36833

НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ И ДИАГНОСТИКА ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

Книга

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Научные положения дисциплины «Неразрушающий контроль и диагностика электрооборудования» сформулированы на основе теории электромагнитных полей, специальных разделов математики, таких как теория функций комплексных чисел, конформных преобразований, теории рядов, теории симметрии. При изучении дисциплины необходимо знание высшей математики, основ теории поля, основ программирования.

Русский

2014-03-31

110.57 KB

41 чел.

27

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ И ДИАГНОСТИКА ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

ПРОГРАММА, МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ИЗУЧЕНИЮДИСЦИПЛИНЫ В 4 СЕМЕСТРЕ

Для студентов очной формы обучения направления

подготовки 140400 «Электроэнергетика и электротехника»

профиля «Электроэнергетические системы и сети»

квалификации - бакалавр

Казань 2012


МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ И ДИАГНОСТИКА ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

ПРОГРАММА, МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ИЗУЧЕНИЮ

ДИСЦИПЛИНЫ В 4 СЕМЕСТРЕ

для студентов очной формы обучения направления подготовки

140400 «Электроэнергетика и электротехника»

профиля «Электроэнергетические системы и сети»

квалификации - бакалавр

Казань 2012

УДК 537

ББК 22.33

Г 49

Методы расчёта электрических полей. Программа, методические указания по изучению дисциплины в 4 семестре. Гиниатуллин Р.А., Козлов В.К., Муратаев И.А., Муратаева Г.А. Фатыхова Г.М.  Казань: Казан. гос. энерг. ун-т, 2012. 29 с.

Приведены общие рекомендации по работе над дисциплиной, её программа, методические указания по изучению дисциплины; сформулированы содержание и правила выполнения и оформления контрольного задания.

Предназначены для студентов-очников направления подготовки 140400 «Электроэнергетика и электротехника» профиля «Электроэнергетические системы и сети» квалификации - бакалавр

Г 49

УДК 537

ББК 22.33

© Казанский государственный энергетический университет, 2012 г.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Дисциплина «Неразрушающий контроль и диагностики электрооборудования» относится циклу естественно-научных дисциплин.

Научные положения дисциплины «Неразрушающий контроль и диагностика электрооборудования» сформулированы на основе теории электромагнитных полей, специальных разделов математики, таких как теория функций комплексных чисел, конформных преобразований, теории рядов, теории симметрии. При изучении дисциплины необходимо знание  высшей математики, основ теории поля, основ программирования.

Изучение дисциплины «Неразрушающий контроль и диагностика электрооборудования» необходимо для успешного усвоения таких предметов, как «Техника высоких напряжений», «Теоретические основы электротехники», а также для квалифицированной профессиональной деятельности в сфере электроэнергетики.

Изучение дисциплины требует от студентов знаний по дисциплинам “ “Физика”, “Математика”,“Измерительные приборы”.

ЦЕЛЬ ОСВОЕНИЯ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

Целью освоения дисциплины «Неразрушающий контроль и диагностика электрооборудования» является изучение основных методов неразрушающего контроля и диагностики электрооборудования для последующего использования в процессе эксплуатации, знание приборов, устройств применяемых для диагностирования электрооборудования.

Задачи дисциплины:

изучение и усвоение основных принципов проведения работ по неразрушающему контролю и диагностированию электрооборудования;

приобретение знаний об устройстве, принципе действия и методике использования основных диагностических приборов при проведении неразрушающего контроля.

РЕЗУЛЬТАТЫ ОБРАЗОВАНИЯ, ФОРМИРУЕМЫЕ В ПРОЦЕССЕ ОСВОЕНИЯ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

В результате изучения дисциплины «Неразрушающий контроль и диагностика электрооборудования» формируются следующие компетенции:

  1.  способностью находить организационно-управленческие решения в нестандартных условиях и в условиях различных мнений и готовностью нести за них ответственность (ОК-4);
  2.  готовностью к самостоятельной, индивидуальной работе, принятию решений в рамках своей профессиональной компетенции (ОК-7);
  3.  способностью демонстрировать базовые знания в области естественнонаучных дисциплин и готовностью использовать основные законы в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ПК-2);
  4.  способностью и готовностью использовать нормативные правовые документы в своей профессиональной деятельности (ПК-4);
  5.  способностью и готовностью анализировать научно-техническую информацию, изучать отечественный и зарубежный опыт по тематике исследования (ПК-6);
  6.  готовностью использовать информационные технологии в своей предметной области (ПК-10);
  7.  способностью использовать технические средства для измерения основных параметров электроэнергетических и электротехнических объектов и систем и происходящих в них процессов (ПК-18);
  8.  способностью использовать современные информационные технологии, управлять информацией с применением прикладных программ; использовать сетевые компьютерные технологии, базы данных и пакеты прикладных программ в своей предметной области (ПК-19);
  9.  готовностью обосновывать технические решения при разработке технологических процессов и выбирать технические средства и технологии с учетом экологических последствий их применения (ПК-21);
  10.  готовностью к проверке технического состояния и остаточного ресурса оборудования и организации профилактических осмотров и текущего ремонта (ПК-48);
  11.  готовностью к составлению инструкций по эксплуатации оборудования и программ испытаний (ПК-51).

