Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

kratkij-kurs-e-lektrotehniki

.pdf
Скачиваний:
17
Добавлен:
01.05.2015
Размер:
850.2 Кб
Скачать

5. Фаза(φ) – угол сдвига между током и напряжением.

Значения переменного тока: Im амплитудное;

i – мгновенное – это величина тока в данный момент времени:

I = Im *Sin ωt

I – действующее – это значение тока, которое в 2 раз меньше амплитудного значения.

m

2

Тема урока: Простейшие цепи переменного тока.

 

Реактивные сопротивления

 

Активное сопротивление

индуктивное

емкостное

 

 

 

Эл. энергия преобразуется в

Эл. цепи не потребляют мощность. Эл. энергия передается от

различные виды энергии

источника на сопротивление и обратно.

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

1

1

 

 

 

 

XL= ωL= 2πfL

С

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С

 

2 fC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U = Um * Sin ωt

I = Im * Sin ωt

 

 

U = Um * Sin ωt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I = Im * Sin ωt

U = Um * Sin (ωt + 90

0

)

I = Im * Sin (ωt + 900)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

φ = 00

 

0

 

 

φ = - 900

 

 

φ = 90

 

 

 

 

 

U

 

 

 

U

I

 

 

 

 

I

I

U

Цепь с R и XL

 

 

 

 

U = √ U2R + U2L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

Z = √ R2

+ X2L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

UL

 

 

 

 

 

 

 

 

XL

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

R

0

 

 

0

 

 

UR

I

 

 

< φ < 90

 

 

 

 

11

Цепь с R и XC

 

 

 

UR

 

 

 

U = √ U2R + U2C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I Z = √ R2 + Xс

R

Xc

 

 

 

Uc

U

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

00 > φ > - 900

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Цепь с ХL и Xc

 

XL

XC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

XL > XC

 

 

 

XL < XC

 

 

 

XL = XC

 

UC

 

 

 

 

 

 

 

 

UL

 

 

 

 

 

 

 

 

UL

 

 

 

 

 

 

 

U

UC

 

I

 

 

 

U UL

 

I

 

 

 

 

 

UC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U = UL - U C < 0

 

U = UL- UC = 0

U = UL – UC > 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z = XL – XC > 0

 

 

Z = XL- XC < 0

 

резонанс напряжений

φ = 900

 

 

 

φ = - 900

 

 

 

φ =00

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Цепь с R, XL и XC

XL

 

XL

XC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

XL > XC

 

 

 

XL < XC

 

 

 

XL = XC

 

UL

 

 

 

UL

 

 

 

UL

 

 

UC

 

 

 

 

 

 

UC

 

U

 

 

 

UR

UC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

UR

 

 

 

 

 

 

 

UR

 

I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

 

 

 

 

 

 

U U 2 R

U 2 L

U 2C ; Z R2

X 2 L

X 2C

U = UR; Z = R

 

+900 > φ > 00

 

 

-900 < φ <00

 

 

φ = 00

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12

Тема урока: Мощность цепей переменного тока.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.

 

Однофазный переменный ток

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Активная, Р ( Вт )

 

 

 

 

Реактивная, Q ( Вар )

 

 

 

 

 

 

Полная, S ( ВА )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Мощность, выделяющаяся на

Мощность, выделяемая на индуктивно-

Мощность, потребля-

активном сопротивлении

 

 

сти и конденсаторе

 

 

 

 

 

емая от источника

P

I *U cos , Вт

 

 

Q I *U sin

, BAp

 

 

 

S I *U, BA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P I

2

* R

 

 

Q I

2

* ( X L

XC )

 

 

 

S P2

Q2

 

 

R

 

 

 

X L

X C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Cosφ – коэффициент мощности

Cos = 0,9 – 0,95

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

При cos φ – возникают дополнительные потери на нагрев

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Чтобы cosφ = 1- применяют резонанс токов и напряжений.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.

 

Трехфазный переменный ток

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

PA

PB

PC I AU A cos

I BU B cos

ICUC cos

 

3U л I л cos

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Q

QA

QB

QC

I AU A sin

 

I BU B sin

ICUC sin

 

 

3U л I л sin

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P2

Q2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S

 

3U л I л

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тема урока: Трехфазный переменный ток.

М.О. Доливо – Добровольский, 1889 – 1891 г.

