Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України
Національний університет водного господарства
та природокористування
Кафедра приладобудування, електротехніки
та інформаційних технологій
Франчук О.М.
106-5
Електрозабезпечення
Конспект лекцій для студентів, які навчаються за напрямом
“Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології”
денної і заочної форм навчання
Рекомендовано
методичною комісією за напрямом “Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології”
Протокол № від 2013р.
Рівне 2013
Конспект лекцій з дисципліни “Електрозабезпечення” для студентів, які навчаються за напрямом 6.050202 “Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології” денної і заочної форм навчання /О.М.Франчук, - Рівне: НУВГП, 2013. – 59.
Упорядник: О.М. Франчук, к.т.н., доцент.
Відповідальний за випуск: В.В. Древецький, професор, зав. кафедри приладобудування, електротехніки та інформаційних технологій.
© Франчук О.М., 2013
© НУВГП, 2013
Тема 1. Джерела електричної енергії
Загальна класифікація джерел електроживлення наведена на рис.1.
Рис.1. Класифікація джерел електроживлення:
– синхронні
генератори;
– інвертори;
–хімічні джерела струму (сухі гальванічні
елементи);
– сонячні батареї;
– генератори постійного струму;
– випрямлячі;
– акумуляторні батареї
До
первинних
відносяться пристрої, в яких неелектрична
енергія перетворюється в електричну.
До вторинних відносяться пристрої, в яких електрична енергія одного виду перетворюється в електричну енергію іншого виду (змінна в постійну або навпаки).
Передача
електроенергії на відстань здійснюється
провідниками і супроводжуються втратами
в них активної потужності
і напруги
.
Індуктивний опір провідників орієнтовно
приймають
,
то при невеликих відстанях ним можна
знехтувати, тоді
.
Для
зменшення втрат
і
потрібно зменшувати величину струму.
При заданій величині повної потужності
трифазного споживача
зменшення струму можливе при одночасному
підвищенню напруги
,
тоді
.
Ось чому передачу електроенергії на
великі відстані здійснюють високою
напругою – десятки і сотні кіловольт.
На
величину втрат потужності і напруги
впливає також коефіцієнт потужності
.
При
живленні низьковольтних споживачів
(до 1000 В) ефективність використання
електричної енергії слід контролювати
за показниками лічильників активної
і реактивної
енергії, отже
.
Тема 2. Випрямлячі напруги змінного струму
Випрямлячем називається пристрій, в якому змінна напруга пере-творюється в однополярну пульсуючу напругу, яку шляхом зглад-жування і стабілізації перетворюють в напругу постійного струму.
Розрізняють два види випрямлячів: трансформаторні і імпульсні (безтрансформаторні), структурні схеми яких наведено на рис.2.
а
б
Рис.2. Структурні схеми трансформаторного(а) і імпульсного(б) випрямлячів:
– трансформатор
силовий низькочастотний;
– схема випрямляння вторинної напруги;
– згладжувальні фільтри;
– стабілізатор напруги;
– завадо-загороджувальний фільтр;
– схема випрямляння напруги мережі;
– пусковий генератор;
– система керування, захисту і
стабілізації;
– електронний ключ;
– трансформатор імпульсний;
– схема випрямляння імпульсів
2.1. Схеми випрямлення.
Схеми
випрямляння поділяться на однопівперіодні
і двопівпе-ріодні. Вони характеризуються
середнім значенням випрямленої на-пруги
,
коефіцієнтом
пульсації
,
частотою пульсацій
і зворотною напругою
.
Розглянемо
принципи роботи однофазного
однопівперіодного випрямляча на активне
навантаження
(рис.3).
Середнє
значення випрямленої напруги визначається
формулою
і чисельно дорівнює висоті прямокутника
з площею
,
яка рівна площі
випрямленої синусоїди, тобто
.
а
б
Рис.3. Електрична схема (а) і хвильові діаграми (б) для однопівперіодного
однофазного випрямляча
Коефіцієнтом
пульсації
називається відношення амплітуди першої
гармоніки
випрямленої напруги, розкладеної в ряд
Фу-р’є, до середнього значення
,
.
Частота
пульсацій
визначається кількістю випрямлених
на-півсинусоїд за період
,
тобто
,
де
– коефіцієнт фазності
– частота мережі. Для схеми рис. 3
.
Зворотною
називається напруга, яка прикладена до
діода, коли він не проводить струм,
визначається за формулою:
.
Для схеми, рис.3,а
.
Через мале значення і великий коефіцієнт однофазна однопівперіодна схема випрямляння використовується тільки на ви-соких частотах.
Для випрямляння однофазнозної напруги найбільше поширення має двопівперіодна мостова схема (рис.4,а).
а
б
Рис.4. Мостова схема випрямляння (а) і хвильові діаграми (б) двопівперіодного
випрямляння
Для
мостової схеми випрямляння
;
;
;
.
Для будь-яких схем випрямляння, крім однофазної, коефіцієнт пульсації можна визначати за формулою
Кращі
показники
мають трифазні схеми випрямляння. Для
три-фазної однопівперіодної, рис.5.а,
;
;
;
.
а
б
Рис.5.Трифазні схеми випрямляння: а – однопівперіодна; б – двопівперіодна
Для
трифазної двопівперіодної, рис.5,б,
;
;
;
.