В результате освоения дисциплины обучающийся должен:

знать:

- приборы неразрушающего контроля для электрооборудования;

- методы диагностирования электрооборудования;

- физические явления в электрических аппаратах;

уметь:

- формировать законченное представление о принятых решениях и полученных результатах в виде научно-технического отчета с его публичной защитой;

владеть: 

- основными методами неразрушающего контроля электрооборудования на практике;

ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ Б3.ДВ.1 «Неразрушающий контроль и диагностикктрооборудования»

Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетные единицы, 144 часа.

УЧЕБНЫЙ ПЛАН ПО ДИСЦИПЛИНЕ

Семестр

Экзамен

Контрольная работа

Часы учебных занятий

Всего

Лекции

Лаб.раб.

Практика

Самостоя-тельная работа

4

1

1

108

18

 

36

54

Содержание разделов дисциплины

  Раздел 1.  Общие вопросы разработки и применения средств неразрушающего контроля и диагностики.

Общие термины и определения неразрушающего контроля и диагностики. Особенности разработки методов неразрушающего контроля и диагностики электрооборудования. Общая характеристика средств НК и Д. Стандартизация НК и Д. Перечень отечественных стандартов в области НК и Д. Автоматизация средств НК и Д (СНК и Д). Экспертные системы (ЭС). Эффективность применения СНК и Д.

Раздел 2. Электрические, оптические, вибрационные, тепловые методы и средства контроля и диагностики

Электроемкостный метод и средства контроля. Приборы, основанные на регистрации искажения электромагнитного поля. Термоэлектрические приборы. Электроискровые, трибоэлектрические и электростатические приборы. Электрорезистивные методы и средства контроля и диагностики.

Физические основы оптического неразрушающего контроля. Структурные схемы и элементная база приборов оптического контроля. Приборы оптической дефектоскопии. Лазерные дефектоскопы. Когерентно-оптические методы анализа дефектоскопической информации. Приборы оптической структуроскопии. Лазерные сканирующие микроскопы (ЛСМ). Приборы оптической интроскопии. Спектральные методы оптической структуроскопии. Системы технического зрения в неразрушающем контроле. Метрологическое обеспечение оптического контроля.

Раздел 3. Контроль изоляционных материалов силовых трансформаторов

Физические основы и элементная база теплового неразрушающего контроля (ТНК). Средства контроля температуры. Методы экспериментального определения теплофизических характеристик объектов. Другие возможные методы и средства ТНК. Акустические средства течеискания. Автоматизация контроля герметичности изделий. Общие сведения и методы капиллярного неразрушающего контроля. Дефектоскопические материалы. Оборудование и аппаратура капиллярного неразрушающего контроля. Проведение капиллярного НК. Автоматизация обработки изображений в капиллярной дефектоскопии. Оформление результатов контроля. Основы вибродиагностики. Методы вибродиагностики. Принципы и приборы измерения вибрации.

Раздел 4. Специальные методы и средства неразрушающего контроля и диагностики

Общие сведения и основные понятия. Определение оптимальных физических методов для решения поисковых задач. Методы и средства поисковых систем радиационной интроскопии. Поисковые средства на основе ультразвукового метода. Поисковые средства на основе тепловизионного метода. Оптические поисково-досмотровые методы и средства

Содержание практических занятий

4 семестр

Ном.

зан.

Содержание

1

Общие вопросы разработки и применения средств неразрушающего контроля и диагностики.

2

Электрические, оптические, вибрационные, тепловые методы и средства контроля и диагностики

3

Контроль изоляционных материалов силовых трансформаторов.

4

Специальные методы и средства неразрушающего контроля и диагностики

ОБЩИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ

ДИСЦИПЛИНЫ «Неразрушающий контроль и диагностика электрооборудования»

Изучение дисциплины представляет собой работу студента со следующими ее компонентами:

– аудиторные занятия;

– самостоятельные занятия и самостоятельного изучения разделов и тем дисциплины по учебникам и учебным пособиям с последующей самопроверкой.

Также для студентов предусмотрены индивидуальные консультации (очные и письменные) и сдача экзамена по всей дисциплине.

САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА

Изучение дисциплины необходимо начинать с рассмотрения её содержания по программе и затем приступать к рассмотрению отдельных тем. Сначала нужно познакомиться с содержащимися в данной теме вопросами, их последовательностью, а затем уже приступить к изучению содержания темы. При первом чтении необходимо получить общее представление об излагаемых вопросах. При повторном чтении – проанализировать пройденный материал и вести конспект, в котором отобразить принцип, на котором основан данный метод контроля и диагностики, отличительные особенности, преимущества и недостатки, степень погрешности.

Переходить к изучению новой темы следует только после полного изучения теоретических вопросов и выполнения самопроверки по предыдущей теме.

САМОПРОВЕРКА

Закончив изучение темы, ответьте на вопросы для самопроверки. При этом старайтесь не пользоваться конспектом или учебником. Частое обращение к конспекту показывает недостаточное усвоение основных вопросов темы. Необходимость частого обращения к учебнику показывает неумение правильно конспектировать основные понятия и закономерности темы. Внесите коррективы в конспект, который впоследствии поможет при повторении материала в период подготовки к экзамену.

