- •2. Электрические цепи постоянного тока. Элементы э/цепи. Источники и потребители э/энергии. Граф изобр-е э/цепи. Идеальные элементы цепи и схемы их замещения. Линейные и нелинейные элементы.
- •4. Условные положительные направления эдс, токов и напряжений в схемах замещения. Пассивный и активный двухполюсники. Режимы работы двухполюника.
- •6. Законы Ома и Кирхгофа для цепей постоянного тока. Непосредственное применение этих законов к расчёту электрических цепей. Порядок составления уравнений по законам Кирхгофа. Баланс мощностей.
- •7. Методы расчёта сложных разветвлённых цепей постоянного тока. Взаимное преобразование схем соединений треугольником и звездой пассивных элементов цепи
- •10. Законы Ома и Кирхгофа для цепей переменного тока в комплексном выражении. Активная, реактивная и полная мощности. Треугольник мощностей. Коэффициент мощности и способы его повышения.
- •11. Принцип получения синусоидальной эдс. Устройство и принцип работы синхронного генератора однофазного переменного тока.
- •Вращение витка в равномерном магнитном поле
- •Получение синусоидальной эдс в генераторе переменного тока
- •12. Законы электромагнитной индукции Фарадея-Максвелла и Ампера. Явление самоиндукции и взаимоиндукции и их использование в электротехнических устройствах и электрических машинах.
- •Закон Ампера
- •Явление самоиндукции и взаимоиндукции.
- •Получение трехфазного тока
- •19.Мощность в трёхфазных цепях. Преимущества трёхфазных систем передачи электрической энергии.
- •20.Электромагнитные устройства. Магнитные цепи электротехнических устройств. Назначение магнитопровода. Неразветвленная и разветвленная магнитная цепь. Магнитотвердые и магнитомягкие материалы.
- •21. Расчёт магнитных цепей. Закон полного тока. Магнитодвижущая сила (мдс) и магнитное напряжение магнитной цепи. Закон Ома для магнитной цепи. Сопротивление магнитной цепи.
- •Идеализированный трансформатор
- •28. Электродвигатели постоянного тока (дпт). Назначение, устройство, принцип действия двигателя постоянного тока. Электрические схемы включения дпт.
- •29. Основы электропривода и электроснабжения. Назначение электропривода и режимы работы электродвигателей. Расчёт и выбор электродвигателей. Управление электроприводом.
- •30.Требования к пусковой и защитной аппаратуре электродвигателей. Нагрев и охлаждение двигателей. Механические и электромеханические характеристики двигателей.
- •31.Лифты и транспортно-подъёмное оборудование. Назначение, устройство и применение в строительном производстве.
- •32. Электрические измерения. Классификация электроизмерительных приборов. Расширение пределов измерения амперметров, вольтметров, ваттметров и счётчиков электрической энергии.
- •Классификация электроизмерительных приборов
- •35.Источники вторичного электропитания электронных устройств. Структурная схема (блок-схема) источника. Назначение и функциональные характеристики структурных элементов (блоков).
11. Принцип получения синусоидальной эдс. Устройство и принцип работы синхронного генератора однофазного переменного тока.
Для получения э. д. с. синусоидальной формы применяется генератор переменного тока. Однако для изучения принципа получения синусоидального переменного тока генератор можно заменить, проводником в виде прямоугольной рамки который вращают в равномерном магнитном поле с постоянной частотой. (рис. 12.1).
Вращение витка в равномерном магнитном поле
ЭДС в рамке, имеющей два активных проводника длиной l равна:
(в дальнейшем все изменяющиеся во времени величины: токи, напряжения, э.д.с. и т. д.— будем обозначать малыми буквами в отличие от постоянных значений для тех же величин, которые обозначают большими буквами).
При
равномерном вращении рамки линейная
скорость проводника не изменяется:
а
угол между направлением скорости и
направлением магнитного поля изменяется
пропорционально времени:
Угол
β определяет положение вращающейся
рамки относительно плоскости,
перпендикулярной направлению магнитной
индукции. (Положение рамки в момент
начала отсчета времени t = 0 характеризуется
углом β = 0.) Поэтому э.д. с. в рамке
является синусоидальной функцией
времени
Наибольшей величины э. д. с. достигает при угле:
В рассмотренном случае синусоидальное изменение э. д. с. достигается за счет непрерывного изменения угла, под которым проводники пересекают линии магнитной индукции. Однако такой способ получения э. д. с. в практике не применяется,так как трудно создать равномерное поле в достаточно большом объеме.
