Тема 3: Изоляция в электроэнергетике

Введение

Основной целью данной разработки является совершенствование навыков профессионального общения с опорой на предложенный текстовый материал научно-технической тематики. Степень сложности включенных в разработку текстов предполагает наличие базового образовательного уровня сформированности коммуникативной компетенции студентов, обучающихся по специальности «Электроэнергетика».

Необходимый уровень профессиональной коммуникативной компетенции студентов формируется на занятиях по специальным техническим дисциплинам, поэтому следует находить такие формы работы, которые были бы адекватны профессионально значимым действиям и на занятиях по русскому языку. Важным является отбор текстового материала по направлению технической специальности группы и составление плана работы по соответствующей тематике, подбор материала для написания рефератов, докладов, проведения творческих обсуждений «круглого стола», диспутов, банка творческих заданий.

Исходя из уровня сформированности базовых компетенций для групп данного направления, тексты для тематических блоков отобраны по усмотрению преподавателя. Можно спланировать углубленное обсуждение текста по специальности с использованием всех видов и форм групповой, парной и индивидуальной работы в аудитории и дополнительного домашнего задания: выступление с докладами, написание рефератов, дополнительных сообщений.

Общенаучная тематика текстов отражает профессиональные интересы студентов. Содержание текстов методической разработки имеет целью активизировать речевую деятельность студентов в процессе формирования профессиональной компетенции.

Тематическая направленность разработки, содержащая тексты различной степени сложности, позволяет систематизировать предложенный текстовый материал в соответствии с уровнем сформированности базовых компетенций студентов, составить общий методический план и наметить индивидуальные образовательные траектории студентов. Студенту-бакалавру может быть предоставлена возможность проектировать свой «план действий» по изучению программы курса в целом в соответствии с уровнем сформированности компетенций.

Использование проблемных и творческих заданий предопределяет не механическое запоминание научно-технической информации, а ее творческое осознание, что способствует повышению мотивации студентов в процессе изучения и практического использования языка на уровне профессионально-ориентированного общения.

Тема 1: Электрические цепи постоянного и     синусоидального тока

Текст № 1

Электрической цепью называется совокупность устройств, предназначенных для передачи, распределения и взаимного преобразования электрической и других видов энергии, если процессы, протекающие в устройствах, могут быть описаны при помощи понятий об электродвижущей силе (ЭДС), токе и напряжении. Основными элементами электрической цепи являются источники и приемники электрической энергии, которые соединяются между собой проводами.

В источниках электрической энергии (гальванические элементы, аккумуляторы т.п.) химическая, механическая, тепловая энергия или энергия других видов превращается в электрическую, а в приемниках электрической энергии (электрические лампы, резисторы т.п.), наоборот, электрическая энергия преобразуется в тепловую, световую, механическую и др. Электрические цепи, в которых получение электрической энергии в источниках, ее передача и преобразование в приемниках происходят при неизменных во времени токах и напряжениях, называют цепями постоянного тока.                          

К источникам электрической энергии принято относить различные генераторы, которые преобразуют один из видов неэлектрической энергии в электрическую: электромеханические, тепловые, радиоизотопные и другие. Различают два вида источников электрической энергии: источники напряжения и источники тока. Идеальный источник напряжения характеризуется неизменным напряжением на зажимах при любом токе, протекающем в нем. Его внутреннее сопротивление равно нулю, поэтому потери энергии в нем отсутствуют. Идеальный источник тока характеризуется неизменным значением тока при любом напряжении на его зажимах. Внутренняя проводимость такого источника равна нулю, поэтому потери энергии здесь также отсутствуют.

Реальные источники отличаются от идеальных тем, что в них учтены потери энергии. В связи с этим в схемах замещения реальных источников напряжения присутствует внутреннее сопротивление источника rи, а в схемах замещения реального источника тока - внутренняя проводимость gи.

Пассивными называют элементы электрической цепи, которые преобразуют энергию источников в любой другой вид энергии или запасают ее в электрическом или магнитном поле. Пассивные элементы принято делить на двухполюсные и многополюсные. К двухполюсным пассивным элементам относят сопротивление, индуктивность, и емкость, а к многополюсным - трансформаторы и различные соединения двухполюсных элементов.