КОНСУЛЬТАЦИИ

При возникновении затруднений при изучении теоретической части дисциплины, поиске ответов на вопросы для самопроверки следует обращаться за письменной или устной консультацией к лектору. При этом необходимо точно указать вопрос, вызывающий затруднение, и параграф в учебнике.

ЛЕКЦИИ

В период обучения студентам читаются лекции на которых проводится обзор наиболее важных тем и разделов дисциплины, а также рассматриваются вопросы, недостаточно полно или точно освещенные в учебной литературе или вызывающие затруднения у большого числа студентов, а также проводятся практические занятия.

ЗАЧЕТ

По дисциплине «Неразрушающий контроль и диагностика электрооборудования» предусмотрен зачет. При сдаче зачета необходимо показать знание предмета в объеме программы, а также давать пояснения по выполненному заданию.

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ

ОБЕСПЕЧЕНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

  1.  Неразрушающий контроль и диагностика / Под. ред. В.В. Клюева. М. : Машиностроение, 2005. – 490.
  2.  РД 34.45 – 51.300 – 97. Объем и нормы испытаний электрооборудования. М.: Энас, 2004.
  3.  Силовые трансформаторы. Справочная книга / Под. ред. С.Д. Лоханина. М.:Энергоиздат, 2004. – 616 с.
  4.  Алексеев Б.А. Диагностика крупных силовых трансформаторов. – М.: Энергоатомиздат, 2004. – 220 с.

б) дополнительная литература:

  1.  Сви П.М. Методы и средства диагностики оборудования высокого напряжения. М., Энергоатомиздат, 1992, 237с.
  2.  Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. Справочник. В 2-х Кн. Под ред. В.В. Клюева. Кн. 1. М., «Машиностроение», 1976.
  3.  Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. Справочник. В 2-х Кн. Под ред. В.В. Клюева. Кн. 2. М., «Машиностроение», 1976.
  4.  Неразрушающий контроль и диагностика. Справочник под ред. Клюева В.В. - М.: Машиностроение, 1995. - 488с.
  5.  Техника высоких напряжений: Изоляция и перенапряжения в электрических системах/ В.В. Базуткин, В.П. Ларионов, Ю.С. Пинталь; Под общ. ред. В.П. Ларионова. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 464 с.
  6.  Липштейн Р. А. и Шахнович М. И. Трансформаторное масло. 3 – е изд., перераб. и доп. М., «Энергоатомиздат», 1983. 296 с., ил.
  7.  Биргер И.А. Техническая диагностика. – М.: «Машиностроение», 1978. – 240 с., ил. – (Надежность и качество).
  8.  Ежемесячный научно-технический журнал "Электрические станции".
  9.  Ежемесячный научно-технический журнал "Электричество".
  10.  Приложение к журналу "Энергетик" – "Энергетика за рубежом".
  11.  Производственно-технический  журнал «Электро». Изд-во ООО   «Кэпитал Сайн Трэйд», Москва.

в) программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

1. www.fi5.ru; www.testo.ru; www.diagnost.ru; www.ndt.ru.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К САМОСТОЯТЕЛЬНОМУ

ИЗУЧЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ «Неразрушающий контроль и диагностика электрооборудования» В 4 СЕМЕСТРЕ

Курс дисциплины «Неразрушающий контроль и диагностика электрооборудования» разбит на темы. Для каждой темы приводится обязательная для изучения литература. Номер учебника в квадратных скобках соответствует его номеру в списке литературы. После изучения теоретического материала следует ответить на предлагаемые вопросы для самопроверки. В случае затруднения с ответами необходимо вернуться к рекомендуемым разделам учебников и ознакомиться с дополнительной литературой.

Тема 1. Общие вопросы разработки и применения средств неразрушающего контроля и диагностики.

В данной теме дается определение основным понятиям и терминам, которые используются на протяжении всего курса обучения; приводятся общие сведения о методах неразрушающего контроля и диагностики.

Литература: [1], гл. 1, § 1.1-1.5.

Тема 2. Электрические, оптические, вибрационные, тепловые методы и средства контроля и диагностики

В теме 2 рассматриваются  электрические, оптические, вибрационные, тепловые методы и средства контроля и диагностики. 

Литература: [1], гл. 14, § 14.1, § 14.4 – 14.7, гл. 15, § 15.1-15.2, § 15.5- 15.6, § 15.9-15.11, § 15.13, § 15.15-15.17.

Тема 3. Контроль изоляционных материалов силовых трансформаторов

В данной теме рассмотрены методы используемые для. контроля изоляционных материалов силовых трансформаторов.

Литература: [1], гл. 16, § 16.1 - 16.4, гл. 17 § 17.3-17.4, гл. 18, § 18.1, , § 18.4, , § 18.6-18.7, гл. 20 , § 20.1-20.3.

Тема 4. Специальные методы и средства неразрушающего контроля и диагностики

В теме 4 речь идет о специальных методах и средствах неразрушающего контроля и диагностики.

Литература: [1], гл. 22, § 22.1 - 22.6.

Вопросы для самопроверки:

  1.  На сколько классов можно разделить средства контроля по техническому исполнению?
  2.  2) Перечислите группы исполнений приборов в зависимости от температуры и влажности окружающей среды не установленной стандартом:

3) Укажите  стандартизированные пределы значений входных и выходных аналоговых сигналов постоянного  тока (при загрузке 0…250 кОм) и др.