Получение синусоидальной эдс в генераторе переменного тока
В электромашинных генераторах переменного тока промышленного типа синусоидальная э. д. с. получается при постоянном угле, но в неравномерном магнитном поле.
Магнитное
поле генератора (радиальное) в воздушном
зазоре между статором и ротором направлено
по радиусам окружности ротора (рис.
12.2, а). Магнитная индукция вдоль воздушного
зазора распределена по закону, близкому
к синусоидальному. Такое распределение
достигается соответствующей формой
полюсных наконечников. Синусоидальный
закон распределения магнитной индукции
вдоль воздушного зазора показан на рис.
12.2, б в развернутом виде.
В
любой точке воздушного зазора, положение
которой определяется углом β,
отсчитанным от нейтральной плоскости
(нейтрали) против движения часовой
стрелки, магнитная индукция выражается
уравнением
Нейтральная плоскость перпендикулярна оси полюсов и делит магнитную систему на симметричные части, из которых одна относится к северному полюсу, а другая — к южному.
Наибольшую величину магнитная индукция имеет под серединой полюсов, т. е. при углах β=90° (Bm = B) и β=270° (B = -Bm). На нейтрали (при β=0° и β=180°) магнитная индукция равна нулю (В = 0).
На рис. 12.3 показана конструктивная схема генератора переменного тока с двумя парами полюсов, расположенных на роторе, а проводники обмотки, где наводится э. д. с., помещены в пазах сердечника статора.
Отметим еще одну разновидность генераторов переменного тока — генератор с тремя обмотками (трехфазный генератор), которые на схеме рис. 12.4 представлены тремя витками на роторе. Плоскости витков находятся под углом 120° друг к другу.
Устройство и принцип работы синхронного генератора однофазного переменного тока
Синхронные машины как двигатели применяются обычно в приводах большой мощности (более 600 кВт) или как микродвигатели, где требуется строгое постоянство скорости: электрочасы, самопишущие приборы и др. Наибольшее распространение получил генераторный режим работы синхронных машин, и почти вся электроэнергия вырабатывается синхронными генераторами, часто называемыми турбогенераторами). Синхронные генераторы на напряжение до 1000 В применяются в агрегатах для автономных систем электроснабжения.
Схема синхронной машины показана на рис. 1. Синхронная машина отличается от асинхронной тем, что ток в обмотке ротора появляется не при вращении ее в магнитном поле статора, а подводится к ней от постороннего источника постоянного тока. Статор синхронной машины выполнен так же, как и асинхронной, и на нем обычно расположена трехфазная обмотка. Обмотка ротора в синхронной машине создает магнитный поток возбуждения и называется обмоткой возбуждения. Вращающаяся обмотка ротора соединяется с внешней цепью источника постоянного тока с помощью контактных колец и щеток. Обмотка якоря в машине (генераторе) — это обмотка, в которой индуцируется ЭДС и к которой присоединяется нагрузка.
Рис. 1. Схема синхронной машины:
В — обмотка возбуждения, Uв — напряжение В цепи возбуждения
Результирующий магнитный поток создается совместным действием обмоток возбуждения и статора и вращается с той же частотой, что и ротор, поэтому такие машины называются синхронными.
В схеме на рис. 1 статор является якорем, а ротор — индуктором (возбудителем), но может быть и обращенная схема, в которой статор — индуктор, а ротор — якорь как у машины постоянного тока.
При вращении ротора с частотой n2 его магнитное поле возбуждения наводит в статоре ЭДС E1, частота которой
f1=p*n2/60
Из формулы следует, что чем больше число пар полюсов синхронной машины p*, тем меньше должна быть ее скорость вращения п для получения заданной частоты fi.
Поэтому синхронные генераторы обычно выпускают явнополюсными с большим числом пар полюсов.