 

 

N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e1

= Em1sinωt

 

Е1

 

C

Y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e2

= Em2sin(ωt – 1200)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e3

= E3msin(ωt + 1200)

 

 

 

 

 

 

120

 

 

X

A

 

 

 

 

 

120

 

 

 

 

 

 

Е3

Е2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

Z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

рис.1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Трехфазной системой переменного тока называется совокупность трех ЭДС одной величины и частоты, но сдвинутых относительно друг друга на угол 1200.

Симметричной называется система, у которой все три ЭДС равны по величине и нагрузка во всех фазах одинакова. В противном случае система называется несимметричной.

Источником трехфазного тока служит трехфазный генератор, на статоре которого располо-

жены три обмотки под углом 1200: начала обмоток обозначаются АВС, концы – XYZ. У прием-

ников – abc, xyz соответственно.

13

Выводы обмоток источников и приемников соединяются «звездой – или «треугольником – Δ».

 

 

Соединение фаз «звездой» и «треугольником».

 

 

 

«Y»

 

 

 

 

 

«Δ»

 

Концы фаз соединяются в одну точку,

а

Конец первой фазы соединяется с началом

второй, конец второй – с началом третьей,

начала к нагрузке или источнику

 

 

 

 

конец третьей – с началом первой.

 

 

 

 

 

 

 

A

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

Uл

Uф

 

 

 

Z

А

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Uл=Uф

 

N

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

Х

 

 

 

 

 

 

 

 

Y

В

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

 

B

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c

 

 

 

 

 

Aa, Bb, Cc – линейные (фазные) провода

 

 

 

 

 

 

Nn – нулевой (нейтральный) провод

 

 

UЛ - линейное напряжение

 

UЛ - линейное напряжение

 

 

 

 

 

 

 

Uф - фазное напряжение

 

Uф - фазное напряжение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I0 = IA + IB + IC;

Iл = Iф; Uл = √3*Uф

 

 

Iл = √3*Iф; Uл = Uф

 

Uл

660

380

220

 

 

Uл

660

380

220

Uф

380

220

127

 

 

Uф

660

380

220

 

 

 

Клеммный щиток двигателя

 

 

Тема программы: Электроизмерительные приборы.

Тема урока: Понятие об электроизмерении.

Электроизмерение – это определение физических величин опытным путем.

Преимущества:

1.высокая точность;

2.высокая чувствительность;

3.широкий диапазон измерения;

14

4.можно измерять на расстоянии;

5.можно измерять неэлектрические величины.

Виды измерений:

Виды погрешностей:

прямое и косвенное.

абсолютная и относительная

Классификация измерительных приборов и их характеристика.

Параметр

Условное обозначение

 

Расшифровка

 

 

 

амперметр

 

 

 

 

PV

вольтметр

 

название

 

 

PW

ваттметр

 

 

 

 

 

 

 

 

 

омметр

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

фазометр

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

электромагнитная

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

магнитоэлектрическая

система

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

электродинамическая

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

индукционная

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

однофазный переменный

По роду тока

 

 

 

 

 

 

 

трехфазный переменный

-

 

 

 

постоянный

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

переменный, постоянный

 

 

 

 

 

 

 

 

вертикально

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

По способу установки

 

 

 

 

 

 

 

горизонтально

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

под углом

 

 

 

 

 

А

0

+300

 

По температуре окружаю-

 

 

 

Б

- 300

+400

 

щей среды

 

 

В1

- 400

+500

 

 

 

 

В2

- 500

+ 600

 

По классу точности

0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5;

 

 

 

2,5; 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ОП

обыкновенный

 

 

 

 

ВП

вибропрочный

 

Стойкость к перегрузкам

 

 

УП

ударнопрочный

 

 

 

БЗ

брызгозащитный

 

 

 

 

 

 

 

 

Гм

герметичный

 

 

 

 

Пз

пылезащищенный

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Изоляция

прибора

 

 

 

 

 

 

 

 

испытана напряжением 2 кВ

15

Тема программы: Трансформаторы.

Тема урока: Понятие трансформатора и его параметры.

Трансформатор – это электромагнитный аппарат, предназначенный для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения, но той же частоты.

 

 

 

 

 

 

 

W1 – первичная обмотка – подается напряжение;

 

 

 

 

 

 

 

W2 – вторичная обмотка – снимается напряжение;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Если W1

 

W2, то тр – р

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Если W1

 

W2, то тр – р

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

W1

 

 

 

 

 

W2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

сердечник

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Принцип действия: U1 1

2

2 U2

Подаем напряжение на первичную катушку, по ней протекает ток, создается магнитное поле,

магнитный поток которого замыкается по сердечнику и пронизывает витки вторичной обмотки, в ней создается ЭДС, индукционный ток и снимается напряжение.