Сопротивлением называют такие пассивные элементы, в которых происходит преобразование электрической энергии в любой другой вид энергии (например, световую, звуковую или механическую). Простейшим реальным элементом, обладающим сопротивлением, является резистор.

Индуктивностью называется пассивный элемент электрической цепи, который способен запасать энергию источников в магнитном поле без преобразования ее в другой вид энергии. Простейшим реальным элементом, обладающим индуктивностью, является катушка.

Емкостью называется пассивный элемент электрической цепи, который способен запасать энергию источников в электрическом поле без преобразования ее в другой вид энергии. Простейшим реальным элементом, обладающим емкостью, является конденсатор.

Ветвь состоит из одного или нескольких последовательно соединенных идеализированных элементов, каждый из которых имеет два вывода (начало и конец), причем к концу каждого предыдущего элемента присоединяется начало следующего. Различают пассивную (без источников энергии) и активную (содержащую источник) ветвь. Узел - место соединения трех и более ветвей. Контур - замкнутый путь, проходящий по нескольким ветвям так, что ни одна ветвь и ни один узел не встречается больше одного раза.

Задания к тексту.

1.Прочитайте текст и ответьте на вопросы.

Что называется электрической цепью? Какие виды источников электрической энергии вы знаете? Чем отличаются реальные источники энергии от идеальных? Какие элементы электрической цепи называются пассивными? Какие пассивные элементы электрической цепи называются сопротивлением, индуктивностью, емкостью?

2. Выпишите из толкового словаря все значения следующих слов. Какое из этих значений употребляются в научно-технических текстах? Какая связь между основными и непрямыми значениями этих общеупотребительных слов и терминов? Приведите примеры сочетаний с этими словами.

Источник, цепь, ёмкость, ветвь, узел, потери,  контур, поле, сопротивление, проводник, передача.

3.Перепишите в тетрадь термины и терминосочетания, данные в таблице. При помощи русско-казахского словаря переведите слова и словосочетания на казахский язык.

4.Найдите и выпишите из текста сложные слова, укажите корни.

5.Найдите в тексте дефиниции, выучите их и проговорите.

6.Подготовьте краткий пересказ текста.

Текст №2

Большинство потребителей электрической энергии работает на переменном токе. В настоящее время почти вся электрическая энергия вырабатывается в виде энергии переменного тока. Это объясняется преимуществом производства и распределения этой энергии. Переменный ток получают на электростанциях, преобразуя с помощью генераторов механическую энергию в электрическую. Основное преимущество переменного тока по сравнению с постоянным заключается в возможности с помощью трансформаторов повышать или понижать напряжение, с минимальными потерями передавать электрическую энергию на большие расстояния, в трехфазных источниках питания получать сразу два напряжения: линейное и фазное. Кроме того, генераторы и двигатели переменного тока более просты по устройству, надежней в работе и проще в эксплуатации по сравнению с машинами постоянного тока.

В электрических цепях переменного тока наиболее часто используют синусоидальную форму, характеризующуюся тем, что все токи и напряжения являются синусоидальными функциями времени. В генераторах переменного тока получают ЭДС, изменяющуюся во времени по закону синуса, и тем самым обеспечивают наиболее выгодный эксплуатационный режим работы электрических установок. Кроме того, синусоидальная форма тока и напряжения позволяет производить точный расчет электрических цепей с использованием метода комплексных чисел и приближенный расчет на основе метода векторных диаграмм. При этом для расчета используются законы Ома и Кирхгофа, но записанные в векторной или комплексной форме.

Задания к тексту.

1.Прочитайте текст  и озаглавьте его. Определите тип текста, аргументируйте свой ответ.

2.Ответьте на вопросы к тексту.

При помощи какого вида энергии вырабатывается большая часть электрической энергии? Расскажите о преимуществах переменного тока по сравнению с постоянным током. Какую форму используют в электрических цепях переменного тока?

3.Перепишите в тетрадь термины и терминосочетания, данные в таблице. При помощи русско-казахского словаря переведите их на казахский язык.

