В состав лабораторного стенда входят аналитические весы для взвешивания минералов, прошедших разделение и емкости с демонстрационными пробами минералов проводника и диэлектрика.

Лабораторная работа №6. Исследование работы электрофильтра.

Цель работы: изучение принципа работы электрофильтра, экспериментальное определение степени очистки воздуха от частиц аэрозоля, ознакомление с конструкцией малогабаритного электрофильтра.

Работа выполняется на лабораторной установке, состоящей из следующих элементов: электрофильтра (основной элемент лабораторной установки экспериментальный двухзонный малогабаритный электрофильтр), источника высокого напряжения, генератора аэрозоля, вентилятора, контрольноизмерительных приборов. Электрофильтр состоит из корпуса с входным и выходным патрубками. В корпусе установлены последовательно друг за другом газораспределительная решетка, сетка, зарядная камера, осадительная камера и всасывающий вентилятор. Зарядная камера выполнена в виде заземленных параллельных друг другу пластин, образующих между собой каналы для очищения газа. Всего каналов – в разных вариантах шесть и восемь. Между пластинами натянуты цилиндрические и игольчатые провода. На провод подается напряжение, при этом в межэлектродном промежутке возникает коронный разряд. Осадительная камера выполнена в виде параллельных плоских электродов, на которые подается напряжение, зарядная камера электрофильтра моделирует один модуль пластинчатого электрофильтра. Вместе с осадительной камерой двухзонный электрофильтр является самостоятельным газоочистным аппаратом. Высоковольтный блок питания (источник высокого напряжения) включает в себя узел управления, высоковольтного узла – трансформатора и умножителя напряжения. В качестве улавливателя пыли используется порошок ликоподия, состоящий из мелкодисперсных частиц. Подача частиц осуществляется с помощью вибрационного питателя, регулировка производительности – от трансформатора. Удельное содержание частиц пыли определяется массой частиц, поступающих в электрофильтр в единицу времени и объемной скоростью газа. Если известна масса частиц, поступающих в электрофильтр и масса частиц, осажденных в электрофильтре за фиксированный интервал времени, можно определить степень очистки.

Лабораторная работа №7. Исследование работы нейтрализаторов статического электричества.

Цель работы: экспериментальное определение эффективности работы пассивных (индукционных) и активных (высоковольтных) нейтрализаторов статического электричества.

Работа выполняется на лабораторном стенде, основным элементом которого является диэлектрический диск из оргстекла, приводимый в движение двигателем постоянного тока. Над поверхностью диска расположен коронирующий электрод для зарядки диэлектрического диска, разрядный электрод высоковольтного нейтрализатора и два датчика для измерения электрического поля. Под коронирующим электродом расположена заземленная плоскость. Коронирующий электрод подключен к источнику постоянного высокого напряжения с регулируемым напряжением питания от 0 до 30 кВ, предназначен для зарядки диска. При подаче необходимого потенциала на коронирующий электрод возникает коронный разряд. Под действием электрического поля ионы, двигаясь к заземленной плоскости, осаждаются на диэлектрическом диске, заряжая его до определенной плотности заряда, которая может меняться за счет изменения напряжения питания коронирующего электрода. Диск, приводимый в движение двигателем, переносит заряд к разрядному электроду нейтрализатора, где происходит его нейтрализация.

Для измерения электрического поля, созданного зарядами перед нейтрализатором и за ним, установлены датчики. По информации от этих датчиков определяют поверхностную плотность заряда до и после нейтрализатора.

Лабораторная работа №8. Электрография.

Цель работы: изучение и экспериментальное исследование работы узлов электрографических аппаратов.

Работа выполняется на лабораторном стенде, состоящем из пульта управления и макета основных узлов электрографического аппарата, который помещен в светонепроницаемый корпус. В светонепроницаемом корпусе, передняя часть которого может открываться для осмотра основных элементов макета, расположены узлы: приводящий металлический барабан, на поверхность которого нанесен слой светочувствительного полупроводника на основе аморфного селена.

Управление вращением барабана со слоем осуществляется с пульта управления двигателем. Слой полупроводника на барабане заряжается в коронном разряде при перемещении перед устройством, представляющем собой коаксиальную коронирующую систему с секторным вырезом для обеспечения стабильности коронного разряда и равномерности зарядки слоя фотополупроводника. Управление источником высокого напряжения осуществляется с пульта управления, на котором расположены приборы для контроля напряжения и тока коронного разряда.

Над светочувствительным барабаном расположен осветитель с диафрагмами, позволяющий формировать узкий плоский пучок света как для полной засветки – разрядки барабана, так и для частичной его засветки в виде узких полос, для имитации нанесения изображения на барабан и стекания заряда с участков барабана.

Для определения и контроля за появлением скрытого электростатического изображения (зарядов) на фотополупроводнике в стенде используется измеритель напряженности электростатического поля ротационного типа. Управление измерителем поля и регистрация показаний осуществляется на пульте управления.

Лабораторная работа № 9. Испытательные установки высокого напряжения и испытания электрической прочности изоляции электрооборудования.

Цель работы: практическое освоение методов испытания изоляции электрооборудования и заключение о соответствии электрической прочности изоляции требованиям ГОСТ.

Испытания изоляции коммутационными импульсами напряжения или напряжением промышленной частоты (50 Гц) позволяет проверить ее способность выдерживать расчетные значения внутренних перенапряжений. Работа выполняется в специализированной лаборатории в следующем порядке:

Измерить давление, температуру и влажность воздуха при испытаниях.

Рассчитать значения испытательных напряжений внешней изоляции заданного объекта с учетом атмосферных условий при испытаниях.

