- •Б. И. Огорелков, а. П. Попов
- •1 Основные понятия и определения
- •1.1 Общие сведения
- •1.2 Резистивные элементы
- •1.3 Индуктивный и емкостный элементы
- •1.4 Источники постоянного напряжения
- •2 Электрические цепи постоянного тока
- •2.1 Общие сведения
- •2.2 Законы Кирхгофа
- •2.3 Распределение потенциала вдоль электрической цепи
- •2.4 Последовательное и параллельное соединения
- •2.4.2 Параллельное соединение
- •2.5 Соединение резисторов треугольником и звездой
- •2.6 Электрическая энергия и мощность
- •2.7 Номинальные величины источников и приемников.
- •2.8 Нелинейные электрические цепи постоянного тока
- •2.9 Магнитные цепи
- •3 Линейные однофазные электрические цепи синусоидального тока
- •3.1 Основные величины, характеризующие синусоидальные ток, напряжение и эдс
- •3.2 Элементы электрических цепей синусоидального тока
- •3.3 Расчет неразветвленной электрической цепи
- •3.4 Мощность в линейных цепях синусоидального тока
- •3.5 Переходные процессы в электрических цепях
- •4 Трехфазные линейные электрические цепи синусоидального тока
- •4.1 Трехфазный источник электрической энергии
- •4.2 Анализ электрических цепей при соединении трехфазного источника и приемника по схеме «звезда» с нулевым проводом
- •4.3 Соединение приемника по схеме «треугольник»
- •4.4 Мощность трехфазной цепи
- •4.4.1 Трехфазная электрическая цепь с симметричным приемником
- •5 Электромагнитные устройства
- •5.1 Выключатели, кнопки и клавиши
- •5.2 Электрические контакты
- •5.3 Электромагниты
- •5.4 Контакторы
- •5.5 Электромагнитные реле
- •6 Трансформаторы
- •6.1 Общие сведения
- •6.2 Принцип действия трансформатора
- •6.3 Работа трансформатора в режиме холостого хода
- •6.4 Опыт короткого замыкания
- •6.5 Мощность потерь в трансформаторе
- •6.6 Автотрансформаторы
- •7 Электрические машины
- •7.1 Общие сведения
- •7.2 Вращающееся магнитное поле
- •7.3 Асинхронные машины
- •7.3.4 Контакторное управление асинхронными
- •7.4 Синхронные машины
- •8 Электроника
- •8.1 Общие сведения
- •8.2 Полупроводниковые диоды
- •8.2.1 Полупроводниковые фотоэлектрические приборы
- •8.2.2 Транзисторы
- •8.2.3 Оптоэлектронные приборы
- •8.2.4 Тиристоры
- •8.3 Выпрямители на полупроводниковых диодах
- •8.3.1 Однополупериодное выпрямление
- •8.3.2 Двухполупериодное выпрямление
- •8.3.3 Трехфазные выпрямители
- •8.3.4 Управляемые выпрямители
- •8.3.5 Стабилизаторы напряжения
- •8.4 Усилители на транзисторах
- •8.4.1 Операционные усилители
- •9 Электрические измерения и приборы
- •9.1 Системы электрических измерительных приборов
- •9.2 Основные характеристики электрических измерительных приборов
- •9.3 Измерение тока, напряжения и мощности
- •9.3.2 Трансформатор тока (тт)
- •9.3.5 Электроннолучевые осциллографы
- •9.3.6 Цифровые измерительные приборы (цип)
- •9.3.7 Технические характеристики цип
- •9.3.8 Цифровые вольтметры.
- •9.3.9 Использование цип для измерения переменных напряжений
- •10 Частотно-регулируемый электропривод
- •10.1 Методы частотного регулирования
- •10.2 Краткие сведения о преобразователях частоты
- •10.3 Принцип действия однофазного пч
- •11 Электрооборудование
- •11.1 Трансформаторные подстанции и распределительные
- •11.2 Релейная защита и защита от атмосферных перенапряжений
- •12 Электротехнология
- •12.1 Электротермия
- •12.2 Электрохимия
- •12.3 Электронно-ионная технология
- •12.3.1 Общие сведения
- •13 Системы электроснабжения
- •13.1 Общие сведения об электроснабжении
- •14 Электробезопасность
- •14.1 Общие сведения
- •14.2 Защитное заземление
- •14.3 Зануление
- •14.4 Конструкция заземлителя
- •Библиографический список
- •Оглавление
4.3 Соединение приемника по схеме «треугольник»
В этом случае к фазным выводам источника электрической энергии А, В, С подсоединяются выводы приемника а, в, с (рис. 4.4)
Таким образом, к фазам приемника приложена симметричная система линейных напряжений трехфазного источника электрической энергии.
Рис. 4.4. Схема трехфазной электрической цепи при соединении приемника
«треугольником»
В линейных проводах А — а, В – в, С – с протекают линейные токи В фазах приемника протекают фазные токи, определяемые по закону Ома в комплексной форме:
(4.9)
Линейные токи при известных фазных токах находятся по первому закону Кирхгофа в комплексной форме:
(4.10)
Из уравнений (4.9) и (4.10) следует, что при симметричном приемнике () системы фазных () и линейных () токов симметричны, а модули фазных и линейных токов находятся в соотношении:
. (4.11)
В случае несимметричного приемника токи не будут представлять собой симметричные системы и соотношение (4.11) не выполняется.
