- •Идеальный источник тока
- •Реальный источник тока
- •Закон Ома
- •Определения
- •Первое правило
- •Второе правило
- •Описание метода расчета
- •Основные принципы
- •Теоретические основы
- •Уравнение для потенциала в узлах
- •Практическое применение
- •Применение
- •Общее понятие о переменном токе
- •Переменный синусоидальный ток
- •Переменный синусоидальный ток
- •Описание явления
- •Замечания
- •Применение
- •Описание явления
- •Замечания Колебательный контур, работающий в режиме резонанса токов, не является усилителем мощности.
- •Преимущества[править | править исходный текст]
- •Соединение звездой
- •Соединение треугольником
- •Трехпроводная электрическая цепь
- •Четырехпроводная цепь
- •Векторные диаграммы и комплексное представление[править | править исходный текст]
- •Принцип действия[править | править исходный текст]
- •Свойства ферромагнетиков
- •О применении электромагнитов постоянного тока в технике
- •Конструкция[править | править исходный текст]
- •Свойства катушки индуктивности[править | править исходный текст]
- •Описание коллекторного дпт
- •Статор (индуктор
- •Ротор (якорь)
- •Коллектор[править | править исходный текст]
- •Принцип работы
- •Классификация электрических машин
- •Применение
- •Генераторы независимого возбуждения
- •Реакция якоря
- •Устройство электрической машины постоянного тока
- •Принцип действия машины постоянного тока
- •Работа электрической машины постоянного тока в режиме двигателя. Основные уравнения
- •Назначение и области применения трансформаторов
- •Идеальный трансформатор
- •Базовые принципы действия трансформатора
- •Режимы работы трансформатора[править | править исходный текст]
- •Специальные типы трансформаторов
- •Асинхронная машина
- •Конструкция
- •Принцип действия
- •Устройство трехфазного асинхронного двигателя
- •Принцип действия трехфазного асинхронного электродвигателя.
- •Вращающий момент асинхронного двигателя
- •Потери в асинхронном двигателе
- •Кпд асинхронного двигателя
- •Применение[править | править исходный текст]
- •Классификация[править | править исходный текст]
- •Обозначения
- •Цифровой электроизмерительный прибор
- •Измерение неэлектрических величин электрическими методами
- •Выпрямление электрического тока
- •Однофазные инверторы[править | править исходный текст]
- •Трёхфазные инверторы
- •Инверторы и преобразователи напряжения 12 220
- •Электронные усилители. Общие положения
- •Классификация и основные характеристики усилителей
- •Режим а
- •Режимы b и ab
- •Режим c
- •Режим d
- •Основные характеристики и параметры усилителей
- •Усилители электрических сигналов
- •Структура и эквивалентная схема уэ
- •Импульсные устройства. Автогенераторы Общие понятия
- •Параметры импульсов и импульсных устройств
- •Методы защиты
- •Проектирование
- •Снижение напряжения прикосновения Заземление
- •Использование сверхнизких напряжений
- •Возможность оперативного снятия напряжения
- •Цепи электродвигателей
- •Пожарная безопасность[
- •Электрическое разделение сетей
- •При проведении электроработ
- •Ответственность
- •Место проведения электроработ
- •Снятие напряжения
- •Проверка отсутствия напряжения
- •Инструменты
- •Работа под напряжением
- •Действие электрического тока на организм человека.
- •Обеспечение электробезопасности техническими способами и средствами.
- •Принцип действия
- •Цели и принцип работы
- •Первая и неотложная помощь при поражении электрическим током
- •Синусоидальные токи
- •2.5 Изображение синусоидальных эдс, напряжений и токов на плоскости декартовых координат
- •2.1.1 Идеальный резистивный элемент
- •2.1.2 Идеальный индуктивный элемент
- •2.1.3 Идеальный ёмкостный элемент
- •Комплексные значения полных сопротивлений и проводимостей цепи. Закон ома в комплексной форме
- •Резонанс токов
- •21. Трехфазные цепи с симметричными приемниками энергии. Электрические цепи с несколькими приемниками
- •25. Применение электромагнитных устройств постоянного и переменного тока в технике. Понятие об электромагнитных устройствах и магнитных цепях
- •Катушка с ферромагнитным сердечником.
