Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Электротехника и электроника. Конспект лекций
.pdf
22
Согласно первому закону Кирхгофа ток в нулевом проводе равен геомет-
CBa
CCBBAA
yyy
yUyUyU
U
00
Z
Z
0
Z
a
bc
A
B
C
a
b
c
Рис. 3.5. Соединение потребителей
звездой при отсутствии нулевого
провода
Рис. 3.6. Векторная диаграмма при
отсутствии нулевого провода
рической сумме фазных токов
Í0 = ÍА + ÍВ +ÍС
Изменение нагрузки в одной из фаз не вызывает изменений токов и напряжений в других фазах, при этом будет изменяться только ток в нулевом проводе I0.
Нулевой провод обеспечивает независимый режим работы фаз.
Расчет фаз соединения проводится для каждой фазы отдельно.
Несимметричная система без нулевого провода
При отсутствии нулевого провода и соединении потребителей звездой
(рис. 3.5) узловое напряжение U
не равно нулю (рис. 3.6), поэтому
00'
фазные напряжения на генераторе и приемнике не будут равны между собой и
определяются по формулам:
Ủ'А = Ủ А - Ủ
00'
;
Ủ'В = Ủ В - Ủ
00'
;
Ủ'С = ỦС - Ủ
00'
;
.
При обрыве фазы и отсутствии нулевого провода произойдет искажение
напряжений нагрузки:
Ủ'А = Ủ а - Ủ
00'
;
23
Ủ'В = Ủ В - Ủ
2
'
C
U
B
U
оо
U
A
U
2
3
2
BC
U
2
BC
U
Рис. 3.7. Векторная диаграмма напряжений при обрыве фазы при отсутст-
вии нулевого провода
00'
;
Ủ'С = Ủ с - Ủ
00'
.
Поскольку проводимость y' фазы А равна нулю, узловое напряжение
Подставляя его значение в формулы напряжений фаз на нагрузке и преобразуя их, получим
.
Ủ' А =
; Ủ' В =
; Ủ' С =
Векторная диаграмма для случая обрыва фазы при отсутствии нулевого
провода приведена на рис. 3.7.
Так как нулевой провод отсутствует, то изменение нагрузки в одной из
.
фаз вызывает изменение фазных напряжений и токов в двух других фазах приемника, т.е. имеет место зависимый режим работы фаз.
Фазные токи не равны между собой
ÍА ≠ Í
В
≠ ÍС,
но согласно первому закону Кирхгофа, их геометрическая сумма равна нулю
ÍА + ÍВ +ÍС = 0.
При коротком замыкании в фазе А (сопротивление фазы А равно нулю)
векторная диаграмма принимает вид, показанный на рис. 3.8.
24
ФЛ
UU
Рис. 3.8. Векторная диаграмма при коротком замыкании в фазе А
3
2
Z
Z
Z
1
Z
2
Z
3
c
1
Z
c
a
a
b
b
x
x y
y
z
z
A A
B
B
C
C
Рис. 3.9 Схема соединения потребителей треугольником
3.2. Соединение потребителей «треугольником»
3.2.1. Соединение потребителей «треугольником»
при симметричной нагрузке
Соединение треугольником может быть получено при соединении конца
первой фазы с началом второй, конца второй – с началом третьей, конца третьей – с началом первой (рис. 3.9).
Так как при соединении треугольником нагрузка включается между ли-
нейными проводами, то линейные напряжения равны фазным, т.е.
(рис. 3.10).
25
Ф
3
Ф
Ф
Ф
z
U
I
Ф
Ф
r
x
arctg
Z
Z
b
c
1
Z
2
3
А
B
C
U
U
U U U
U
I
I
I
I
I
I
ca
ca
ab
ab
ab
bc
bc
a
b
a
bc
ac
Рис. 3.10. Включение потребителей треугольником
При симметричном режиме работы сопротивления всех фаз равны и углы
сдвига между векторами тока и напряжения в каждой фазе равны:
ZaB = ZBC = ZCA;
φAB = φBC = φCA
Для активной нагрузки
RAB = RBC = RCA.
Линейные токи ÍА, ÍВ , ÍС равны геометрическим суммам соответствую-
щих фазных токов
ÍА = Í
+ ÍСА;
АВ
ÍВ = Í
+ ÍАВ;
ВС
ÍС = Í
+ ÍВС .
СА
Векторная диаграмма при активной симметричной нагрузке (рис. 3.11.)