Испытать внешнюю изоляцию объекта в сухом состоянии напряжением 50 Гц. Выполнить анализ полученных результатов.

Измерить разрядное напряжение объекта в сухом состоянии при напряжении 50 Гц. Определить запас электрической прочности объекта по отношению разрядного напряжения к испытательному.

Испытать внешнюю изоляцию объекта полными грозовыми импульсами напряжения положительной и отрицательной полярности. Выполнить анализ полученных результатов.

Повторить испытания. Указанные в п. 5, при срезанных импульсах положительной и отрицательной полярностей. Выполнить анализ полученных результатов.

Измерить 50%-ные разрядные напряжения объекта при положительной и отрицательной полярностях грозового импульса. Определить запас импульсной электрической прочности объекта по отношению 50%-ных разрядных напряжений к испытательному при полном импульсе.

Выполнить анализ полученных результатов (испытаний и измерений разрядных напряжений внешней изоляции объекта при грозовых импульсах и напряжении частотой 50 Гц) и сформулировать выводы.

Лабораторная работа № 10. Измерение переменных высоких напряжений.

Цель работы: изучение методов и приборов измерения переменных высоких напряжений и техники проведения экспериментов с использованием высоквольтных источников; выполнение калибровки испытательной установки и исследование влияния нагрузки на коэффициент трансформации испытательного трансформаора.

Работа выполняется в специализированной лаборатории на испытательной установке переменного высокого напряжения. В качестве источника высокого напряжения используется испытательная установка. Источником высокого напряжения служит каскад из двух трансформаторов типа ТВО – 140/50. Питание трансформатора второй ступени осуществляется от дополнительной обмотки напряжением 380 В подключенной к высоковольтному выводу трансформатора первой ступени. Напряжение питания трансформатора первой ступени регулируется автотрансформатором и измеряется астатическим вольтметром класса точноси 0,5. Определение высокого напряжения осуществляется с использованием коэффициента трансформации по показаниям астатического вольтметра с помощью вольтметра, включенного на обмотку Пика и непосредственным измерением шаровым разрядником и киловольтметром.

Лабораторная работа № 11. Электрические разряды в воздухе.

Цель работы: изучение основных характеристик электрического разряда в воздухе на постоянном и переменном напряжениях при давлении и температуре, близких к нормальным.

Работа выполняется в специализированной лаборатории на испытательной установке. Источником высокого напряжения промышленной частоты служит трансформатор типа ТВО – 140/50 с номинальным коэффициентом трансформации 525. Напряжение его питания регулируется автотрансформатором и измеряется вольтметром. Для получения выпрямленного высокого напряжения служит диод. Резистор служит для защиты трансформатора и диода от токовых перегрузок, возникающих при пробое испытуемого объекта или измерительного шарового разрядника, а также для успокоения колебаний, возникающих при разряде.

Лабораторная работа № 12. Электрические разряды по поверхности твердого диэлектрика Цель работы: экспериментальное исследование распределения напряжения промышленной частоты по участкам сложного изолятора; изучение методов регулирования распределения напряжения по цепочке емкостей.

Работа выполняется в специализированной лаборатории на испытательной установке высокого напряжения. Для изучения разрядных напряжений в однородном поле используется промежуток между двумя дисками с закругленными краями. В промежуток помещаются диэлектрические цилиндры разной высоты.

Разрядные напряжения по поверхности диэлектрика в неоднородном поле с преобладающей тангенциальной составляющей напряженности изучаются на макете опорного изолятора, состоящего из электрода и диэлектрика. Электроды представляют собой металлические кольца. В качестве твердого диэлектрика используется винипластовая трубка. Одно из колец электрода служит одновременно для крепления трубки к изолятору, другое может перемещаться по поверхности трубки, при этом изменяется расстояние между электродами. Для изучения поверхностного разряда в неоднородном поле с большой нормальной составляющей напряженности внутри трубки 1 помещается металлическая трубка 2. Напряжение подается между кольцом электрода и металлической трубкой. Перемещая кольцо по поверхности диэлектрика, можно изменять расстояние между электродами.

Влияние удельной поверхностной емкости на развитие разряда изучается с использованием листов плоского диэлектрика (стекло, гетинакс), размещенных между металлической пластиной и стержнем. Регулирование осуществляется путем изменения числа листов диэлектрика.

Краткое описание практических занятий - (учебным планом не предусмотрены) 6.5. Краткое описание видов самостоятельной работы 6.5.1. Общий перечень видов самостоятельной работы - Подготовка к лабораторным работам.

- Курсовая работа.

- Изучение тем, вынесенных на самостоятельную проработку.

- Подготовка к экзамену.

6.5.2. Самостоятельная работа предусмотрена - для углубленного изучения дисциплины (изучение тем, вынесенных на самостоятельную проработку), поиск и обзор литературы и электронных источников информации по индивидуальному заданию;

- для формирования умений: работать со справочной, нормативной, правовой документацией, периодическими изданиями и другими информационными источниками; грамотно оформить и подготовить отчёты по лабораторным работам.

Самостоятельная работа предлагается по разделам:

- Процессы осаждения аэрозольных частиц в электрическом поле.

- Процессы на осадительном электроде.

- Коллективные процессы в аэрозольных системах.

- Электротехнологические процессы и аппараты, основанные на применении сильных электрических полей.

- Высоковольтные плазмохимические технологии, процессы и аппараты.

- Процессы статической электризации и методы борьбы с проявлениями статического электричества.

- Высоковольтные электротехнологические процессы и аппараты импульсного воздействия на материалы.