Параметры:

1.Коэффициент трансформации – показывает во сколько раз происходит изменении напряжения.

U1

 

E1

 

W1

 

2

U2

 

E2

W2

1

Если К 1, то тр – р

Если К 1, то тр – р

Коэффициент трансформации показывает во сколько раз снижается напряжение, во столько же раз увеличивается сила тока и наоборот;

2. КПД – отношение мощности на выходе трансформатора к потребляемой мощности.

Р2 – мощность, передаваемая нагрузке;

2

2

 

Р1 – мощность, потребляемая трансформатором;

1

 

2 м э

Рм – магнитные потери (в стали – в сердечнике); Рэ – электрические потери (потери в меди – обмотках).

КПД трансформатора зависит от мощности и достигает:

0,7…0,75 – в трансформаторах малой мощности; 0,9 – 0,95 – в трансформаторах средней мощности;

0,95 – 0,995 – в трансформаторах большой мощности;

16

Тема урока: Режимы работы трансформаторов.

Для трансформатора характерны следующие режимы работы:

1. Режим холостого хода (нерабочий режим) – называется режим, при котором вторичная обмотка разомкнута (нагрузка отключена);

ПД: U1 I1 Фзам Е2 I2 = 0, Zн =

По опыту ХХ определяют потери в обмотках (магнитные потери).

2. Режим короткого замыкания (аварийный режим) -

На первичную обмотку подается напряжение, а вторичная замкнута накоротко.

ПД: U1 I1 Фзам Е2 I2 = макс, Zн = 0

По опыту КЗ определяют потери в сердечнике (электрические потери), при этом на первичную обмотку подают пониженное напряжение.

2. Режим нагрузки – ко вторичной обмотке подключена нагрузка

Тема урока: Автотрансформаторы.

Принципиальная схема автотрансформатора

изображена на рисунке.

 

 

I1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

У автотрансформатора часть витков первичной

 

I2

 

 

 

 

 

U1

 

 

 

 

 

 

w1

 

 

 

 

обмотки используется в качестве вторичной обмотки,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

поэтому помимо магнитной связи имеется электриче-

 

w2

U2

 

 

 

ская связь между первичной и вторичной цепями.

 

I12

 

 

 

RH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Коэффициент трансформации автотрансформатора определяется по формуле:

К= w2/w1=E2/E1=U2/U1=I1/I2.

 

 

 

 

 

 

Обмотку w2 выполняется из тонкого провода.

 

 

 

 

 

 

Преимущества:

Простота устройства; Малые потери мощности; Высокий КПД.

Автотрансформаторы применяют для пуска мощных двигателей переменного тока, регули-

рования напряжения в осветительных сетях, а также в других случаях, когда необходимо регули-

ровать напряжение в небольших пределах (К = 1,1 – 2,0).

17

Тема программы: Электрические машины.

Тема урока: Общие сведения об электрических машинах.

Электрическая машина – это устройство, предназначенное для преобразования электрической энергии в механическую (двигатель) или механической энергии в электрическую (генератор). Любая электрическая машина может работать как в качестве двигателя, так и в качестве генератора. Это свойство машин называется обратимостью.

Если n1

n2, то машина работает в режиме двигателя;

Если n1

n2, то машина работает в режиме генератора;

Если n1 = n2, то создается искусственный режим идеального нерабочего (холостого) хода. Где n1 – скорость вращения магнитного поля статора (синхронная скорость); n2 скорость

вращения ротора (асинхронная скорость).

Если поле статора вращается в одну сторону, а ротор вращается посторонней силой в другую сторону, то машина работает в режиме электромагнитного тормоза.

Электрические машины

Переменного тока

асинхронные

 

синхронные

 

 

 

С короткозамкнутым ротором

С фазным ротором

Тема урока: Асинхронные двигатели.

Сявновыраженными полюсами

Снеявновыраженными полю-

сами

Постоянного тока

С независимым возбуждением

С последовательным возбуждением

С параллельным возбуждением

Со смешанным возбуждением

Асинхронным называется двигатель, у которого скорость вращения ротора меньше скорости вращения магнитного поля статора.

