Принцип дії синхронного двигуна

Розглянемо принцип роботи синхронного двигуна на моделі.

На малюнку зліва магнітне поле статора, який обертається, зобразимо у вигляді магніта 1. Намагнічений ротор покажемо у вигляді магніта 2. Повертаємо магніт 1 на кут α. Північний магнітний полюс першого магніта (1) притягне південний полюс дгугого магніта (2), а південний полюс першого магніта (1) – північний полюс другого магніта (2). Другий магніт (2) обернеться на такий же кут α. Обертатимемо перший магніт (1). Другий магніт (20 обертатиметься разом з першим магнітом (1), причому частоти обертання обох магнітів будуть однаковими, синхронними, n₂=n₁.

51. У колах постійного й змінного струмів широко застосовують елементи з нелінійною вольт-амперною характеристикою й . їх ак­тивний опір R залежить від струму і напруги.

При змінному струмі використовують і нелінійні, реактивні елемен­ти. До таких елементів належать: котушки і трансформатори з феро­магнітнимиосердями, що мають нелінійну залежність магнітного пото­ку від струму ; конденсатори із сегнетодіелектриками, в яких заряд нелінійно зв'язаний з напругою.

За допомогою нелінійних активних опорів з несиметричною вольт- амперною-характеристикою напругу і струм можна випрямити, оскіль­ки в кривих напругі струмів кола з'являються сталі складові, які можна виділити.

У колі з синусоїдним джерелом живлення нелінійні реактивні еле­менти, які мають, як правило, симетричну вольт-амперну характерис­тику, вносять спотворення у форму кривих напруг і струмів, тобто призводять до появи вищих гармонік, з яких найбільш різко виділя­ється третя. Можна відфільтрувати одну з вищих гармонік і, отже, помножити частоту.

Сумісне застосування активних і реактивних нелінійних елементів, а також неоднорідних джерел живлення (є. р. с. різної частоти, сталих е. р. с. разом із змінними) значно збільшує кількість практичних зав­дань, які успішно розв'язуються у різних галузях техніки (радіоелек­троніці, автоматиці та ін.).

Крім уже зазначених завдань розв'язуються, .наприклад, такі, як підсилення напруги і потужності, генерування коливань різної форми, модулювання коливань І т. ін.

Вентилем називають елемент кола, який має однобічну провідність (напівпровідникові діоди, ртутні вентилі, газотрони, ти­ратрони й електровакуумні лампи).

Вольт-амперні характеристики і схеми заміщення вентиля

У ідеального вентиля при одній полярності напруги опір дорів­нює нулю, а при другій (зворотній) — нескінченності. Його вольт-ам-перна характеристика складається з двох ділянок (рис. 24.1, а). Одна з них збігається з рїд'ємною віссю п, друга — з додатного віссю і.

Характеристика реального вентиля (рис. 24.1, 6} свідчить про те, що його опір в одному напрямі малий, а в другому — великий, але в обох випадках оцінюється кінцевими значеннями.

Реальну характеристику вентильного опору можна наближено погги у вигляді ламаної лінії, як на рис. 24.1, е або г.

Для напівпровідникових діодів і електронних ламп придатна харак­теристика рис. 24.1, в, а для ртутних вентилів і газотронів — характе­ристика рис. 24.1, г. Така заміна реальних вольт-амперних характе­ристик дає змогу скласти просту електричну схему заміщення вентиля.

Коло з послідовно з'єднаних ідеального вентиля й елемента з активним опором має вольт-амперну характеристику рис. 24.1, в; характе­ристика рис. 24.1, г відповідає колу з ідеального вентиля й джерела сталої е. р. с.

Струм у колі з вентилем

На рис. 24.2 показано криву струму в колі з нелінійною вольт-ашперною характеристикою (для прикладу взято коло з напівпровід­никовим діодом) при синусоїдній формі напруги, що діє в ньому.

Кожній миттєвій напрузі й відповідає за характеристикою * («) еігрум і. Визначивши ці значення, як показано на рисунку, й відклавшій- їх у координатах і, і, можна побудувати криву струму в функції часу і (t).

При цьому крива'струму має додатні та від'ємні півхвилі, проте до­датні набагато більші, ніж від'ємні.

Побудуємо криву струму в колі послідовно з'єднаних реального шентиля й елемента з лінійним опором R при синусоїдній напрузі дже­рела живлення й —Um sin tof.

На рис. 24.3 зображено вольт-амперні характеристики вентиля й елемента кола з опором R.