- Аэрозольные электрогазодинамические устройства и аппараты.

Методические рекомендации по выполнению курсовой работы Тема курсовой работы:

- Расчет генератора импульсных напряжений для испытания изоляции электрооборудования «грозовыми» стандартными импульсами на классы напряжения от 100 до 500 кВ.

- Расчет делителя напряжения для измерения амплитуды импульса с оценкой возможной погрешности измерения.

Цель курсовой работы:

Углубление и закрепление знаний, полученных при изучении специальной дисциплины «Систему управления электротехнологическими установками».

Формирование навыков инженерного расчета и выбора элементов испытательной установки.

Задачи курсовой работы:

- Получение навыков работы со справочной литературой, нормами, ГОСТами;

- Получение навыков расчета элементов высоковольтной испытательной установки;

- Получение навыков расчета измерительного устройства и оценки его погрешности;

- Получение навыков технически обоснованного выбора элементов испытательной установки для конструктивного исполнения;

- Получение навыков разработки принципиальной электрической схемы установки и электрической схемы управления ее работой.

Объем курсовой работы Выполнение курсовой работы включает в себя расчетную и графическую части:

- Расчет зарядной схемы генератора импульсных напряжений (ГИН);

- Расчет разрядной схемы ГИН;

- Расчет активного (омического) делителя для измерения импульсных напряжений;

- Оценка погрешности измерения амплитуды стандартного импульса напряжения;

- Разработка и составление принципиальной электрической схемы ГИН и электрической схемы управления работой ГИН при испытании изоляции;

- Разработка конструктивного исполнения ГИН, делителя напряжения на уровне эскизных чертежей;

- Графическое исполнение принципиальной электрической схемы ГИН и электрической схемы управления его работой.

Объем и содержание отчета по курсовой работе Курсовая работа включает в себя письменный отчет в объеме 17 + 25 страниц и чертеж электрической схемы ГИН и электрической схемы управления работой ГИН. Чертеж выполняется на формате А2 (420x594 мм). Письменный отчет выполняется в соответствии с системой образовательных стандартов ТПУ (СТП ТПУ 2.5.01-99).

Содержание отчета должно включать в себя:

- введение (0,5 - 1 страница). Во введении дается оценка роли и назначение высоковольтных испытаний изоляции энергосистем и электротехнического оборудования. Требования ГОСТ при импульсных испытаниях изоляции;

- расчет зарядной схемы ГИН ( 3 - 5 страниц). Приводится краткий анализ зарядной схемы ГИН с обоснованием выбора эквивалентной расчетной схемы и назначения ее элементов. Расчет токоограничивающего сопротивления, максимального и зарядного тока, обратного напряжения на выпрямителе, мощности трансформатора и регулятора. На основании полученных расчетных данных должен быть произведен обоснованный выбор трансформатора, регулятора и выпрямительного устройства [7, 8];

- расчет разрядной схемы ГИН (6 - 8 страниц). Приводится краткий анализ выбора эквивалентной расчетной схемы разрядного контура с указанием основных ее элементов. Дается расчет емкости конденсаторов ступени и емкости ГИН в разряде, фронтового и разрядного сопротивлений, количество ступеней и величина выходного напряжения при расчетных коэффициентах использования схемы и волны импульсного напряжения;

- расчет делителя напряжения и оценка его погрешности при измерении амплитуды импульса (3 - 5 страниц). Приводится краткий анализ возможности использования активного делителя для измерения импульсных напряжений. Анализ возможных погрешностей при измерении и оценка погрешности рассчитанного делителя при измерении амплитуды импульса. Дается расчет и выбор резисторов для делителя, оценка его емкости «на землю» и индуктивности делителя;

- эскизный чертеж конструктивного исполнения делителя напряжения и ГИН (3 - 4 страницы). Краткое описание принципиального конструктивного исполнения;

- принципиальная электрическая схема ГИН (1 - 2 страницы). Приводится схема и описание назначения всех ее элементов и соотношения между ними;

- список использованной литературы (0,5 - 1 страница).

Анализ разрядной и зарядной схем генератора импульсных напряжений Формы испытательных импульсов напряжения Причиной появления опасных грозовых перенапряжений является удар молнии в токоведущие или заземленные элементы энергосистем. В результате протекания тока молнии на проводах линии Электропередачи (ЛЭП) формируется апериодический импульс напряжения, воздействующий на изоляцию электрооборудования и ЛЭП. Вероятность появления той или иной формы воздействующего напряжения определяется формой тока молнии. Для сравнительного анализа характеристик изоляции при ее испытании воздействующий импульс грозового перенапряжения стандартизован и имеет следующие параметры: длительность фронта импульса - 1,2 ± 0,36 мкс., длительность импульса - 50 ± 10 мкс. (рис.1), [4].

Рис. 1. Форма стандартного грозового импульса напряжения: а) полный стандартный импульс; б) срезанный стандартный импульс Помимо полного грозового импульса (рис. 1, а ) для испытания изоляции трансформаторов, реакторов и вращающихся машин применяется срезанный после фронта импульс (рис. 1, б) с временем до среза 2 ± 0,5 мкс.

Максимальное значение напряжения и форма испытательного импульса непосредственно влияют на габариты и стоимость испытательного оборудования высоковольтных лабораторий. Точное воспроизведение испытательными установками возможных перенапряжений позволяет более рационально подойти к конструированию изоляции, способствует снижению ее стоимости и определяет требования к импульсным генераторам.

Генератор импульсных напряжений должен обеспечивать заданные параметры испытательного импульса, обеспечивать достаточную частоту срабатывания, обеспечивать формирование той или иной формы импульса. Важно также обеспечить удобное и безопасное обслуживание установки.