Асинхронная машина была изобретена в 1888 г. М.О. Доливо – Добровольским и до настоящего времени сохранила свои основные черты.

Если n1

n2, то машина работает в режиме двигателя;

Если n1

n2, то машина работает в режиме генератора;

Если n1 = n2, то создается искусственный режим идеального нерабочего (холостого) хода.

18

Где n1 – скорость вращения магнитного поля статора (синхронная скорость); n2 скорость вращения ротора (асинхронная скорость).

Если поле статора вращается в одну сторону, а ротор вращается посторонней силой в другую сторону, то машина работает в режиме электромагнитного тормоза.

Устройство:

Статор (неподвижная часть) – станина (чугун, сталь, сплав), сердечник, обмотка из медной проволоки, выводы которой выводятся на клеммный щиток, где соединяются «звездой» или «треугольником»

С2

С3

С2

С3

С1

 

С1

С5

 

 

С6

 

 

С4

С6

С4

С5

 

Ротор (подвижная часть):

Короткозамкнутый – вал, сердечник, пазы которого заливается алюминий (в двигателях небольшой мощности) или укладываются медные стержни (в двигателях большой мощности),

соединенные с двух сторон кольцами. Такая обмотка замкнута накоротко и имеет вид «беличьего колеса». Такой ротор не имеет электрической связи с внешней цепью.

Фазный вал, сердечник, в пазы которого уложена обмотка из медной проволоки, выводы которой выводятся на кон-

тактные кольца, по которым скользят щетки. Такой ротор имеет электрическую связь с внешней цепью.

Принцип действия:

Uc c вращ. р р р вращ. Fэл. вращ. роторвращается

Подаем напряжение на обмотку статора, по ней протекает ток, создается вращающееся магнитное поле, магнитный поток которого пронизывает обмотку статора, в ней согласно закона электромагнитной индукции создается ЭДС, индукционный ток, собственное магнитное поле, которое взаимодействует с полем статора и ротор вращается.

Преимущества и недостатки асинхронных двигателей.

Вид ротора

 

преимущества

недостатки

 

1.

при изменении нагрузки, скорость практи-

1.неэкономично регу-

 

чески постоянна;

лировать скорость

Короткоза-

2.

простота конструкции;

вращения;

3.

значительная перегрузочная способность;

2.большой пусковой

мкнутый

4.

простота пуска;

ток;

 

 

5.

больше КПД и коэффициент мощности.

3.малый пусковой мо-

 

 

 

мент;

19

 

 

4.чувствителен к изме-

 

 

нению напряжения се-

 

 

ти;

 

1. малый пусковой ток;

1.чувствителен к изме-

 

2. при изменении нагрузки скорость практи-

нению напряжения се-

 

чески постоянна;

ти;

Фазный

3. большая перегрузочная способность.

2.низкий КПД и коэф-

 

 

фициент мощности;

 

 

3.сложный пуск;

 

 

4.большая стоимость.

Тема урока: Способы пуска, регулирования скорости вращения и торможения асинхрон-

ных двигателей.

При пуске двигателя в ход, должны по возможности удовлетворяться следующие требования: простота пуска; пусковой момент должен быть достаточно большим, а пусковые токи - по возможности

малыми.

Способы пуска асинхронных двигателей.

С короткозамкнутым ротором

Прямой пуск

 

Пуск при пониженном

[Iпуск= (5 – 7)Iном]

 

напряжении

 

 

 

С фазным ротором

Пуск с помощью пускового реостата, подключаемого в обмотку ротора.

 

Подключение двигателя к

 

Включение в обмотку ста-

 

 

 

 

сети через автотрансформа-

 

тора добавочного сопро-

 

 

 

 

тор

 

тивления

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Переключение обмотки

 

Подкл. реактивной катушки

 

 

 

 

статора со на

 

в статор

 

 

 

 

 

 

 

 

60 f1

 

Скорость вращения АД определяется по формуле:n

n 1 s

1 s ,

 

 

 

2

1

p

 

 

 

 

 

поэтому скорость вращения можно регулировать:

изменением скольжения s за счет включения добавочного сопротивления - (фазный);

изменением частоты питающей сети f1 (f1=20…60Гц) - (фазный и короткозамкнутый); изменением числа пар полюсов р - (короткозамкнутый).

р

1

2

3

4

5

6

8

12

24

n1

3000

1500

1000

750

600

500

375

250

125

20

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]