позволяет найти соотношение между действующими значениями фазных ÍФ и
линейных ÍЛ токов
ÍЛ =
В случае симметричной нагрузки расчет системы достаточно провести
для одной фазы
;
.
.
26
AB
AB
AB
z
U
I
BC
BC
BC
z
U
I
CA
CA
CA
z
U
I
Рис. 3.11. Векторная диаграмма при активной симметричной нагрузке и со-
единении потребителей в треугольник
Рис. 3.12. Векторная диаграмма при несимметричной активной нагруз-
ке и соединении потребителей в треугольник
3.2.2. Соединение потребителей «треугольником»
при несимметричной нагрузке
При несимметричной нагрузке (векторная диаграмма на рис. 3.12) токи в
фазах не равны между собой
Í
≠ ÍВС ≠ ÍСА
АВ
Поэтому расчет системы проводится отдельно для каждой фазы:
Для активной нагрузки:
;
;
ZAB = RAB; ZBC = RBC; ZCA = RCA.
27
При несимметричном режиме линейные токи не равны между собой:
AB
AB
АВ
r
x
arctg
BC
BC
BC
r
x
arctg
CA
CA
CA
r
x
arctg
ÍА ≠ ÍВ ≠ ÍС.
При разном характере нагрузки фазные углы сдвига не будут равны меж-
ду собой и поэтому их следует определять отдельно для каждой фазы
;
;
.
4. ЭЛЕКТРОНИКА
4.1. Электровакуумные приборы
4.1.1 Электровакуумные приборы. Общие сведения
Различают электронные и газоразрядные электровакуумные приборы.
Электронными называют приборы, в которых ток представляет собой
движение электронов практически в вакууме (10-5…10-6 Па), причем их движение происходит без столкновений с молекулами газа (при указанных разрежениях 108 … 109 молекул в 1 см3 ).
Газоразрядными называют приборы с электрическим разрядом в газе или
парах металлов.
К электронным приборам относятся: электронные лампы (диоды, триоды,
пентоды и пр.); электронно-лучевые приборы (кинескопы, телевизионные, осциллографические и запоминающие трубки и пр.); электронные сверхвысокочастотные приборы (клистроны, магнетроны и др.).
Для создания внутри прибора между электродами (в вакууме) потока
электронов необходима электронная эмиссия. Так принято называть выход
свободных электронов в вакуум или в газ из твердых или жидких материалов.
В зависимости от того, как получает материал энергию, обеспечивающую
эмиссию, различают следующие виды электронной эмиссии: термоэлектронную, вторичную электронную, фотоэлектронную и автоэлектронную. В электронных лампах, электронно-лучевых приборах и большинстве других элект-
28
ровакуумных приборов используется явление термоэлектронной эмиссии —
испускание электронов телом при нагревании.
4.1.2. Электровакуумный диод
Диод по своему устройству - простейшая из электронных ламп. Его ос-
новные части (рис. 4.1, а ): стеклянный (или металлический) баллон, с высоким
вакуумом внутри, и два электрода - анод и катод, помещенные внутри баллона.
Катод (Кат) прямого накала у электронных ламп представляет собой металли-
ческую нить (проволоку), форма которой зависит от конструкции данного прибора. Она закрепляется держателями или натягивается одной или несколькими
пружинами. Никелевый или молибденовый анод (А) имеет цилиндрическую
или коробчатую форму и охватывает катод.
Катод прямого накала обычно нагревается постоянным током от источника низкого напряжения (2…30 В). Использование для этой цели переменного
тока промышленной частоты 50 Гц может вызвать изменение температуры катода, а следовательно, и тока в диоде с удвоенной частотой, что в некоторых
случаях недопустимо. От этого недостатка свободны подогревные катоды, в которых нить подогревателя отделена от катода изолирующим нагревостойким
материалом.
Чтобы направить эмитированные катодом электроны к аноду, необходимо создать между катодом и анодом электрическое поле, направленное от анода
к катоду. В простейшем случае для этой цели может служить аккумуляторная
батарея напряжением 20…100 В. Отрицательный полюс батареи должен быть
соединен с катодом, положительный полюс - с анодом. Под действием сил
электрического поля эмитируемые катодом электроны движутся к аноду, образуя ток в вакуумном промежутке.
На рис. 4.1 б показаны вольтамперные характеристики диода: зависимость анодного тока IA от напряжения UA между анодом и катодом при разных
токах накала I
HAK.