Схема замещения разрядного контура генератора импульсов напряжения Достаточно полная схема замещения разрядного контура ГИН представлена на рис.2 [4, 5]. В этой схеме: С1 - емкость генератора в разряде; R 1 - суммарное активное сопротивление разрядной цепи ГИН и успокоительных сопротивлений для подавления высокочастотных колебаний в разрядной цепи; R 2 - разрядное сопротивление, предназначенное для регулирования длительности импульса; С2 - сумма емкости объекта, паразитной емкости ГИН и специально включенной емкости для регулирования длительности фронта импульса; Яф - сопротивление, включаемое для регулирования длительности фронта импульса; L 1 и L 2 - индуктивности элементов ГИН и петли подсоединения объекта к ГИН.

Наличие индуктивности в разрядной цепи ГИН приводит к возникновению колебаний и искажению фронта апериодического импульса и в то же время усложняет расчет генератора. В соответствии с требованиями на стандартный грозовой импульс напряжения допускается наложение колебательной составляющей не более 5 % от амплитуды импульса. Отсутствие колебаний достигается при условии При выполнении условия влиянием индуктивности можно пренебречь и удовлетворительные результаты расчета могут быть получены при использовании более простых схем замещения (рис. 3), полученных из полной схемы замещения при условии R ф = 0 (рис. 3, а) и R 1 = 0 (рис. 3, б). Эти схемы отличаются друг от друга, в основном, коэффициентом использования разрядной схемы ГИН.

Для схем рис. 3 изменение напряжения на выходе U2 дается дифференциальным уравнением второго порядка где H и - коэффициенты, зависящие от параметров схемы. Решение этого уравнения относительно U 2 имеет вид где Р 1 и Р 2 - корни характеристического уравнения, а А - постоянная интегрирования, которая может быть определена из граничных условий при t = 0.

где N – число ступеней ГИН, U 0 –зарядное напряжение ступени.

Таким образом, напряжение на выходе ГИН описывается выражением Связь параметров импульса напряжения с параметрами разрядного контура ГИН Согласно определению длительности стандартного импульса можно записать уравнение (1) в виде где и - длительность импульса, а Т 1 Т2 - постоянные времени.

Так как для стандартных импульсов Т\ >> Т2, то можно в первом приближении допустить, что вторая экспонента практически равна нулю, и выражение (3) примет вид Если пренебречь затуханием первой экспоненты в течение длительности фронта импульса, что справедливо для стандартных импульсов, то значение постоянной интегрирования А с некоторым допущением можно принять равным амплитудному значению импульса Тогда, решая уравнение (4) относительно т и, получим выражение, которое связывает длительность импульса с параметрами разрядного контура ГИН.

Согласно определению длительности фронта импульса для стандартной волны напряжения можно записать следующие соотношения:

где t1 и t2 – значения времени, когда напряжение импульса достигает соответственно 0,3 и 0,9 от амплитудного значения.

Пренебрегая затуханием первой экспоненты в пределах длитель¬ности фронта импульса и полагая первую экспоненту равной единице, что справедливо при Т1 >> Т2, получим Решая эти соотношения, поделив первое на второе, относительно (t2 -11) получим Так как ( t 2 - t 1 ) 0,6 ф, то длительность фронта определится как Анализируя выражение (2), отметим, что разность экспонент в нем зависит от соотношения длительности фронта и длительности импульса напряжения. Эту разность принято считать коэффициентом использования волны напряжения по амплитуде (в). Максимальное значение этого коэффициента может быть получено из выражения где P i и Р 2 - корни характеристического уравнения, а выражение Есть время до максимума импульса напряжения, полученное из условия равенства нулю первой производной разности экспонент из уравнения (2).

Соотношение [R1.C2(P2 –P1]-1 из уравнения (2) принято называть коэффициентом использования разрядной схемы по напряжению сх. Его значение, выраженное через параметры разрядного контура ГИН, можно получить из соотношения, которое получается заменой Р1 и Р2 через Т1 и Т2 соответственно при условии Р2 >> Р1, что справедливо для стандартной волны Методика расчета параметров генератора импульсов напряжения Определение максимального значения коэффициента использования разрядной схемы, коэффициента волны и допустимых пределов изменения отношения емкостей С2/С При расчете генератора импульсов напряжения необходимо исходить из максимально возможного коэффициента полезного действия разрядной схемы ГИН, который равен произведению коэффициентов использования волны и схемы. Коэффициент волны, зависящий только от соотношения фронта и длительности импульса, определяется данными задания. Максимальное значения коэффициента использования схемы, зависящее только от соотношения С2 и С1, можно получить, решая совместно уравнения (5, 6, 8) Постоянные времени Т1 и Т2, выходящие в эти выражения, определяют из соотношения (5 и 6).

В большинстве случаев невозможно использовать при расчете ГИН максимальное значение коэффициента использования схемы. Это связано с одной стороны тем, что затруднительно точно определить паразитную емкость генератора, с другой стороны, подобрать необходимую емкость конденсаторов из номенклатуры, выпускаемых промышленностью. Поэтому при расчетах целесообразно задать минимально допустимое отклонение коэффициента использования схемы от максимально возможного его значения и определить допустимый разброс изменения отношения емкости нагрузки к емкости ГИН в разряде.

Исходные данные для расчета:

- длительность фронта импульса напряжения;

- длительность импульса напряжения;

- минимально допустимое значение коэффициента использования схемы.