4.Выделенные глаголы замените существительными. Зависимые слова поставьте в нужной форме.

1)Вырабатывать в виде энергии переменного тока. 2) Получать переменный ток на электростанциях. 3) Передавать электрическую энергию. 4)Использовать синусоидальную форму. 5) Использовать законы Ома и Кирхгофа.

5.Найдите в тексте предложения с причастным и деепричастным  оборотами. Переведите их. Обратите внимание на порядок слов в предложениях.

Текст №3

Компенсирующее устройство

Компенсирующее устройство — это электротехническая уста­новка, предназначенная для управляемой ком­пенсации реактивной мощности в электро­энергетической системе.

Компенсирующие устройства могут функционировать или как источ­ники реактивной мощности, или как ее потребители. Напри­мер, компенсирующие устройства на базе конденсаторной батареи явля­ются источниками реактивной мощности, а на базе реакторов  — потребителями. Такие компенсирующие устройства  относятся к типу статических устройств, асинхронные компенсаторы — вращающихся. Функции источников или потребителей реактивной мощности выпол­няют также синхронные генераторы и двига­тели, которые тоже участвуют в формировании баланса реактивной мощности.

Управление статическими компенсирующими устройствами  и, следовательно, регулирование реактивной мощности осуществляют либо с помощью коммутацион­ной аппаратуры — ступенчатое регулирование, либо путем изменения электромагнитной харак­теристики — плавное регулирование, либо ком­бинированно.

В быстродействующих компенсирующих устройствах для воздействия на резкие изменения реактивной мощности при ступенчатом или плавном регулировании используют схемы на базе тиристоров (тиристорные выключатели, преобразователи).

Статические компенсирующие устройства — многофункциональные устройства и могут применяться для повыше­ния пропускной способности электропередач, ограничения перенапряжений в них, а также в составе фильтрокомпенсирующих и симметри­рующих устройств для обеспечения качества электрической энергии.

Задания к тексту.

1.Прочитайте текст. Сформулируйте основную мысль текста в 4-5 предложениях. Запишите их в тетрадь. 

2.К выделенным словам подберите синонимы и переведите предложения  их на казахский язык.

  Компенсирующие устройства могут функционировать как источ­ники реактивной мощности. Компенсирующие устройства на базе конденсаторной батареи явля­ются источниками реактивной мощности, а на базе реакторов  — потребителями. Генераторы и двига­тели  участвуют в формировании баланса реактивной мощности.

3.Перепишите в тетрадь термины и терминосочетания, данные в таблице. При помощи русско-казахского словаря переведите их на казахский язык.

4. Выделенные существительные замените глаголами. Зависимые слова поставьте в нужной форме. Полученные словосочетания переведите на казахский язык.

1) Выпол­нение функции  синхронных генераторов  и двига­телей; 2) Управление статическими компенсирующими устройствами; 3) регулирование  реактивной мощности; 4) изменение электромагнитной харак­теристики; 5) повышение пропускной способности; 6) ограничение перенапряжений; 7) обеспечение качества электрической энергии.

5. Найдите и выпишите слова, которые, по вашему мнению, являются ключевыми для понимания и усвоения текста. Напишите  конспект текста. Перескажите его содержание.

Тема 2: . Выключатели. Разъединители. Предохранители. Магнитные пускатели.

Текст №1

Автоматический выключатель — это механический коммутационный аппарат, контактыкоторого размыкаются и за­мыкаются в воздухе при атмосферном давле­нии, способный включать, проводить и отключать токи при нормальных условиях работы; включать и проводить токи в течение определенного промежутка времени и прерывать их при определенных аномальных условиях, например при коротких замыканиях.

Выключатель классической конструкции содержит электромагнитный расцепитель, срабатываю­щий без выдержки времени и предназначенный для защиты в зоне токов короткого замыкания, и термобиметаллический (тепловой) расцепи­тель, срабатывающий с выдержкой времени обратно зависимой от тока и предназначенный для защиты в зоне токов перегрузки. Такие выключатели от­носятся к категории массовых, выпускаются на номинальные токи до 630 А и получили название «установочные автоматы». По современной классификации в зависимости от характера отключения сверхтока выключатели делятся на две группы: токоограничивающие и нетокоограничиваюшие.

