- •1.Введение в электротехнику
- •2. Основные понятия и определения в электротехнике. Закон Ома.
- •3. Законы Кирхгофа.
- •4.Получение синусоидального тока.
- •5.Амплитуда, частота , фаза синусоидальной величины. Действующее значение синусоидального тока.
- •Закон Джоуля — Ленца
- •6.Векторное представление синусоидальных токов и напряжений Изображение синусоидальных эдс, напряженийи токов на плоскости декартовых координат
- •. Векторное изображение синусоидальноизменяющихся величин
- •7. Неразветвленная цепь синусоидального тока. Резонанс напряжений.
- •Резонанс напряжений
- •8.Параллельное включение приемников электрической энергии. Резонанс токов.
- •А) Параллельный колебательный контур без потерь
- •Б) Параллельный колебательный контур с потерями
- •9.Мощности цепи синусоидального тока. Коэффициент мощности
- •Коэффициент мощности
- •10. Особенности трехфазных систем.
- •11. Трехфазный синхронный генератор.
- •12. Системы соединения трехфазных цепей
- •Соединение обмоток генератора звездой
- •Соединение обмоток генератора треугольником
- •13.Векторные диаграммы трехфазной цепи.
- •14. Мощности трехфазной цепи.
- •15. Магнитные материалы и магнитные цепи.
- •9.2. Свойства ферромагнитных материалов
- •Расчет магнитных цепей
- •16.Устройство, принцип действия трансформатора.
- •17. Режимы трансформатора.
- •18. Внешняя характеристика трансформатора. Кпд трансформатора.
- •Коэффициент полезного действия трансформатора
- •19. Устройство и принцип действия машин постоянного тока. Устройство машины постоянного тока
- •Принцип работы машины постоянного тока
- •20. Реакция якоря машины постоянного тока. Реакция якоря машины постоянного тока
- •21. Схемы возбуждения машин постоянного тока.
- •22. Внешние характеристики машин постоянного тока.
- •23. Пуск и регулирование скорости вращения двигателей постоянного тока.
- •24. Устройство асинхронного двигателя
- •25. Вращающееся магнитное поле.
- •27. Энергетический баланс асинхронного двигателя.
- •28. Пуск и регулирование скорости асинхронного двигателя. Способы пуска асинхронных двигателей
- •2. Регулирование скорости вращения асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором
- •3. Регулирование скорости вращения асинхронных двигателей с фазным ротором
- •29. Устройство синхронной машины
- •30. Принцип действия синхронной машины.
- •31. Реакция якоря синхронной машины.
- •32. Внешняя характеристика синхронного генератора.
- •34.Уравнения движения электропривода.
- •35. Нагревание и охлаждение электродвигателя.
- •36. Режимы работы электродвигателя.
- •37. Расчет мощности электродвигателя.
- •38. Выбор электродвигателя.
- •39. Элементы физики полупроводников.
- •40. Полупроводниковые диоды, тиристоры, транзисторы, микросхемы, электронно-оптические приборы.
- •43. Системы измерительных приборов
Б) Параллельный колебательный контур с потерями
Цепь рис. 6-33 состоит из параллельно соединенных катушки и конденсатора, находящихся под общим напряжением
Ток в катушке
Этот ток отстает по фазе от напряжения на угол тангенс которого
Ток катушки можно разложить на две слагающие, активную совпадающую по фазе с напряжением, и реактивнуюотстающую по фазе от напряжения на угол(рис. 6-34).
Ток конденсатора
Он опережает по фазе напряжение на угол .
Общий ток найдем из прямоугольного треугольника токов (рис. 6-34), одним катетом которого является активная слагающая тока а другим реактивная слагающая общего тока, равная разности реактивной слагающей тока катушки и тока конденсатора
Таким образом, общий ток
Угол сдвига общего тока от напряжения определяется через его тангенс (рис. 6-34):
Ток в неразветвленной части цепи может отставать от напряжения на угол приили опережать его приили, наконец, совпадать по фазе с напряжением (рис. 6-35) при.
Рис. 6-34. Векторная диаграмма для разветвленной цепи.
Рис. 6-35. Векторная диаграмма при резонансе токов.
