39. Основные характеристики асинхронных двигателей.

Используя принцип независимости действия сил применительно к рассматриваемому случаю, нетрудно получить механическую характеристику однофазного двигателя. Для этого надо построить в одних и тех же осях механическую характеристику М (n), обусловленную взаимодействием магнитного потока Ф с индуктированным им в обмотке ротора током I, и механическую характеристику М (n), обусловленную взаимодействием потока Ф и тока i. Каждая из этих кривых соответствует механической характеристике трехфазного асинхронного двигателя.

Механическую характеристику однофазного двигателя получают путем

алгебраического сложения абсцисс кривых М (n) и М (n). Из полученного графика М (n) видно, что начальный пусковой момент однофазного двигателя равен нулю. Если двигатель приобретает каким-либо образом скорость n, то на ротор будет действовать результирующий вращающий момент М, направленный в сторону вращения двигателя. Конечная скорость n, которую достигнет ротор при установившемся движении, определяется моментом нагрузки М_C на валу двигателя. Аналогичная картина будет при неподвижном роторе, раскрученном в противоположную сторону.

40. Способы регулирования частоты вращения асинхронных двигателей.

Отсутствие начального пускового момента у однофазного асинхронного двигателя является большим его недостатком, который можно устранить снабдив двигатель дополнительным устройством. Обычно для создания пускового момента однофазный двигатель снабжают дополнительно пусковой

обмоткой ПО, размещенной в пазах статора так, что ее поток пространственно сдвинут на 90 относительно потока главной (рабочей) обмотки РО статора. Кроме того, последовательно с пусковой обмоткой включают конденсатор С, что обеспечивает сдвиг по фазе, близкий к 90, между токами I1 и I2 в рабочей и пусковой обмотках. Можно показать, что намагничивающие силы двух обмоток, у которых оси смещены в пространстве на 90, а токи сдвинуты по фазе на четверть периода, также создают вращающееся магнитное поле. Это поле обеспечивает достаточный пусковой момент. Для уменьшения размеров

пусковой обмотки ее часто рассчитывают на кратковременное включение, когда двигатель достигает нормальной скорости, дополнительная обмотка выключается. В последние годы нашли применение однофазные двигатели, у которых пусковая обмотка, содержащая емкость, рассчитана на длительную работу и остается включенной на все время работы двигателя. Такие двигатели получили название конденсаторных и по сравнению с другими однофазными двигателями обладают большим максимальным моментом и лучшим cos.

41.Электропроводность полупроводников. Основные свойства p-n переходов.

Электропроводность твердых тел объясняется движением свободных электронов, т.е. электронов, утративших валентную связь с ядрами атомов. По электропроводности все вещества условно принято делить на проводники, полупроводники и диэлектрики. Полупроводниковые материалы делятся на собственные (беспримесные) и примесные. При температуре 0˚К электроны в полупроводниках отсутствуют, и они являются диэлектриками. Для того чтобы в полупроводнике образовались свободные электроны, его кристалл необходимо нагреть или осветить, т.е. затратить для разрыва ковалентных связей некоторое количество энергии, подведенной извне. Нарушение ковалентной связи приводит к одновременному образованию свободного электрона и дырки. В чистом полупроводнике количество свободных электронов равно числу дырок , где n – число электронов, p- число дырок. Процесс образования электронно-дырочных пар при повышении температуры называется термогенерацией, а обратный процесс - рекомбинацией носителей зарядов.Дырка, как и свободный электрон, совершает хаотическое движение в кристалле полупроводника и ведет себя подобно частице с положительным элементарным зарядом. При внесении кристалла полупроводника в электрический ток, движение электронов и дырок упорядочивается. Они начинают двигаться в противоположных направлениях. Поэтому различают электропроводности электронную n–типа и дырочную p–типа.Ток в кристалле полупроводника состоит из двух составляющих: дрейфового I_др и диффузионного токов I_диф.

Дрейфовый ток в кристалле возникает в виде упорядоченного движения электронов и дырок под действием внешнего электрического поля Е. Он имеет электронную и дырочную составляющие I_др= I_{n др}+I _{p др}.

Диффузионный ток создается за счет разности концентрации носителей движением заряженных частиц из областей кристалла с повышенной концентрацией в область, обедненную носителями, и также имеет электронную и дырочную составляющие I_диф= I_{n диф}+I _{p диф}

Х арактер токопрохождения и величина тока зависят от полярности и величины приложенного напряжения. Если «+» подключен к контакту слоя p, а «-» к контакту слоя n, то напряжение на переходе понизится, равновесие между I_др и I_диф нарушится и через переход будет протекать прямой ток.

Е сли полярность источника питания изменить на обратную, то через p-n-переход могут пройти только неосновные носители зарядов. Направление тока этих зарядов противоположно направлению прямого тока, поэтому его называют обратным током. Его величина мала, т.к. число неосновных носителей очень невелико.Работа большинства полупроводниковых приборов основана на использовании p-n-перехода. Физически это приконтактный слой толщиною в несколько микрон разновесных кристаллов.

Если к p-n-переходу приложить внешнее напряжение, то под его действием в цепи возникнет электрический ток. При больших обратных напряжениях наблюдается скачкообразное увеличение обратного тока. Это явление называется пробоем p-n-перехода, а соответствующее ему напряжение – напряжением пробоя.

p-n переход - область высокого сопротивления, потому что не имеет подвижных зарядов. Т.о. полупроводниковые диоды обладают односторонней проводимостью. Различают: Электрический пробой является обратимый и используется в качестве рабочего режима при создании некоторых п/п приборов - лавинных диодов, транзисторов, тиристоров, стабилитронов.

Лавинный пробой возникает при прикладывания к р-n-переходу высокого обратного напряжения. В этом случае неосновные носители могут приобретать в поле р-n-перехода настолько большую кинетическую энергию, что вызывают ударную ионизацию полупроводника, т.е., оставаясь в прежней энергетической зоне, носитель передает энергию носителю валентной зоны, переводя его в зону проводимости и создавая электронно-дырочную пару. Это приводит к лавинообразному нарастанию обратного тока.

Туннельный пробой возникает при меньших обратных напряжениях, чем лавинный, и обусловлен просачиванием неосновных носителей через барьер в зону, где они становятся основными носителями, за счёт туннельного эффекта. Тепловой пробой возникает вследствие перегрева и разрушения р-n-перехода, протекающим через него током и является необратимым. Для его предотвращения нужно ограничить ток.