Важнейшей характеристикой выключателя является его предельная отключающая и включающая способность, которая у современных токоограничивающих выключателей  достигает 200—300 кА.

Компактные выключатели выпускаются на номиналь­ные токи от единиц до 6300 А.

Выключатели производятся на напряжение до 1 кВ пе­ременного тока с частотой 50—60 Гц и напря­жение до 440 В постоянного тока. Выключатели также используются для защиты электроустановок при частоте 400 Гц. Для обеспечения повышенной селективности действия в них применяются полупроводниковые расцепители. Особую груп­пу составляют так называемые бытовые выключатели, предназначенные для защиты электроустановок зданий.

Задания к тексту.

1.Прочитайте текст. Составьте двуязычный терминологический словарь данного текста.

Текст №2

Разъединитель— коммута­ционный электрический аппарат, используе­мый для включения и отключения электриче­ских цепей в таких условиях, при которых на его контактах не возникает длинной открытой электрической дуги. В отключенном положении разъединителя на его контактах создается видимый разрыв. У разъединителя отсутст­вует дугогасительное устройство. В этих условиях дуга, возникающая на контактах, гасится в результате ее растяжения ножом подвижного контакта, тепловыми потоками или электромагнитными силами при достижении критической длины, которая зависит от отключаемого тока и напряжения сети.

При относительно небольших отключаемых токах вылет дуги таков, что может привести к перебросу дуги на соседние фазы и заземленные части и к возникновению межфазного   короткого замыкания. Поэтому разъединители  применяют для коммутации предварительно обесточенных с помощью выключателяучастков цепи, для переключения в нормальных условиях при соединении  распределительного устройства    с одного фидера на другой без прерывания тока и для коммутации очень малых токов ненагруженных силовых трансформаторов и коротких линий.

Задания к тексту.

1. Прочитайте текст и ответьте на вопросы.

Какой электрический аппарат называется разъединителем? В результате чего гасится возникающая на контактах дуга? Для чего применяются  разъединители?

2. Выпишите из текста термины. Разделите их на узкоспециальные и общенаучные термины. Переведите их.

3. Найдите в тексте причастия, определите их вид и форму. Запишите их и переведите на казахский язык.

4. Выпишите из текста абстрактные существительные и заполните таблицу.

5. Из специальной учебной литературы найдите по данной теме дополнительную информацию: 1) основные требования, предъявляемые к разъединителям; 2) виды разъединителей. Сделайте устное сообщение.

Текст №3

Предохранители - это устройства, которые служат для защиты от перегрузок и коротких замыканий отдельных электрических установок и участков сети.

Пробочные предохранители служат для защиты осве­тительных и силовых проводок. В зависимости от размера резьбы пробочные предохранители выпускают различных видов. Нормальные пробочные предохранители так же, как и нормальные электропатроны, выпускаются, с резьбой диаметром 27 мм на номинальные токи силой 6, 10, 15, 20 А и напряжение до 500 В. Максимальные пробочные предохранители так же, как и максимальные электропат­роны, выпускаются с резьбой диаметром 40 мм на номиналь­ный ток силой до 60 А и напряжение до 500 В.

Трубчатые предохранители служат для защиты силовых и осветительных сетей. Трубчатые предохранители вы­пускаются с фибровыми и фарфоровыми трубками.

Предохранители   высокого напряжения осуществляют защиту or сверхтоков силовых трансформаторов, воздушных и кабельных линий, конденсаторов, электродвигателей высокого напряжения и трансформаторов напряжения при расплавлении и испарении плавкого элемента. В силу ряда причин они  распространены существенно меньше, чем выключатели высокого напряжения, выполняющие те же функции защиты. Конструктивные формы и материалы предохранителей   высокого напряжения  аналогичны материалам предохранителей низкого напряжения.

Предохранители   низкого напряжения — аппарат низкого напряже­ния, защищающий последовательно подключен­ные к нему цепи от сверхтоков (токов перегрузки и короткого замыкания) путем расплавления плав­кого элемента и последующего интенсивного гашения возникающей электрической дуги. Предохранители   низкого напряжения получили широкое применение ввиду простоты конструкции, дешевизны и надежности срабаты­вания.