4)Задачи НКиД какого  класса включают вопросы связанные с решением проблем технической диагностики, дефектоскопии конкретных объектов?

5) Каким интегральным критерием эффективности отображается  эффективность системы НкиД.

6)Какие методы э относятся лектропараметрическим методам НКиДК генераторным методам НКиД.

7) Как определяется поперечная составляющая вектора плотности тока при преломлении вектора плотности тока на границе раздела двух сред.

 

8)По какой схеме может производиться обработка информации термоэлектрическим прибором?

9) Нарисуйте схемы обработки информации термоэлектрического прибора.

 

10) Как определяется в электрорезистивном методе диагностики сопротивление стягивания? 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ РАСЧЕТНОГО ЗАДАНИЯ

Краткие теоретические сведения

Физические основы измерения температуры

Практика неразрушающих испытаний привела к необходимости точного количественного описания энергетического состояния контролируемых объектов, естественной мерой которого является их температура.

В распространившейся шкале Цельсия в качестве опорных точек приняты температура замерзания (0 °С) и кипения (100 °С) воды. Рабочими веществами в этой шкале служат спирт или ртуть. Если начало отсчета установлено от абсолютного нуля температур, то получаем абсолютную термодинамическую шкалу, единицей которой служит градус К. Значения температур по этим шкалам соотносятся Т = t + 273,15 К. Одной из возможных реализаций термодинамической температурной шкалы являются показания газового термометра постоянного объема.

Международная практическая температурная шкала (МПТШ) основана на шести реперных точках, соответствующих температурам равновесия фазовых переходов ряда веществ, численные значения которых определены в ряде стран по термодинамической шкале с большой точностью. Обозначения температуры и ее единицы в МПТШ такие же, как и в термодинамической шкале, т.е. t и °С или Г и К.

Для определения температур в промежуточных точках МПТШ служат эталонные приборы - платиновый термометр сопротивления в диапазонах (0 ... 630 °С и -182,97 ... 0 °С) и платинородийплатиновой термопары (630... 1063 °С).

Однозначная связь между мощностью и спектром излучения и температурой тела существует только для АЧТ. Для реальных объектов введены понятия эквива-лентных температур.

1. Радиационной или энергетической температурой Тэ серого излучателя с истинной температурой Ти называется такая температура АЧТ, при которой его яркость равна яркости данного излучателя. Очевидно, что

 

2. Яркостной температурой серого излучателя Тя и истинной температурой Ти называют такую температуру АЧТ, при которой его спектральная яркость для некоторой длины волны  равна спектральной яркости данного излучателя при той же длине волны.

    

 В выражении   и T – соответственно истинная и яркостная температуры исследуемого тела в К.

ПРИБОРЫ, ОСНОВАННЫЕ НА РЕГИСТРАЦИИ ИСКАЖЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ.

В практике неразрушающего контроля находят применение приборы, работа которых основана на регистрации искажения силовых линий вектора плотности тока, обусловленного дефектом. Приборами регистрируется поперечная составляющая вектора плотности тока, которая в бездефектном участке изделия отсутствует.

В случае, если плотность дефекта с удельной электрической проводимостью 2, расположена под углом 1 к направлению вектора плотности тока, протекающего по электропроводящему полупространству с удельной электрической проводимостью 1 то с учетом условий непрерывности нормальной составляющей вектора плотности тока (рис. 12)

и закона преломления линий тока на границе раздела двух сред

Рис. 12. Преломление вектора плотности тока на границе раздела двух сред с удельными электрическими проводимостями 2 и 1 

поперечная составляющая вектора плотности тока.

Эта составляющая может быть применена для обнаружения дефекта как в электропроводящих немагнитных, так и магнитных материалах.

МЕТОДЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ОБЪЕКТОВ.

Основными теплофизическими характеристиками (ТФХ) объектов являются теплоемкость с [Дж/(кг•К)], теплопроводность T (Вт/(м • К)) и температуропроводность  (/с). В общем случае ТФХ зависят от температуры, давления. Для твердых материалов ТФХ могут считаться однопараметрическими функциями температуры, а в узком диапазоне температур - постоянными. В настоящее время нет универсальных теоретических моделей, позволяющих рассчитывать ТФХ реальных материалов исходя из особенностей их строения, поэтому основным методом определения ТФХ является экспериментальный.

ТФХ функционально связаны между собой через объемную плотность            (кг/см3) соотношением  = с. Теоретической основой их определения является феноменологическая теория теплопроводности.

Методы измерения ТФХ основаны на анализе температурного отклика объекта Т (х, у, z, t) на тепловое воздействие в специально оговариваемых условиях. Теория теплопроводности позволяет аналитически определять эту функцию, по крайней мере для тел простой формы, если ТФХ остаются неизменными в условиях опыта. Здесь х, у, z, - декартовы координаты; t - время.

Однако для упрощения вычислений стремятся использовать внутренние обратные задачи теплопроводности, приводящие к явным аналитическим выражениям для , , с, независимо связывающими их с тепловым воздействием, температурным полем и геометрией образца. В частности, можно обеспечить условие одномерности температурного поля T(г, t), где г - радиус-вектор.