- •34. Сравнительная оценка свойств и областей применения генераторов постоянного тока различных способов возбуждения. Свойства и характеристики генераторов независимого возбуждения
- •Свойства и характеристики генераторов параллельного возбуждения
- •Свойства и характеристики генераторов смешанного возбуждения
- •Сравнительная оценка и технические данные генераторов постоянного тока
- •Классификация двигателей по способу возбуждения. Схемы включения двигателей и положительные направления частоты вращения, момента, токов и других величин
Замечания Колебательный контур, работающий в режиме резонанса токов, не является усилителем мощности.
Большие токи, циркулирующие в контуре, возникают за счет мощного импульса тока от генератора в момент включения, когда заряжается конденсатор. При значительном отборе мощности от контура эти токи «расходуются», и генератору вновь приходится отдавать значительный ток подзарядки.
Если генератор слабый, большой ток подзарядки может сжечь его. Выйти из положения можно, постепенно повышая напряжение на клеммах генератора, «раскачивая» контур.
Колебательный контур с низкой добротностью и катушкой небольшой индуктивности слишком плохо "накачивается" энергией (запасает мало энергии), что понижает КПД системы. Также катушка с маленькой индуктивностью и на низких частотах обладает малым индуктивным сопротивлением, что может привести к короткому замыканию генератора по катушке, и вывести генератор из строя.
Добротность колебательного контура пропорциональна L/C, колебательный контур с низкой добротностью плохо «запасает» энергию. Для повышения добротности колебательного контура используют несколько путей:
Повышение рабочей частоты;
По возможности увеличить L и уменьшить C. Если увеличить L с помощью увеличения витков катушки или увеличения длины провода не представляется возможным, используют ферромагнитные сердечники или ферромагнитные вставки в катушку; катушка обклеивается пластинками из ферромагнитного материала и т п.
При расчёте колебательного контура с катушкой небольшой индуктивности, нужно учитывать индуктивность соединительных шин (от катушки к конденсатору), соединительные провода конденсаторной батареи. Индуктивность соединительных шин может быть намного больше индуктивности катушки и серьёзно понизить частоту колебательного контура.
Применение
Высокодобротный колебательный контур оказывает току определенной частоты f значительное сопротивление. Вследствие чего явление резонанса токов используется в полосовых фильтрах как электрическая «пробка», задерживающая определенную частоту.
Так как току с частотой f оказывается значительное сопротивление, то и падение напряжения на контуре при частоте f будет максимальным. Это свойство контура получило название избирательность, оно используется в радиоприемниках для выделения сигнала конкретной радиостанции.
Колебательный контур, работающий в режиме резонанса токов, является одним из основных узлов электронных генераторов.
16. Мощность цепи переменного тока. Коэффициент мощности и способы его повышения
В периодическом синусоидальном режиме
Используя известное тригонометрическое преобразование
и обозначив , получим
Среднее за период значение гармонической функции удвоенной частоты равно нулю. Измерение мгновенного значения мощности переменного тока затруднено из-за сравнительно большой частоты колебаний (v = 50 Гц). Поэтому на практике принято пользоваться средней мощностью тока.
Средняя мощность - это отношение энергии, потребляемой за один период, к периоду:
где - энергетическое значение коэффициента мощности, Потребляемая на участке цепи с резистором средняя мощность получила названиеактивной мощности. Она необратимо преобразуется в джоулеву теплоту и другие виды энергии. Мощность, потребляемую на участках цепи с емкостным и индуктивным сопротивлениями, называют реактивной мощностью. При передаче электрической энергии по цепи переменного тока ее необратимые преобразования происходят только на тех участках цепи, которые содержат резисторы. Такие участки цепи называют активной нагрузкой. На активной нагрузке электроэнергия превращается в теплоту или механическую работу. Участок цепи с индуктивностью или емкостью называют реактивной нагрузкой. На участках цепи, которые состоят из чистых емкостных или индуктивных сопротивлений, электроэнергия не потребляется. В цепи с реактивными нагрузками происходит только перекачка энергии от генератора к нагрузке и обратно с неизбежными потерями в подводящих проводах.