Задания к тексту.

Текст №4

                      Магнитные пускатели.

Дистанционное управление электрическими двигателями трехфазного переменного тока осуществляется при помощи магнитных пускателей, которые, являясь более сложными устройствами, включа­ют в себя трёхполюсные контакторы.

При прохождении оперативного электрического тока через обмотку электромагнита возбуждается магнитное поле, и якорь притягивается к сердечнику. Контактные пластины-перемычки якоря соединяют между собой рас­положенные на основании контакты, к которым подклю­чены провода от сети трехфазного переменного тока и кон­такты от электродвигателя. При выключении тока якорь под действием собственного веса опускается, и контактные пластины-перемычки осуществляют отключение двигателя от сети.

Для пуска двигателя нажимают кнопку «Пуск». При этом ток от сети поступит в обмотку двигателя, который начнет работать. Остановка двигателя осуществляется при помощи кнопки «Стоп». Когда ее нажимают, цепь электромагнита пускателя размыкается и двигатель оста­навливается.

Задания к тексту.

Тема 3: Изоляция в электроэнергетике

Электрическая изоляция энергетического оборудованияявляется обязательным элементом каждого электротехнического прибора, аппарата, устройства, предназначенный для изолирования одного от другого проводников, имеющих    разные потенциалы при работе, а также для механического крепления проводников. В коммутационных аппаратах элементы изоляции используют для передачи механического движения от   привода к подвижному контакту. В большинстве случаев через изоляцию или ее составные частиосуществляется отвод тепла от проводящих частей установки.

И изоляция энергетического оборудования должна обладать набором определен­ных электрических, механических, теплофизических и других характеристик, соответствующих условиям работы, требованиям к ее сроку службы (ресурсу) и показателям надежности. Изоляция энергетического оборудования должна быть технологически совмести­ма с другими частями установки. В некоторых случаях изоляция должна быть ремонтопригод­ной. Жесткие требования предъявляются к эко­логической чистоте изоляции, включая этап утилизации после вывода из эксплуатации. Конструкция и технология изготовления изоляции энергетического оборудования в сильной степени влияют на основные технико-экономические показатели всей уста­новки (оборудования).

В изоляционных конструкциях высокого на­пряжения принято выделять внешнюю и внут­реннюю изоляцию.

В связи с многообразием конструкций элек­трических машин, аппаратов и устройств для электроэнергетики в промышленных масштабах широко используют многие виды изоляции энергетического оборудования. Наи­большее распространение получили: бумажнопропитанная (бумажно-масляная), маслобарьерная, литая эпоксидная, полимерная, резиновая, на основе слюды, газовая (элегаз — шестифтористая сера) виды изоляции.

 Внешняя изоляция - это воздушные промежутки и поверхности твердой изоляции в атмосферном воздухе, которые под­вергаются влиянию атмосферных и других внешних факторов (загрязнению, увлажнению, воздействию животных).

На электрическую прочность внешней изоляции влияет состояние воздуха (давление, температура, сте­пень загрязненности), которое подвержено суточным, сезонным и случайным изменениям и зависит от высоты над уровнем моря.  

Внутренняя изоляция  — это твердая, жидкая, газообразная изоляция (или их комбинация) внутренних частей электрообору­дования, не подвергающихся непосредственно­му влиянию атмосферных и других факторов (загрязнению, увлажнению).

Электрическая прочность внутренней изоляции сильно зависит от длительности воздействия напряжения (в интервале от долей микросекунды до нескольких тысяч часов); с увеличением длитель­ности воздействия электрическая прочность снижается. Для внутренней изоляции различают кратковременную и длительную электрическую прочность. Кратковременную электрическую прочность из­меряют при грозовых импульсах стандартной формы, при коммутационных импульсах напря­жения стандартной формы и при одноминутном воздействии напряжения промышленной часто­ты. Длительная электрическая прочность внутренней изоляции соответствует продолжительности воздейст­вия, равной заданному сроку службы. Кратковременная электрическая прочность, как прави­ло, превышает длительную в десятки раз.

