МІНІСТЕРСТВО АГРАРНОЇ ПОЛІТИКИ УКРАЇНИ
Д
НІПРОПЕТРОВСЬКИЙ
ДЕРЖАВНИЙ АГРАРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
КАФЕДРА МЕХАНІЗАЦІЇ ВИРОБНИЧИХ ПРОЦЕСІВ У ТВАРИННИЦТВІ
КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ З ДИСЦИПЛІНИ
«ЕЛЕКТРИФІКАЦІЯ ТА АВТОМАТИЗАЦІЯ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКОГО ВИРОБНИЦТВА»
Дніпропетровськ – 2011
Зміст лекційного курсу дисципліни
Тема 1. Загальні відомості з електротехніки.
Тема 2. Електроенергетика України і електропостачання сільських споживачів.
Тема 3. Електропривод у сільськогосподарському виробництві.
Тема 4. Електричне освітлення і опромінення.
Тема 5. Електричне нагрівання і основи електротехнологій.
Тема 6. Автоматизація виробничих процесів сільськогосподарського виробництва.
Тема 7. Основи електробезпеки під час експлуатації електроустановок.
Тема 1. Загальні відомості з електротехніки.
1.1. Поняття потенціалу, напруги, електрорушійної сили (ерс), сили струму, електричного опору.
Різниця потенціалів. Припустимо, що електричний заряд переміщається в електричному полі з деякої крапки 1 в іншу крапку 2. На заряд в електричному полі діє сила, то при такому переміщенні буде зроблена певна робота А12. Якщо той же заряд переміщується по колишньому шляху у зворотному напрямку (від крапки 2 до крапки 1), то робота буде тією ж, але зміниться її знак, тобто А12= - А21.
Рис. 1. Робота при переміщенні заряду в електростатичному полі не залежить від форми шляху
φ=W(A)/q
Потенціал вимірюється у вольтах (скорочено записується В — по імені італійського фізика Алессандро Вольта (1745 — 1827), одного із засновників вчення про електрику). Енергія W, як і робота A, вимірюється в джоулях (скорочено записують Дж — по імені англійського фізика Джеймса Джоуля (1818 — 1889) збереження, що експериментально обґрунтував закон, енергії). Джоулем називається робота, зроблена силою в один ньютон на шляху в один метр, тобто [Дж] = Н м — кг•м•м/с2 = кг•м2/с2. Потенціалом в 1 В називається такий потенціал, при якому на переміщення заряду в 1 Кл із даної крапки поля в нескінченність затрачається енергія в 1 Дж. Одержимо залежність напруженості електричного поля Е від потенціалу φ.
Напруженість поля Е дорівнює відношенню потенціалу φ до відстані l і вимірюється у вольтах на метр (В/м). Таким чином, одиниця Н/Кл те ж саме, що й В/м.
Кожна крапка електричного поля характеризується деяким потенціалом. Різниця потенціалів двох крапок називається напругою, позначається U і вимірюється так само, як і потенціал, у вольтах. Найважливішою властивістю електричного поля є те, що напруга між двома крапками залежить від різниці потенціалів, але не залежить від форми шляху, по якім переміщається заряд. В електростатичнім полі робота переміщення заряду між двома крапками не залежить від форми шляху, що з'єднує ці крапки. При переміщенні заряду по замкненому контуру робота дорівнює нулю.
Напруга між двома крапками чисельно дорівнює роботі А, витраченій на переміщення одиничного заряду з однієї крапки поля в іншу.
Електричним колом називають сукупність з'єднаних один з одним джерел електричної енергії і навантажень, по яким може протікати електричний струм. Електромагнітні процеси в електричному колі можна описати за допомогою понять «струм», «напруга», «ЕРС», «опір» («провідність»), «індуктивність», «ємність».
Постійним струмом називають струм, незмінний у часі. Постійний струм являє собою спрямований упорядкований рух часток, що несуть електричні заряди.
Джерело ЕРС і джерело струму. Джерело електричної енергії характеризується ЕРС E і внутрішнім опором Rв. Якщо через нього під дією ЕРС протікає струм I, то напруга на його затискачах U= E-Irв при збільшенні I зменшується. Залежність напруги U на затискачах реального джерела від струму I зображена на мал. 2.2, а.
Розглянемо два крайні випадки.
1. Якщо у деякого джерела внутрішній опір Rв = 0, а ВАХ його буде прямою лінією (мал. 2, б). Такою характеристикою має ідеалізоване джерело живлення, називаний джерелом ЕРС. Отже, джерело ЕРС являє собою таке ідеалізоване джерело живлення, напруга на затискачах якого постійна (не залежить від струму) і дорівнює ЕРС E, а внутрішній опір дорівнює нулю.
2. Якщо в джерелі безмежно збільшувати ЕРС Е і внутрішній опір R, то крапка с (мал. 2. а) відсувається по осі абсцис у нескінченність, а кут прагне до 90 ° (мал. 2, в). Таке джерело живлення називають джерелом струму.
Отже, джерело струму являє собою ідеалізоване джерело живлення, яке створює струм, що незалежно від опору навантаження, до якого він під’єднаний, а його ЭРС та внутрішній опір дорівнюють нескінченності.