Таким образом, теоретическую основу реальных методов измерения ТФХ составляют аналитические закономерности одномерных плоских, цилиндрических и сферических тепловых и температурных полей в образцах типа пластины, цилиндра, шара.

Вид функции T(r, t) существенно зависит от вида теплового воздействия на объект. Обычно применяют такие воздействия, как импульсное, изотермическое, с помощью источников постоянной мощности или их комбинации. Для этих воздействий имеются строгие аналитические решения, они легко реализуются на практике.

Количественная оценка ТФХ и теплового состояния, в частности ограждающих строительных конструкции, является достаточно сложным решением обратной задачи, связанной главным образом с расчетным и экспериментальным определением основной количественной характеристики - сопротивления теплопередаче:

где RCT = d/т - термическое сопротивление; d - толщина ограждающей конструкции (стены); T - коэффициент теплопроводности изолирующего материала; в и н - коэффициенты теплообмена (теплоотдачи) внутренней и наружной поверхностей, с учетом конвективной и лучистой компонент, определяемые экспериментально с помощью датчиков теплового потока.

Термическое сопротивление реальных объектов (ограждающих конструкций) равно:

где Tпв и Тн в - температура воздуха внутри помещения и снаружи, Tн. ст - наружная температура стены.

Трудность в получении точных значений сопротивления теплопередаче RCJ обусловлена нестационарным характером реального теплообмена в зданиях (из-за сквозных и восходящих воздушных потоков) и другими источниками помех.

По приведенным выше формулам, с учетом качественно измеренных в и н, численное значение RCT можно определить с погрешностью не более ± 15 %, что вполне приемлемо для практических расчетов.

Приборы контроля ТФХ подразделяются в зависимости от методов измерения, а также от характерного размера образца (обычно он в 10 ... 100 раз должен превышать стандартный размер элементов структуры исследуемого вещества), его агрегатного состояния (твердое тело, газ, жидкость), от температурного диапазона измерения и диапазона измерения измеряемой величины. Размеры образцов обычно выбираются примерно 5 ... 10 мм для мелкодисперсных материалов (характерный размер структурных элементов ≤ 0,1 мм) и 50 ... 100 мм для сред с более крупными элементами.

Наиболее распространены приборы для измерения ТФХ в диапазоне нормальных температур (300 ± 50 К), однако выпускаются и средства измерения ТФХ при высоких и низких температурах, в условиях вакуума или при больших давлениях.

Тепловое воздействие от источника нагрева передается образцу за счет конвективного, контактного или лучистого теплообмена. При нагреве электрическим током образец совмещается с источником.

На поверхности образца или внутри его, а также в элементах нагрева и других устройствах размещаются датчики температуры или теплового потока (тепломеры). Образец в совокупности с перечисленными блоками составляет квазиизотермическую теплоизмерительную ячейку. Уровень температуры ячейки и закон его изменения во времени обеспечиваются устройством задания режима; содержащими изотермические оболочки с нагревателями, теплообменники, тепловую изоляцию. Оно обеспечивает также охлаждение ячейки после опыта. В качестве датчиков температур используются термопары или терморезисторы. Тепломеры применяются термоэлектрические, энтальпийные и т.п. Для приведения образца в контакт с пробным элементом используются блоки обеспечения контакта (механические, электромеханические и т.п.).

Для экспрессных измерений ТФХ применяют метод, основанный на сравнении с ТФХ стандартных образцов.

В схеме стандартного -калориметра для измерений в диапазоне                   = 0,04 ... 80 Вт/(м • К) образец-пластину и контактирующий с ним тепломер обычно помещают между двумя массивными металлическими блоками с одинаковой теплоемкостью и окружают теплоизоляцией. Верхний блок нагревают на 5 ... 10 К больше нижнего. В образце после некоторой выдержки устанавливается почти стационарный тепловой поток в соответствии с перепадом температур в металлических блоках и суммарным тепловым сопротивлением образца и тепломера. В опыте измеряют перепад температур на образце (T0) и тепломере (TT). Теплопроводность расчитывают по формулегде h - толщина образца; s - площадь тепломера; Кт - эффективная тепловая проводимость тепломера; Кт = Q/TT, определяется непосредственно в тепловом блоке с помощью образцовых мер теплопроводности из оргстекла, кварца или стали.

В схеме нестандартного -калориметра переходный тепловой процесс используется для одновременного измерения теплоемкости. Для неразрушающего контроля теплоемкости (в диапазоне  = 0,04 ... 2 Вт/(м • К)) и температуропроводности (в диапазоне  = (0,8 ... 10)  /с)) создан прибор, принцип действия которого основан на закономерностях изменения нестационарной теплопроводности при изотермическом нагреве образца массивным металлическим зондом. В эксперименте определяют либо поток тепла от зонда к изделию с помощью градиентного тепломера, либо малое изменение температуры зонда (с погрешностью до 0,001 К), контактирующего с образцом, при использовании энтальпийного тепломера. В обоих случаях регистрируют первоначальный перегрев Т  10 К зонда относительно изделия с помощью термопарного датчика. Конструктивно прибор состоит из двух блоков - термоизмерительного и электронного. Термоизмерительный блок расположен в корпусе, перемещающемся до соприкосновения зонда с объектом относительно трех игольчатых опор, накладываемых на объект (в этих же опорах смонтированы датчики перегрева зонда). Рабочая площадка, контактирующая с объектом, имеет диаметр контактного пятна 1,3 или 10 мм. В электронном блоке размещены системы автоматического регулирования температуры (САРТ) зонда и обработки информации с индикатором. Время измерений составляет 3 ... 10 мин, погрешность 7 %. Калибровка (поверка) прибора производится с помощью образцовых мер А, и а, изготовленных из стекла, стали или кварца. Прибор может эффективно применяться при экспресс- контроле ТФХ теплоизоляции, различных строительных материалов, горных пород, других объектов.