29
а
б
Рис. 4.1. Электровакуумный диод
а - электровакуумный диод; б - вольтамперная характеристика вакуумного диода
Основными параметрами электровакуумных диодов, так же как и полупроводниковых диодов (см. ниже п. 4.2.1), служат допустимые прямое напряжение UПР и прямой ток IПР, обратное напряжение U
и обратный ток I
ОБР
ОБР
.
Основным назначением электровакуумных диодов является выпрямление
переменного тока. В зависимости от назначения электровакуумные диоды делятся на две группы: кенотроны - электровакуумные диоды большой мощности, предназначены для работы в выпрямителях источников питания; детек-
торные диоды - электровакуумные приборы малой мощности, предназначены
для работы в выпрямителях переменного тока высокой частоты, в том числе
при детектировании радиосигналов.
4.1.3. Электровакуумный триод
Трехэлектродная лампа - триод - отличается от диода тем, что между катодом и анодом находится третий – промежуточный электрод - управляющая
сетка С. Название объясняется тем, что в первых электровакуумных триодах и
в настоящее время в триодах большой мощности этот электрод выполняется в
виде металлической сетки. В современных лампах сетка выполняется в виде
проволочной спирали. Посредством малого изменения напряжения между
управляющей сеткой и катодом можно получить значительное изменение потока электронов между катодом и анодом, т.е. анодного тока. Усилительное действие управляющей сетки объясняется тем, что она расположена значительно
ближе к катоду, чем анод, и частично экранирует катод от действия электрического поля анода.
30
Электровакуумный триод может быть включен по схеме с общим като-
Рис. 4.2. Схема включения вакуумного триода с общим катодом:
А – анод; К – катод; С – сетка; U
H
– источник питания цепи накала лампы;
Е
а
– источник питания анодной цепи; Ес - источник питания цепи сетки; Ек - ис-
точник питания цепи подогрева катода; Ia - анодный ток; Ra – нагрузка в цепи
анода; Iс - ток сетки
дом, с общим анодом и с общей сеткой аналогично трем схемам полупроводникового транзистора (см. п. 4.2.2). Однако наибольшее практическое распространение имеет схема включения электровакуумного триода с общим катодом
(рис. 4.2.), подобная схеме включения транзистора с ОЭ.
Типичная схема включения триода (схема с общим катодом) приведена
на рис. 4.2. Электроды - катод, сетка и анод - являются соответственно элементами их цепей. Цепь сетки называется входной цепью. Источник входных сигналов подключен к выводам сетка - катод. Цепь анода называется выходной.
Анод через резистор R соединен с положительным выводом источника напряжения. Выходное напряжение измеряют на аноде и катоде.
При положительном напряжении на сетке в ее цепи появляется сеточный
ток Ic, что приводит к равенству Iк =Ia = Ic , где Iк - ток катода.
При отрицательном потенциале на сетке ее поле тормозит электроны, испускаемые катодом, уменьшая количество электронов, достигающих анода.
Влияние сеточного потенциала на объемный заряд промежутка катодсетка значительно больше, чем действие анодного напряжения промежутка
анод-катод, из-за малого расстояния между катодом и сеткой. Эта особенность
триода позволяет эффективно управлять анодным током посредством неболь-
31
ших изменений напряжения на сетке, т. е. в триоде осуществляется усиление
Рис. 4.3. Семейство статических характеристик вакуумного триода:
а – анодно-сеточных (входные); б анодных (выходные)
электрических сигналов. Кроме того, при отрицательных напряжениях на сетке,
когда ток по ней не протекает, управление относительно большим током анодной цепи происходит без затраты мощности источника управляющего сигнала.
Усиление электрических сигналов (тока, напряжения) является основным
свойством триода.
Зависимость анодного тока от напряжения на сетке при различных постоянных значениях анодного напряжения Ia = f (Uс) при Ua = const составляет семейство статических анодно-сеточных характеристик триода (рис. 4.3, а).
Зависимость анодного тока от анодного напряжения при различных постоянных напряжениях на сетке Ia = f (Ua) при Uc = const составляет семейство
анодных характеристик (рис. 4.3, б).
Свойства триода определяются по его характеристикам и параметрам.
Проницаемость триода
D = -ΔUc / ΔUa
при Ik = const.
Коэффициент усиления
μ = - ΔUa / ΔUc
при Ia = const. Коэффициент усиления μ показывает, во сколько раз сильнее
влияет на анодный ток изменение напряжения на сетке по сравнению с изменением напряжения на аноде. Для триодов μ = 4 … 200.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]