  Внутренняя изоляция должна обладать набором электрических, теплофизических, механических и других свойств, соответствующих условиям (режи­мам) работы оборудования. И.в. в большинстве случаев — несамовосстанавливающаяся. Неко­торые виды  внутренней изоляции поддаются восстановительно­му ремонту.

Задания к тексту.

 1. Прочитайте текст. Составьте двуязычный терминологический  словарь данного текста.

2. Переведите на казахский язык словосочетания: электрическая изоляции, механическое крепления проводников, составные части, технико-экономические показатели, внешняя и внутренняя изоляция, непосредственно­е  влияние, длительность  воздействия напряжения.

3. Выпишите из текста абстрактные существительные и заполните таблицу.

4.Выпишите из текста определения понятий, используя модели: что является  чем, что называется чем, что это что. Переведите их на казахский язык.

5.Подготовьте краткий пересказ текста.

        Тема 4: Электрические машины постоянного тока

Текст №1

   Простейший генератор переменного тока представляет собой виток, вращающийся в магнитном поле. В результа­те того что в таком витке индуцируется переменная во времени эдс, при соединении конца витка с контактными кольцами, вращающимися вместе с витком, в цепи нагруз­ки протекает переменный ток.

   Характерная особенность машины постоянного тока состоит в наличии механического выпрямителя, который на­зывают коллектором. Назначение коллектора состоит в пре­образовании переменного тока в постоянный и в осуществлении связи обмотки якоря с внешней цепью, подключаемой к машине.

           Основными частями машины постоянного тока являются статор, якорь, коллектор и щеточный аппарат.

   Статор  состоит из главных полюсов, дополни­тельных полюсов  и станины. Назначение главного по­люса состоит в создании магнитного потока. Главный по­люс, представляющий собой электромагнит, со­стоит из сердечника, обмотки возбуждения и полюсного наконечника.

  Полюс крепится на станине с по­мощью болта. Сердечник полюса выполняется из стали и имеет поперечное сечение овальной формы. На сердеч­нике полюса помещена катушка обмотки возбуждения, намотанная из изолированного медного провода. Катушки всех полюсов соединяются последовательно, образуя об­мотку возбуждения. Ток, протекающий по обмотке возбуж­дения, создает магнитный поток.

   Вращающаяся часть машины — якорь  состо­ит из сердечника , обмотки и коллектора.

   Сердечник якоря представляет собой цилиндр, собран­ный из листов электротехнической стали. Обмотку якоря выполняют из медного изолированного провода или из медных стержней прямоугольного поперечного сечения.

   Коллектор представляет собой цилиндр, состоящий из отдельных пластин. В связи с тем, что коллектор является наиболее ответственной частью машины, его поверхность должна быть строго цилиндрической во избежание библия и искрения щеток.

   Щеточный аппарат состоит из щеток а щетко­держателей. Щетка, помещенная в обойме  щеткодер­жателя, прижимается пружиной к коллектору. На каж­дом щеткодержателе может находиться несколько щеток, включенных параллельно.

   Назначение коллектора в двигателе постоянного тока состоит в распределении тока по проводникам обмотки якоря таким образом, что по всем проводникам, расположен­ным под северным полюсом N, ток проходит в одном направле­нии, а по проводникам, рас­положенным под южным полюсом S, — в другом. Благодаря тому, что при вращении якоря проводники меняются местами, переходя под полюса другой полярности, направление тока в них также меняется на противоположное. В результате этого вращающий момент, создаваемый всеми проводника­ми якоря, не будет зависеть от его положения и все время будет действовать в одном и том же направлении.

Задания к тексту.

1.Прочитайте текст. Разделите его на смысловые части.

2.Определите коммуникативную задачу каждой микротемы и запишите языковые конструкции, соответствующие ей. 

3.Составьте план текста в представленной форме.

4.Назовите основные части машины постоянного тока. Подробно охарактеризуйте каждую часть. Из чего состоит вращающаяся часть машины?

5.Выпишите из текста предложения, соответствующие языковым моделям:  что представляет собой что, что состоит в чём, , что состоит из чего, что. Переведите их.

Текст №2