Приборы с оптическим импульсным нагревом отличаются бесконтактностью, дистанционностью, производительностью, возможностью испытания образцов в вакууме, атмосфере инертного газа, при различных дополнительных воздействиях. Основные объекты - керамика, композиты, полимеры, металлы и сплавы, тепло- изоляторы и т.д.

Чаще всего метод реализуют с помощью импульсного лазера (метод лазерной вспышки, МЛВ). МЛВ применим при следующих допущениях: образец теплоизолирован, длительность импульса вспышки Тв Тт, где Тт - характерное время распространения теплового импульса в материале образца, распределения энергии по сечению лазерного пучка и коэффициента поглощения по поверхности образца однородны, образец однороден (гомогенен) и не меняет своих ТФХ в диапазоне температур нагрева.

Тогда температуропроводность  0,14 t0.5, где ;l - толщина образца; t0.5- время достижения обратной стороны образца температуры, равной Т = 0,5 Тmax 

Импульсный лазер генерирует импульс излучения длительностью  с и энергией Еп = 3 ... 6 Дж. Обычно применяют лазер на рубине (= 0,69 мкм). Часть излучения направляют на фотодиод, сигнал с которого поступает в блок измерения энергии импульса и в блок генератора синхроимпульсов, связанного с контролером. Образец обычно помещают в полости электрической печи для адиабатизации и нагрева при широкотемпературных исследованиях материалов.

Термодатчик представляет собой ИК-пирометр или специальную термопару, привариваемую к образцу с помощью серебряных или других паст. Вместо лазера в подобных установках иногда применяют ксеноновую лампу-вспышку.

Для метрологического обеспечения теплофизических измерений применяют наборы рабочих эталонов (РЭ) и образцовых мер (ОМ), которые охватывают теплопроводности твердых тел в диапазоне температур. ОМ, аттестованные по теплопроводности и удельной теплоемкости, применяют и для проверки приборов измерения температуропроводности, с использованием соотношения  = с

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

ЗАДАЧА 1. Определить радиационную (энергетическую) температуру Тэ серого излучателя зная истинную температуру Ти называется такая температура АЧТ, при которой его яркость равна яркости данного излучателя. Значения суммарной относительной излучательной способности материалов t°С и e выбирается из [1] гл.16.1.

 Таблица 1.

Исходные данные к задаче 1

Nвар

Материал

Nвар

Материал

1

Алюминий шероховатый

17

Окись железа

2

Сталь шлифованная

18

Золото

3

Картон асбестовый

19

Медь электролитная

4

Гипс

20

Расплавленная медь

5

Дуб строганный

21

Бронза пористая

6

Кирпич красный

22

Молибденовая нить

7

Кирпич огнеупорный

23

Окись никеля

8

Мрамор полированный

24

Хромоникель

9

Стекло гладкое

25

Титан полированный

10

Уголь

26

Ртуть

11

Фарфор

27

Свинец

12

Штукатурка

28

Хром полированный

13

Вода

29

Цинк

14

Эбонит

30

Алюминий полированный

15

Песок

31

Серебро

16

вольфрам

32

Кварц

ЗАДАЧА 2. 

Определить поперечную составляющую вектора плотности тока, если известна плотность дефекта с удельной электрической проводимостью 2, расположена под углом 1 к направлению вектора плотности тока, протекающего по электропроводящему полупространству с удельной электрической проводимостью 1.

Значения удельной электрической проводимости различных материалов.

Таблица 2.

Исходные данные к задаче 2

Nмат

вещество

 См/м

Nмат

вещество

 См/м

Nмат

вещество

 См/м

1

серебро

62 500 000

10

платина

9 350 000

19

вода морская

3

2

медь

58 100 000

11

железо чистое

10 000 000

20

земля влажная

10−2

3

серебро

62 500 000

12

олово

8 330 000

21

графит

125 000

4

алюминий

37 000 000

13

сталь литая

7 690 000

22

вода дистилл.

10−4

5

магний

22 700 000

14

константан

2 000 000

23

мрамор

10−8

6

иридий

21 100 000

15

ртуть

1 040 000

24

стекло

10−11

7

молибден

18 500 000

16

манганин

2 330 000

25

фарфор

10−14

8

вольфрам

18 200 000

17

нейзильбер

3 030 000

26

кварцевое стекло

10−16

9

цинк

16 900 000

18

нихром

893 000

27

янтарь

10−18

ЗАДАЧА 3. 

Найти термическое сопротивление ограждающей конструкции

RTС = d/т - термическое сопротивление; d - толщина ограждающей конструкции (стены); T - коэффициент теплопроводности изолирующего материала;

Таблица 3.