Минимальное и максимальное значение отношения С2/С1 можно задавать в пределах 0,025±0,5, а шаг изменения этого соотношения порядка 0,001.

Результатом расчета должно быть:

- максимально возможное значение коэффициента схемы;

- соответствующее ему оптимальное значение соотношения емкостей С2/С1;

- максимальное значение коэффициента использования импульса;

- минимальное и максимальное допустимые значения соотношения емкостей.

Определение основных параметров разрядной схемы генератора импульсов После определения максимальных значение коэффициентов использования импульса и разрядной схемы и определения допустимых отклонений соотношения емкостей C2/Ci приступают к расчету основных параметров генератора.

Исходным уравнением для расчета используют соотношение где U0 - зарядное напряжение ГИН;

N - число ступеней ГИН.

Преобразовав уравнения (5, 6, 8) относительно коэффициента использования схемы и подставив это значение в (9), получим уравнение для определения отношения R1/R2 в зависимости от соотношения С2/С1.

где а = R1/R2, b = C2/C1, к = T2/T Выражение для определения R1 можно получить, преобразовав уравнения (6) и (8) относительно сопротивления R1.

При расчете параметров разрядного контура необходимо учитывать ограничения:

- расчетное значение соотношения С2/С1 должно быть в допустимых пределах.

Исходные данные для расчета:

- емкость объекта испытания [12, 13, 14];

- уровень испытуемой изоляции [1, 12];

- величина зарядного напряжения ГИН;

- максимальные значения коэффициентов использования схемы и волны;

- оптимальное значение соотношения С2/С1 и допустимые пределы его отклонения.

Результатом расчета должно быть:

- число ступеней ГИН;

- величина выходного напряжения;

- расчетное значение коэффициента использования схемы и соответствующее ему значение соотношения С2/С1;

- емкость генератора в разряде и емкость конденсаторов ступени ГИН [4];

- расчетные значения фронтового и разрядного сопротивлений.

Расчет параметров зарядной схемы генератора импульсов Расчет параметров зарядной схемы сводится к определению защитного и зарядных сопротивлений (Яз и R0) [5]. В дальнейшем определяют максимальное и действующее значение зарядного тока и мощность, необходимую для зарядки генератора. На основании полученных расчетных данных производят выбор необходимых выпрямительных устройств, трансформатора и регулятора.

Исходные данные для расчета:

- время зарядки генератора;

- зарядное напряжение;

- емкость конденсаторов ступени;

- число ступеней генератора (число конденсаторов);

- разрядное сопротивление;

- схема зарядки генератора импульсных напряжений. Результатом расчета должно быть:

- необходимая мощность трансформатора и регулятора;

- зарядный ток;

- величины защитного и зарядного сопротивлений;

- обратное напряжение выпрямительного устройства.

Проверка разрядного контура на апериодичность Для проверки разрядного контура на апериодичность необходимо оценить индуктивность разрядного контура Lг, которая должна быть меньше или равна эквивалентной индуктивности Lэ. Эквивалентная индуктивность определяется из условия отсутствия колебаний в разрядном контуре, которое имеет вид При испытании изоляции, в соответствии с требованиями ГОСТ, допускаются колебания с амплитудой не более 5% от амплитуды импульса напряжения [5].

С учетом этого условие (12) можно записать как Тогда величина эквивалентной индуктивности, при которой в контуре будут колебания с допустимой амплитудой, определится как Индуктивность генератора можно представить суммой индуктивности петли подсоединения ГИН к объекту испытания Lк и индуктивности элементов ГИН Lст Индуктивности разрядных контуров ГИН могут быть рассчитаны как индуктивности плоских контуров прямоугольной формы [10] (рис. 4) или по методике, предложенной в [15].

где r - радиус соединительных проводников;

a и b - стороны прямоугольного контура.

При расчете индуктивности петли подсоединения значения сторон рекомендуется принимать равными, соответственно, высоте генератора и расстоянию до объекта испытания (рис. 4, а). При расчете индуктивности ступени генератора LCT рекомендуется значения сторон принимать равными, соответственно, высоте ступени генератора и наибольшему геометрическому размеру используемых конденсаторов (рис. 4, б), с учетом схемы зарядки ГИН.

Рис.4 Схема расчета индуктивности разрядного контура ГИН Исходные данные для расчета:

- емкость объекта и емкость генератора в разряде, соответственно С2 и С - сопротивление R1 и число ступеней N ;

- высота ГИН и расстояние до объекта испытания;

- радиус проводников и размер конденсатора.

Результатом расчета должно быть:

- эквивалентная индуктивность Lэ и емкость Сэ;

- индуктивность разрядного контура Lг.

Если расчетная индуктивность генератора окажется больше допустимой эквивалентной, то необходимо изменить или конструкцию ГИН, или расстояние до объекта, или число ступеней ГИН (изменив зарядное напряжение). При определении конструктивных размеров отдельных элементов ГИН рекомендуется использовать усредненные пробивные градиенты для неоднородных полей в воздухе и в трансформаторном масле, которые приведены в Приложении 1.

Расчет активного делителя Одним из способов измерения высокого напряжения является использование делителей напряжения [2, 3, 9]. При выполнении курсовой работы предусмотрен расчет активного делителя для измерения амплитуды импульсного напряжения.

Расчет делителя включает в себя определение параметров: длины и диаметра корпуса делителя; величины мощности, рассеиваемой делителем напряжения; тип и номинальное значение сопротивлений; мощности резисторов.

Длина делителя определяется с одной стороны рабочими градиентами, с другой стороны паразитной индуктивностью и емкостью, которые влияют на точность измерения. Поэтому при определении длины делителя рекомендуется задаваться рабочим градиентом, руководствуясь литературными данными [Приложение 1].