В последнем случае в цепи наступает резонанс токов, при котором а мощностьтак как
Таким образом, общий ток равен активной составляющей тока катушки. При этом общий ток всегда меньше тока в катушке, так как активная составляющая тока катушки всегда меньше тока катушки
Отношение тока в контуре или в катушке дак общему току при резонансе
представляющее собой добротность контура, показывает, во сколько раз ток в параллельном контуре при резонансе больше общего тока в подводящих проводах.
Рис. 6-36. Графики токов, напряжения и мощности для разветвленной цепи для случая
В этом случае максимальная мощность, затрачиваемая на получение магиитного поля (), равна максимальной мощности, затрачиваемой на получение электрического поля (), а следовательно, равны и максимальные значения энергии в магнитном и электрическом полях цепиКак и в рассмотренном выше колебательном контуре, в течение одной четверти периода энергия, запасаемая в электрическом поле, целиком получается от магнитного поля, а в течение второй четверти периода энергия, запасаемая в магнитном поле, целиком получается от электрического поля. От генератора в цепь поступает только энергия, расходуемая в активном сопротивлении. Так как реактивные слагающие тока компенсируют друг друга, то в цепи генератора проходит только активный ток, обусловленный потерями энергии в активном сопротивлении. На рис. 6-36 представлены кривые токов напряжений и мощности цепи (рис. 6-33) для случая резонанса токов.
9.Мощности цепи синусоидального тока. Коэффициент мощности
Мгновенной мощностью называют произведение мгновенного напряжения на входе цепи на мгновенный ток. Пусть мгновенные напряжение и ток определяются по формулам:
Тогда
(6.23)
Среднее значение мгновенной мощности за период
Из треугольника сопротивлений , а.
Получим еще одну формулу:
.
Среднее арифметическое значение мощности за период называют активной мощностью и обозначают буквой P. Эта мощность измеряется в ваттах и характеризует необратимое преобразование электрической энергии в другой вид энергии, например, в тепловую, световую и механическую энергию. Возьмем реактивный элемент (индуктивность или емкость). Активная мощность в этом элементе , так как напряжение и ток в индуктивности или емкости различаются по фазе на 90o. В реактивных элементах отсутствуют необратимые потери электрической энергии, не происходит нагрева элементов. Происходит обратимый процесс в виде обмена электрической энергией между источником и приемником. Для качественной оценки интенсивности обмена энергией вводится понятие реактивной мощности Q. Преобразуем выражение (6.23):
где - мгновенная мощность в активном сопротивлении;
- мгновенная мощность в реактивном элементе (в индуктивности или в емкости). Максимальное или амплитудное значение мощности p2 называется реактивной мощностью
,
где x - реактивное сопротивление (индуктивное или емкостное). Реактивная мощность, измеряемая в вольтамперах реактивных, расходуется на создание магнитного поля в индуктивности или электрического поля в емкости. Энергия, накопленная в емкости или в индуктивности, периодически возвращается источнику питания. Амплитудное значение суммарной мощности p = p1 + p2 называется полной мощностью. Полная мощность, измеряемая в вольтамперах, равна произведению действующих значений напряжения и тока:
,
где z - полное сопротивление цепи. Полная мощность характеризует предельные возможности источника энергии. В электрической цепи можно использовать часть полной мощности
,
где - коэффициент мощности или "косинус "фи".
Коэффициент мощности является одной из важнейших характеристик электротехнических устройств. Принимают специальные меры к увеличению коэффициента мощности. Возьмем треугольник сопротивлений и умножим его стороны на квадрат тока в цепи. Получим подобный треугольник мощностей (рис. 6.18).
Из треугольника мощностей получим ряд формул:
, ,
Рис.6.18 ,. При анализе электрических цепей символическим методом используют выражение комплексной мощности, равное произведению комплексного напряжения на сопряженный комплекс тока. Для цепи, имеющей индуктивный характер (R-L цепи)
,
где - комплекс напряжения;- комплекс тока;- сопряженный комплекс тока;- сдвиг по фазе между напряжением и током., ток как в R-L цепи, напряжение опережает по фазе ток.
Вещественной частью полной комплексной мощности является активная мощность. Мнимой частью комплексной мощности - реактивная мощность. Для цепи, имеющей емкостной характер (R-С цепи), . Ток опережает по фазе напряжение.
.
Активная мощность всегда положительна. Реактивная мощность в цепи, имеющей индуктивный характер, - положительна, а в цепи с емкостным характером - отрицательна.