Исходные данные к задаче 3

N вар

Материал

Теплопроводность, Вт/(м*К)

d, см

N вар

d, см

N вар

d, см

N вар

d, см

1

Асбестовая бумага

0,177

5

9

22

17

2

25

18

2

Вата стеклянная

0,035

7

10

25

18

4

26

20

3

Пеностекло

0,073

9

11

27

19

6

27

22

4

Пенопласты

0,043

11

12

29

20

8

28

24

5

Винипласт

0,126

13

13

31

21

10

29

26

6

Гранит

0,36

15

14

33

22

12

30

28

7

Картон

0,14

17

15

35

23

14

31

30

8

Фторопласт

0,058

19

16

37

24

16

32

32

ЗАДАЧА 4.

Определить температуру воздуха внутри помещения, если известно термическое сопротивление объекта (ограждающих конструкций), если известны Tпв и Тн.в - температура воздуха внутри помещения и снаружи, Tн. Тст - наружная температура стены, выше температуры воздуха снаружи для вариантов 1-7 на 1°С, для вариантов 8-18 на 2°С, для вариантов 19-25 на 3°С, для вариантов 26-30 на 4°С. Значение величины RTС берется из предыдущей  задачи в соответствии со своим вариантом.

в и н - коэффициенты теплообмена (теплоотдачи) внутренней и наружной поверхностей, с учетом конвективной и лучистой компонент.

 Таблица 4.

Исходные данные к задаче 4

Nвар

в

н

Тн.в

Nвар

в

н

Тнв

Nвар

в

н

Тнв

1

1,2

1,9

25

11

1,3

1,8

15

21

2,9

3,0

5

2

1,3

2,2

24

12

1,4

1,9

14

22

2,8

3,1

4

3

1,4

2,3

23

13

1,5

2,2

13

23

2,7

2,9

3

4

1,5

2,4

22

14

1,6

2,3

12

24

2,6

2,9

2

5

1,6

2,5

21

15

1,7

2,4

11

25

2,5

2,8

1

6

1,7

2,6

20

16

1,8

2,5

10

26

2,4

2,9

0

7

1,8

2,7

19

17

1,9

2,6

9

27

2,3

2,6

-1

8

1,9

2,8

18

18

2,0

2,7

8

28

2,2

2,8

-2

9

2,0

2,9

17

19

2,1

2,8

7

29

2,1

2,7

-3

10

2,1

3,0

16

20

2,2

2,9

6

30

2,0

2,5

-4

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ОФОРМЛЕНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

В процессе изучения дисциплины «Неразрушающий контроль и диагностика электрооборудования» студент должен выполнить контрольную работу, позволяющее более глубоко изучить пройденный материал и получить более полное представление о тематике дисциплины.

Контрольная работа должна выполняться самостоятельно, поскольку является формой методической помощи студентам при изучении дисциплины. Преподаватель-рецензент указывает студенту на недостатки в усвоении им материала дисциплины. Если замечания серьезные, то преподаватель-рецензент может потребовать повторной высылки расчетного задания для дополнительной проработки и исправления допущенных ошибок. Эта особенность заочной формы обучения обязывает студента к своевременному выполнению расчетного задания, что позволяет устранить отмеченные недостатки к моменту сдачи экзамена.

При выполнении расчетного задания необходимо строго придерживаться указанных ниже правил. Контрольная работа, выполненная без соблюдения этих правил, не засчитываются и возвращаются студенту для переработки.

Содержание контрольной работы

Контрольная работа, должна содержать следующие структурные элементы:

  1.  титульный лист;
  2.  краткое условие задачи, буквенные обозначения величин, указанное в условии задачи, и перевод этих величин в систему СИ;
  3.  рисунок, поясняющий содержание задачи;
  4.  физические законы, которые описывают явления; математическую запись законов указанных в условии задачи;
  5.  формулы, из которых могут быть определены искомые величины;
  6.  величины, заданные в условии задачи, подставленные в полученную формулу и вычисления.

Титульный лист расчетного задания оформляется по установленному образцу, приведенному в Приложении 1.

Оформление контрольной работы

1. Контрольная работа может быть выполнено от руки шариковой ручкой, либо с использованием ПК в распечатанном виде.

2. При ручном варианте работа может быть выполнена в школьной тетради в клетку с оставлением полей для замечаний преподавателя. Объем работы, выполненной вручную не должен превышать 12 страниц тетради.

Работа, выполненная с использованием технических средств, печатается на стандартных листах белой бумаги формата А4  в машинописном варианте объемом не более 12 страниц. В конце следует оставить 1 чистый лист для рекомендаций и исправлений рецензента.

Работа обязательно скрепляется по левому полю степлером, НЕ вкладывать каждый лист в отдельный файл.

3. Текст расчетного задания должен быть исполнен на одной стороне листа с использованием текстового редактора (Microsoft Word, OpenOffice), шрифт - «Times New Roman», размер шрифта - пт14, межстрочный интервал – полуторный.

4. Текст расчетного задания, таблицы и иллюстрации следует располагать на листах, соблюдая следующие размеры полей:

левое поле - 30 мм, правое поле - 10 мм, верхнее поле - 20 мм, нижнее поле - 20 мм.

При печати текстового материала следует использовать выравнивание «по ширине» (двухстороннее выравнивание).