Количество резисторов определяется исходя из общего сопротивления делителя, типа, номинальных значений сопротивления и допустимых рабочих напряжений резисторов. В качестве сопротивления делителя рекомендуется использовать расчетное значение разрядного сопротивления, а в качестве элементов делителя рекомендуется брать высоковольтные резисторы, работающие в импульсном режиме (например, ТВО, С5 и др.) [6].

При подборе резисторов необходимо руководствоваться номинальными значениями сопротивлений резисторов, выпускаемых отечественной промышленностью и зарубежными фирмами. Номинальные значения сопротивлений стандартизованы в соответствии с установленными рядами [6]. Ряды представляют число номинальных величин в каждом десятичном интервале. Расчетное число, указывающее стандартное номинальное значение сопротивления, определяется как расчетное значение сопротивления элемента делителя, отнесенное к минимальному значению сопротивления данного типа резистора.

Полученное число принимается равным ближайшему стандартному значению соответствующего ряда для выбранных резисторов. При этом необходимо помнить, что суммарное сопротивление делителя, собранного из выбранных резисторов, не должно отличаться от величины разрядного сопротивления более чем на 5 %. Это ограничение связано с тем, что разрядное сопротивление определяет заданные параметры импульсной волны напряжения.

После выбора резисторов необходимо проверить, достаточна ли мощность резисторов, чтобы обеспечить необходимую мощность, рассеиваемую делителем.

Величина рассеиваемой мощности делителя может быть оценена по среднему значению мощности в импульсном режиме [6].

Исходные данные для расчета делителя:

- величина выходного напряжения ГИН;

- величина разрядного сопротивления;

- величина напряжения, снимаемого с низковольтного плеча делителя; Результатом расчета должно быть:

- расчетное значение сопротивления делителя;

- тип, количество и номинальное значение резисторов, используемых для создания делителя;

- схема соединения и расположения резисторов в корпусе делителя;

- диаметр и длина (высота) корпуса делителя.

Оценка погрешности делителя при измерении амплитуды импульса При измерении импульсных напряжений омическим делителем возникают погрешности измерения, связанные, в основном, с паразитной индуктивностью и емкостью делителя на землю [2, 3, 9]. Влияние индуктивности связано с появлением колебаний и сглаживанием фронта импульса в соответствии с постоянной времени L = L/R. Анализ показывает, что влияние индуктивности существенно для низкоомных делителей. Для высокоомных делителей это влияние незначительно. Условием отсутствия колебаний, связных с индуктивностью, является соотношение где Се - емкость делителя на землю;

СП - продольная паразитная емкость делителя;

R - сопротивление делителя;

L - индуктивность делителя.

Погрешность, связанную с емкостью делителя на землю, можно оценить по переходной функции неэкранированного делителя в предположении, что L = 0 [2, 3, 9].

Второе слагаемое этой функции, представляющее сумму экспонент, характеризует нелинейность распределения напряжения по длине делителя, с чем и связана погрешность измерения.

Для расчета емкости делителя на землю можно воспользоваться формулами расчета емкости антенн, расположенных горизонтально относительно земли [11].

Если учесть, что для реально создаваемых делителей высота ht расположения уже первого резистора от поверхности земли много больше длины резистора l, то достаточно хорошие результаты дает расчет по упрощенной формуле в предположении, что 16 >> /, полученной из основной [11].

Величину индуктивности делителя можно оценить как сумму индуктивностей резисторов делителя, используя формулы для определения индуктивности линейных проводников прямоугольного или круглого сечения [10].

Величину продольной паразитной емкости делителя СП для реально создаваемых делителей можно принимать равной 0,01 Се при числе резисторов в делителе N < 35 и равной нулю при N > 35.

Исходные данные для расчета:

- размеры выбранных резисторов;

- число резисторов;

- расчетная схема расположения резисторов в корпусе с указанием соответствующих размеров.

Результатом расчета должно быть:

- емкость каждого резистора на землю;

- суммарная емкость делителя на землю;

- суммарная индуктивность делителя.

При выборе допустимых рабочих градиентов напряжения рекомендуется пользоваться соотношениями:

При расчете разряда по поверхности диэлектрика рекомендуется коэффициент k 1 брать максимальным, а при разряде в воздушном промежутке брать его минимальное значение. Усредненные пробивные градиенты напряжения приведены в Приложении 1.

Приложение Таблица 1. Воздушные промежутки в неоднородном электрическом поле Таблица 2. Разряд по поверхности в воздухе в неоднородном электрическом поле Вид напряжения Полярность в/в элек- Усредненные пробивтрода ные градиенты, кВ/см Импульсное 1,2/50 мкс Положительная 5,0 - 6, Таблица 3. Разряд по поверхности в трансформаторном масле в неоднородном электрическом поле Вид напряжения Полярность в/в элек- Усредненные пробивтрода ные градиенты, кВ/см Импульсное 1,2/50 мкс Положительная 20 - 6.4.3. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы Ларионов В.П., Базуткин В.В., Сергеев Ю.Г. Техника высоких напряжений. - М.: Энергоиздат, 1982. - 296 с.

Техника высоких напряжений/Под ред.М.В. Костенко. - М.: Высшая школа, 1973. - 528 с.

Болотин М.Б., Эйдель Л.З. Измерения в режиме короткого замыкания.

- Л.: Энергия, 1973. - 182 с.

Испытательные и электрофизические установки, техника эксперимента. Учебное пособие/Под ред. И.П. Кужекина. - М.: МЭИ, 1983. - 263 с.