Для цієї схеми справедливе рівняння напруг

На основі цього рівняння побудовано вольт-амперну характеристи­ку всього кола і (й) підсумовуванням спадів напруги на вентилі (и„) і сталому опорі (ик =іК.) при різних значеннях струму.

 

 

На цьому ж рисунку в координатах й, і побудовано криву напруги в функції часу й (і).

Чим більша амплітуда напруги джерела, тим більше відрізняються додатна і від'ємна півхвилі струму в колі з вентилем.

При досить великих значеннях « від'ємну півхвилю струму можна не враховувати і вважати, що крива струму складається тільки з додатних півхвиль (криві / і /' на рис. 24.3).

Крива струму такого вигляду поряд з гармонічними має сталу скла­дову (див. розд. 23) і тим більшу, чим більша напруга джерела і чим більше вольт-амперна характеристика наближається до ідеальної.

При малій амплітуді напруги джерела пряма й зворотна півхвилі струму можуть виявитися близькими за значенням (криві 2 І 2'). При* цьому випрямляюча від вентильного опору незначна.

Електричний вентиль у колі з неоднорідними джерелами живлення

Вмикання вентиля в коло з неоднорідними джерелами живлен­ня відкриває нові можливості технічного застосування неліній­них кіл.

У колі рис. 24.4, а при наявності вентиля діють  стала .

На рис. 24.4, б подано вольт-амперну характеристику, показану на рис. 24.1, в, і там же в координатах й побудовано залежність напру­ги від часу.

напруга «2 збігається із синусоїдною е. р. с. ег (крива 2); ця напруга спричинює в колі струм (крива 2).

При вмиканні в коло від'ємної сталої е. р. с. напруга в колі .

На графіку це відбивається перенесенням осі со/ вліво на величину £03. Введення сталої е. р. с. змінило форму струму (крива 3'); отже, змінились (зменшились) стала й змінна складові струму.

Якщо в коло ввімкнути таку сталу е. р. с. Е01, щоб результуюча на­пруга залишалася увесь час додатною, то крива струму за формою збіжиться з кривою напруги .

Отже, змінюючи сталу е. р.-с., можна впливати на змінну складову струму.

52. Коту́шка індукти́вності або індукти́вна коту́шка — елемент електричного кола, що являє собою сукупність витків, призначений для використання його індуктивності. Котушка індуктивності має вигляд звернутого у спіраль ізольованого дроту, що має значну індуктивність при відносно великій електричній провідності та малому активному опорі. Дріт може намотуватись на каркас з діелектрика циліндричної, тороїдальної або прямокутної форми. Така система здатна запасати енергію при протіканні електричного струму.

Для збільшення індуктивності котушка здебільшого намотується на феромагнітне осердя з електротехнічної сталі, пермалою, карбонільного заліза, феритів. Котушку без осердя називають соленоїдом. Осердя використовують також для зміни індуктивності резонансних контурів в невеликих межах. Спеціальні котушки, що використовуються в певних електричних колах, називають дроселями. У силовій електротехніці котушку індуктивності називають електричним реактором.

На друкованих платах електронних пристроїв іноді роблять плоскі «котушки» індуктивності: геометрія доріжки провідника на платі виконується у вигляді круглої чи прямокутної спіралі, хвилястої лінії чи меандра. Такі «котушки індуктивності» знайшли застосування у надшвидкодійних цифрових пристроях для узгодження часу поширення групи сигналів різними друкованими провідниками від джерела до приймача, наприклад, в шинах даних та адрес.

До основних параметрів котушок індуктивності належать: номінальне значення індуктивності, допустиме відхилення індуктивності, максимальний струм котушки, опір втрат, номінальна добротність, температурний коефіцієнт індуктивності (TKL), власна ємність, робочий діапазон температур.

56. Перехо́дные проце́ссы — процессы, возникающие в электрических цепях при различных воздействиях, приводящих их из стационарного состояния в новое стационарное состояние, то есть, — при действии различного рода коммутационной аппаратуры, например, ключей, переключателей для включения или отключения источника или приёмника энергии, при обрывах в цепи, при коротких замыканиях отдельных участков цепи и т. д.

Например, при подключении разряженного конденсатора   к источнику напряжения   через резистор  , напряжение на конденсаторе меняется от 0 до   по закону:

 (постоянная времени).

Физическая причина возникновения переходных процессов в цепях — наличие в них катушек индуктивности и конденсаторов, то есть индуктивных и ёмкостных элементов в соответствующих схемах замещения. Объясняется это тем, что энергия магнитного и электрического полей этих элементов не может изменяться скачком при коммутации (процесс замыкания или размыкания выключателей) в цепи.