5. Нумерация страниц – сквозная, начиная с титульного листа. Непосредственно на титульном листе номер страницы не ставится, номера последующих страниц проставляются в правом нижнем углу арабскими цифрами (шрифт пт10), без точки в конце.

Контрольная работа должна быть выполнена в строго указанные сроки.


ПРИЛОЖЕНИЕ 1

(справочное)

Образец титульного листа

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» 

Кафедра ЭСиС

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине «Неразрушающий контроль и диагностика электрооборудования»

Выполнил

студент группы  ЭС - 1-10

Вариант   10

_________В. И. Иванов

Подпись

Проверил

________Е. В. Сидоров

____________________

Казань 2012


Приложение 2

  1.  Суммарная относительная излучательная способность (Т) (степень черноты) нормального излучения различных материалов

СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие

3

Цель освоения учебной дисциплины  

3

Результаты образования, формируемые в процессе освоения учебной дисциплины

4

Программа учебной дисциплины «Неразрушающий контроль и диагностика электрооборудования» 

4

Общие рекомендации для изучения дисциплины «Неразрушающий контроль и диагностика электрооборудования»

6

Учебно-методическое и информационное обеспечение учебной дисциплины

8

Методические указания к самостоятельному изучению дисциплины «Неразрушающий контроль и диагностика электрооборудования» во 2 семестре

9

Методические указания к выполнению контрольной работы

11

Выбор варианта контрольной работы

20

Методические указания к оформлению контрольной работы

21

Приложение

22


Гиниатуллин Руслан Анатольевич

Козлов Владимир Константинович

Муратаев Ибрагим Амирович

Муратаева Галия Амировна

Фатыхова Гузель Мирбатовна

Неразрушающий контроль и диагностика электрооборудования

ПРОГРАММА, МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ИЗУЧЕНИЮ

ДИСЦИПЛИНЫ В 4 СЕМЕСТРЕ

для студентов заочной формы обучения направления подготовки

140400 «Электроэнергетика и электротехника»

профиля «Электроэнергетические системы и сети»

квалификации - бакалавр

(Кафедра электроэнергетических систем и сетей КГЭУ)

Редактор издательского отдела

Компьютерный набор и верстка

Изд. лиц. ИД № 03480 от 08.12.00. Подписано в печать               .

Формат 60  84/16. Гарнитура «Times». Вид печати РОМ.

Физ. печ. л. . Усл. печ. л. . Уч.-изд. л. .

Тираж  экз. Заказ № .

Издательский отдел КГЭУ, 420066, Казань, Красносельская, 51

Типография КГЭУ, 420066, Казань, Красносельская, 51


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

7542. Характеристика отрасли БОН 29.5 KB
  Характеристика отрасли БОН. Отрасль БОН - особенности формирования, характеристика. Социально - экономическая роль БОН. Классификация услуг. Формы обслуживания населения. Отрасль БОН - особенности формирования,...
7543. Уроки Мастера. Конспекты по театральной педагогике 1.09 MB
  В своей педагогической практике народный артист СССР, профессор ГИТИСа А.А. Гончаров (1918 - 2001) последовательно утверждал принципы совместного обучения актеров и режиссеров. Книга, основанная на материале его уроков, репетиций, бесед со студента...
7544. Теория и технологии обучения. Сборник текстов 1.33 MB
  Теория и технологии обучения Введение Хрестоматия адресована студентам ВЭГУ всех факультетов, изучающих курс Теория обучения и педагогические технологии. Она содержит тот минимум источников, на основе изучения которых студенты могут получить полно...
7545. Связи с общественностью: введение в дисциплину Public Relations 80.5 KB
  Связи с общественностью: введение в дисциплину Учебные цели: изучить определения Public Relations, определить функции Public Relations, выделить основные виды Public Relations Public Relations и реклама, Public Relations и пропаганда, P...
7546. Исторические предпосылки возникновения ПР 82 KB
  Исторические предпосылки возникновения ПР. Учебные цели: познакомиться с историческими источниками Public Relations: риторикой, рекламой, общественным мнением выделить основные этапы институционализации Public Relations в США и...
7547. Основы теории коммуникации 73 KB
  Основы теории коммуникации Учебные цели: изучить сущность информационного и коммуникативного пространства ознакомиться с видами и типами коммуникации, выделить свойства и закономерности коммуникативного пространства охарактеризовать символич...
7548. Субъекты и объекты в ПР-деятельности. Общественное мнение. Группы общественности 61 KB
  Субъекты и объекты в ПР-деятельности. Общественное мнение. Группы общественности Учебные цели: ознакомиться с основными субъектами, объектами, целями, способами коммуникации в системной деятельности Public Relations выделить пять основных целей Pub...
7549. Современные технологии внутреннего ПР 38.5 KB
  Современные технологии внутреннего ПР Когда мы говорим о технологиях Public Relations, связанных с деятельностью конкретного предприятия, благотворительной организации, некоммерческого фонда или коммерческой компании, в...
7550. Внешний ПР. Организация значимых событий 42.5 KB
  Внешний ПР. Организация значимых событий. Внешние Public Relations -технологии В качестве внешних Public Relations-технологий, как правило, могут использоваться: 1) устное сообщение (пресс-конференции, выступления перед различными с...