На рисунке 4.5 приведен пример векторной диаграммы токов и напряжений для схемы электрической цепи (рис. 4.4) для случаев симметричного и несимметричного приемников резистивного характера (сдвиг по фазе между фазными напряжениями и фазными токами приемника равен нулю ).
Рис. 4.5. Векторная диаграмма токов и напряжений электрической цепи при соединении приемника резистивного характера треугольником для случая симметричной (а)
и несимметричной (б) нагрузок
4.4 Мощность трехфазной цепи
Как и в однофазной линейной цепи синусоидального тока, в трехфазной линейной цепи могут иметь место три вида мощности:
активная Р;
реактивная Q;
полная S.
Активной мощностью трехфазной электрической цепи называется сумма активных мощностей всех фаз источников электрической энергии или всех фаз приемника.
4.4.1 Трехфазная электрическая цепь с симметричным приемником
В электрической цепи с симметричным приемником, при любой схеме их соединений, для каждой из фаз приемника имеем:
где – угол сдвига фаз между фазными напряжением и током .
Очевидно, в этом случае активная мощность всей электрической цепи:
(4.12)
или
. (4.13)
Реактивная мощность для каждой из фаз приемника:
. (4.14)
Реактивная мощность всей цепи:
(4.15)
или
. (4.16)
Для полной мощности в случае симметричного приемника имеем:
(4.17)
5 Электромагнитные устройства
5.1 Выключатели, кнопки и клавиши
Для включения или отключения нагрузки (электрической лампочки, двигателя и т.д.) необходимо разъединяющее (коммутирующее) устройство.
Схема простейшего выключателя, используемого в осветительной сети, изображена на рисунке 5.1.
Рис. 5.1. Схема простейшего выключателя
Выключатель имеет неподвижный контакт 2 и подвижный контакт 3, установленный на качающемся металлическом рычаге 4. Рычаг 4 переключается под действием подпружиненного пластмассового штифта 5, расположенного в клавише 1 выключателя. Под действием пружины 6 контактный рычаг переключается мгновенно, независимо от скорости нажатия клавиши 1.
Мгновенное переключение является обязательным условием нормальной работы контактов.
Конструкция выключателя может быть самой разной, но в любом выключателе обязательно есть пружинный механизм мгновенного действия.
На рисунке 5.2 изображена схема другого очень распространенного переключающего аппарата – кнопки.
Кнопка имеет две пары контактов. Верхние контакты а – в замкнуты контактным мостиком – металлической пластинкой с двумя контактами (рис. 5.2,а). Контактный мостик установлен на оси кнопки. В верхней части оси имеется расширение – головка.
Кроме того, на оси установлены две пружины. Верхняя пружина тянет головку кнопки вверх и прижимает контактный мостик к контактам а – в. Контакты надежно замкнуты.
Если нажать на головку кнопки, ось сместится вниз и контактный мостик отойдет от контактов а – в и войдет в соприкосновение с контактами c – d. При этом нижняя пружина сожмется и прижмет мостик к контактам с – d. Верхняя электрическая цепь разомкнётся, а нижняя будет замкнута. Если не нажимать кнопку, то она вернется в исходное положение и состояние электрической цепи опять будет прежним. Условное изображение кнопки показано на рисунке 5.2,б.
Рис. 5.2. Схема электрической кнопки (а) и ее условное обозначение (б)
Конструкция электрических кнопок, их форма, цвет головок могут быть самыми разнообразными. Иногда в головку кнопки встраивают электрическую лампочку, которая загорается, если на кнопку нажать. Такие кнопки применяются в лифтах.
Но все кнопки независимо от конструкции принципиально отличаются от выключателей.
Выключатель «запоминает» внешнее воздействие (сигнал) человека. Если нажать клавишу выключателя в положение «включено», цепь будет замкнута до тех пор, пока кто-либо не изменит положение выключателя.
Кнопка таким свойством не обладает. Она самостоятельно возвращается в исходное положение, как только на нее перестают нажимать.
Существует еще один аппарат, который внешне напоминает кнопку, но по своим свойством близок к выключателю. Это – клавиша. Если нажать на клавишу, шток ее переместится и произойдет переключение контактов. Однако в отличие от кнопки, если клавишу отпустить, то она останется в прежнем положении. Для того чтобы восстановить состояние электрической цепи, на клавишу нужно нажать еще один раз. Раз нажали-включили, второй раз нажали-выключили.
По своему устройству клавиша похожа на кнопку, но снабжена специальным механическим устройством, которое обеспечивает поочередное переключение. Подобные механические устройства применяют в шариковых ручках с убирающимся пишущим стержнем, настольных лампах и др.
Клавиши применяют в радиоаппаратуре, телевизорах и магнитофонах. Клавиши компактны и более удобны, чем обычные выключатели.