Смирнов С.М., Терентьев П.В. Генераторы импульсов высокого напряжения. - М.-Л.: Энергия, 1964. - 240 с.

Резисторы. Справочник/под ред. И.И. Четверткова. - М.: Энергоиздат, 1981. - 352 с.

Бажанов С.А., Воскресенский В.Ф. Профилактические испытания оборудования высокого напряжения. - М.: Энергия, 1977. - 288 с.

Альбертинский Б.И., Свиньин М.П. Каскадные генераторы. - М.: Атомиздат, 1980. - 197 с.

Леонтьев Ю.Н. Высоковольтные испытательные и электрофизические установки. Высоковольтные измерения. - Томск, ТПУ, 1993. - 93 с.

Калантаров П.А., Цейтлин Л.А. Расчет индуктивностей. Справочная книга. - Л.: Энергия, 1970. - 416 с.

Хабигер Э. Электромагнитная совместимость: основы ее обеспечения в технике. - М.: Энергоатомиздат, 1995. - 296 с.

Богатенков И.М., Янчус Э.И. Расчет и проектирование генераторов импульсных напряжений. Учебное пособие.- С.-Петерб. изд. С.-Петерб. ГТУ, 1998.- 29 с.

Справочник по электрическим установкам высокого напряжения/Под ред. И.А. Баумштейна, Н.В. Хомякова. - М.: Энергоиздат, 1981. - 656 с.

Справочник по электрическим установкам высокого напряжения/Под ред. И.А. Баумштейна, Н.В. Хомякова. - М.: Энергия, 1974. - 568 с.

Гончаренко Г.М., Дмоховская Л.Ф., Жаков Е.М. Испытательные установки и измерительные устройства в лабораториях высокого напряжения. - М.:

Изд. МЭИ, 1966. - 160 с.

7. Применяемые образовательные технологии При реализации данной программы применяются образовательные технологии Таблица 2 - Применяемые образовательные технологии 8. Контрольно-измерительные материалы и оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины 8.1. Краткое описание контрольных мероприятий, применяемых контрольно-измерительных технологий и средств.

Оценка качества включает текущий контроль успеваемости магистрантов и окончательную аттестацию по данной дисциплине.

Текущий контроль в семестре проводится с целью обеспечения своевременной обратной связи для принятия мер, способствующих улучшению учебного процесса, а также для контроля самостоятельной работы студента.

Текущая успеваемость магистранта за семестр по дисциплине оценивается по результатам проведения оценивающих мероприятий:

- письменных домашних заданий;

- выполнение контрольных работ, тестов;

- собеседование по темам занятий;

- защита лабораторных работ.

Аттестация по дисциплине предназначена для объективного подтверждения достигнутого после завершения изучения дисциплины, уровня знаний, умений, навыков. Осуществляется измерение и оценка достижения студентами запланированных результатов обучения. Оценивается эффективность организации учебного процесса в соответствии с разработанными критериями и степень их выполнения.

Промежуточная аттестация проводится по окончании 1-го учебного семестра в форме защиты курсовой работы и экзамена.

По результатам аттестации выставляются оценки: «отлично», «хорошо», «удовлетворительно», «неудовлетворительно».

8.2. Описание критериев оценки уровня освоения учебной программы Для оценки качества профессиональных компетенций, приобретенных магистрантами в ходе изучения дисциплины разработаны фонды оценочных средств:

контрольные работы, тесты, типовые задания и методы контроля. Разработанные оценочные средства позволяют определить способность магистрантов к творческой деятельности, их готовность вести поиск решения поставленной задачи (задачи проблемного характера, решение которых связано с мобилизацией познавательной активности.

Итоговая оценка по дисциплине по результатам защиты курсовой работы и экзамена выставляется магистранту согласно следующим требованиям:

«Отлично» - отличное понимание предмета, всесторонние знания, отличные умения и владения.

«Хорошо» - достаточно полное понимание предмета, хорошие знания, умения и владения.

«Удовлетворительно» - приемлемое понимание предмета, удовлетворительные знания, умения и владения.

«Неудовлетворительно» - результаты обучения не соответствуют минимальным требованиям.

8.3. Содержание вопросов к экзамену Принцип действия электрофильтров, конструктивные особенности и характеристики.

Улавливание электрофильтрами частиц с различным удельным объмным сопротивлением.

Способы электропитания электрофильтров. Источники питания и регулирование напряжения.

Технология и оборудование для нанесения порошковых покрытий в электрическом поле.

Электрические методы разделения дисперсных материалов. Технологические процессы и аппараты электросепарации.

Технология и устройства электрографии.

Электротехнология обезвоживания нефтепродуктов.

Защита технологических процессов от статической электризации материалов.

Электросинтез озона и озонные установки.

Магнитно-импульсная обработка материалов.

Рекомендуемое информационное обеспечение дисциплины 9.1. Основная учебная литература 1. Электрофизические основы техники высоких напряжений. Учебник для вузов / И.М. Бортник, И.П. Верещагин, А.Г. Темников и др. Под ред. И.П. Верещагина – М.: Издательский дом МЭИ, 2010.

2. М.В. Соколова, С.А. Кривов. Электрофизические процессы в газовой изоляции. – М.: Издательский дом МЭИ, 2008.

9.2. Дополнительная учебная и справочная литература 3. Высоковольтные электротехнологии. Учебное пособие для вузов / А.А.Белогловский, И.П.Верещагин, А.Г. Темников и др. Под ред.

И.П.Верещагина. - М.: Издательство МЭИ, 2000.

4. Сборник задач по высоковольтным электротехнологиям: Учебное пособие / И.П. Верещагин, С.А. Кривов, Г.З. Мирзабекян, В.В. Панюшкин, А.Г. Темников. Под ред. Темникова А.Г. - М.: Издательство МЭИ, 2004.

5. Райзер Ю.П. Физика газового разряда. – М.: Издательство Интеллект, 2009.

9.3.Электронные образовательные ресурсы:

9.3.1. Ресурсы ИрГТУ, доступные в библиотеке университета или в локальной сети университета: http://www.istu.edu/ 9.3.2. Ресурсы сети Интернет:

www.tvn-moscow.ru http://www.rosenergo.gov.ru/ http://minenergo.gov.ru/activity/energoeffektivnost/ http://vipkenergo.narod.ru/news/n2/pbook/Energoaudit_equip.htm Материально-техническое обеспечение дисциплины Лекционная аудитория:

Мультимедийный проектор Acer P5270 (предусмотрены средства для просмотра видеоматериалов) Компьютерный класс Свободный доступ в Internet.

Лаборатория электроизоляционных материалов и физики диэлектриков Оборудование:

1. Универсальная пробойная установка УПУ-1.

2. Высоковольтный источник напряжения АИИ-70.

3. Установка для определения ТК проводниковых материалов.

4. Универсальный мост Е-8.2 для измерения, tg электроизоляционных материалов.

5. Тераомметр Е-8-16 для измерения температурной зависимости электропроводности электроизоляционных материалов.

6. Универсальная установка МЛЕ для определения температуры вспышки трансформаторного масла.

7. Установка для определения магнитных потерь трансформаторной стали.

Приложение к программе (обязательное) – учебно-тематический план Программа составлена в соответствии с ФГОС по направлению 140400 Электроэнергетика и электротехника (квалификация (степень) «магистр»

от 08.12.2009 № Программу составил:

Потапов В.В., доцент кафедры электроснабжения и электротехники ИрГТУ, к.т.н., доцент _ “1” сентября 2011 г.

Программа одобрена на заседании кафедры электроснабжения и электротехники ИрГТУ Протокол № 1 от “ 7 ” сентября 2011 г.

Зав. кафедрой _ /Н.И. Воропай/ “7”сентября 2011 г.

Руководитель ООП /Н.И. Воропай/ “7”сентября 2011 г.

Программа одобрена на заседании Методической комиссии энергетического факультета Протокол № 3 от “12” сентября 2011г.

Декан _ /В.В. Федчишин/ “12” сентября 2011г.

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГБОУ ВПО

«ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

Кафедра электроснабжения и электротехники

УТВЕРЖДАЮ

УЧЕБНО - ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН

(ОБЯЗАТЕЛЬНОЕ ПРИЛОЖЕНИЕ К ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ПРОГРАММЕ ДИСЦИПЛИНЫ)

(РАБОЧЕЙ УЧЕБНОЙ ПРОГРАММЕ ДИСЦИПЛИНЫ)

Высоковольтные электротехнологические Направление подготовки: 140400 Электроэнергетика и электротехника Магистерская программа: 140400.68 – Оптимизация развивающихся систем Квалификация (степень) Магистр Составитель плана:

Потапов В.В., к.т.н., доцент кафедры электроснабжения и электротехники ИрГТУ

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ ПО ВИДАМ ЗАНЯТИЙ

№ Разделы и темы дисциплины по учебной программе Кол-во Процессы осаждения аэрозольных частиц в электрическом Процессы на осадительном электроде.

Коллективные процессы в аэрозольных системах.

Электротехнологические процессы и аппараты, основанные на применении сильных электрических полей.

Высоковольтные плазмохимические технологии, процессы и Процессы статической электризации и методы борьбы с проявлениями статического электричества.

Высоковольтные электротехнологические процессы и аппараты импульсного воздействия на материалы.

Аэрозольные электрогазодинамические устройства и аппараты.

ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ

Лабораторная работа № 1. Изучение основ технологического применения озона.

Лабораторная работа № 2. Исследование работы барьерного Лабораторная работа № 3. Магнитно-импульсная обработка Лабораторная работа № 4. Нанесение порошковых полимерных покрытий в камерах с электрическим кипящим слоем.

Лабораторная работа № 5. Электросепарация.

Лабораторная работа № 6. Исследование работы электрофильтра.

Лабораторная работа № 7. Исследование работы нейтрализаторов статического электричества.

Лабораторная работа № 8. Электрография.

Лабораторная работа № 9. Испытательные установки высокого напряжения и испытания электрической прочности изоляции электрооборудования.

Лабораторная работа № 10. Измерение переменных высоких Лабораторная работа № 11. Электрические разряды в воздухе.

Лабораторная работа № 12. Электрические разряды по поверхности твердого диэлектрика.

САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА

Подготовка к лабораторным работам Курсовая работа Изучение тем, вынесенных на самостоятельное изучение Подготовка к экзамену План составил:

Потапов В.В., доцент кафедры электроснабжения и электротехники ИрГТУ, к.т.н.

_ “1” сентября 2011 г.

План одобрен на заседании кафедры электроснабжения и электротехники ИрГТУ Протокол № 1 от “ 7 ” сентября 2011 г.

Зав. кафедрой _ /Н.И. Воропай/ “7”сентября 2011 г.

План одобрен на заседании Методической комиссии энергетического факультета Протокол № 3 от “12” сентября 2011г.

Декан _ /В.В. Федчишин/ “12” сентября 2011г.

Руководитель ООП /Н.И. Воропай/ “12” сентября 2011г.