При заданных Р и U ток является функцией cos. Потери мощности на сопротивлении В цепи с резистором .
Коэффициент мощности cos показывает, какая часть полной мощности, вырабатываемой генератором и передаваемой нагрузке, необратимо используется нагрузкой. Он играет важную роль в электротехнике. В самом деле, если в цепи имеется значительный сдвиг по фазе между колебаниями тока и э. д. с, то коэффициент мощности мал и нагрузка потребляет от генератора малую активную мощность. Вместе с тем генератор должен вырабатывать полную мощность S. Эту же мощность должен отдавать генератору первичный двигатель. Таким образом, при низком коэффициенте мощности нагрузка потребляет лишь часть энергии, которую вырабатывает генератор. Оставшаяся часть энергии перекачивается периодически от генератора к потребителю и обратно и рассеивается в линиях электропередачи. Максимально благоприятные условия передачи электроэнергии создаются в цепи, работающей в режиме резонанса. В самом деле, при приближении к резонансу амплитуда силы тока оказывается максимальной и коэффициент мощности стремится к единице. В этом случае активная мощность приближается к полной мощности, т. е. достигает максимума. Повышение к. м. является важной народнохозяйственной задачей, от решения которой зависит эффективность использования вырабатываемой электроэнергии. Уменьшение к. м. в промышленных цепях происходит в основном за счет содержащихся в них трансформаторов и асинхронных электродвигателей, имеющих значительные индуктивные сопротивления. Поэтому повысить к. м. при таких нагрузках можно путем подключения параллельно основной цепи компенсирующих конденсаторов, позволяющих приблизиться к режиму резонанса токов. С целью повышения к. м. и экономии электроэнергии не следует допускать холостого хода (т. е. работы без нагрузки) трансформаторов и асинхронных электродвигателей, ибо в этом случае они представляют собой чисто индуктивные сопротивления и вызывают дополнительные потери мощности. Коэффициент мощности (к. м.) ни в коем случае нельзя путать с коэффициентом полезного действия (к. п. д.). Так, например, при определенном соотношении емкости и индуктивности коэффициент мощности в данной цепи может оказаться равным единице. Коэффициент же полезного действия цепи всегда меньше единицы.
Коэффицие́нт мо́щности — безразмерная физическая величина, характеризующая потребителяпеременного электрического тока с точки зрения наличия в нагрузке реактивной составляющей. Коэффициент мощности показывает, насколько сдвигается по фазе переменный ток, протекающий через нагрузку, относительно приложенного к ней напряжения.
Численно коэффициент мощности равен косинусу этого фазового сдвига.
Можно показать, что если к источнику синусоидального тока (например, розетка ~220 В, 50 Гц) подключить нагрузку, в которой ток опережает или отстаёт по фазе на некоторый угол от напряжения, то на внутреннем активном сопротивлении источника выделяется повышенная мощность. На практике это означает, что при работе на нагрузку со сдвинутыми напряжением и током от электростанции требуется больше энергии; избыток передаваемой энергии выделяется в виде тепла в проводах и может быть довольно значительным.
Равен отношению потребляемой электроприёмником активной мощности к полной мощности. Активнаямощность расходуется на совершение работы. Полная мощность — геометрическая сумма активной и реактивной мощностей (в случае синусоидальных тока и напряжения). В общем случае полную мощность можно определить как произведение действующих (среднеквадратических) значений тока и напряжения в цепи. Полная мощность равна корню квадратному из суммы квадратов активной и неактивной мощностей. В качестве единицы измерения полной мощности принято использовать вольт-ампер (В∙А) вместо ватта (Вт).
Согласно неравенству Коши—Буняковского, активная мощность, равная среднему значению произведения тока и напряжения, всегда не превышает произведение соответствующих среднеквадратических значений. Поэтому коэффициент мощности принимает значения от нуля до единицы (то есть от 0 до 100 %).
Коэффициент мощности математически можно интерпретировать как косинус угла между векторами тока и напряжения. Поэтому в случае синусоидальных напряжения и тока величина коэффициента мощности совпадает с косинусом угла, на который отстают соответствующие фазы.
В электроэнергетике для коэффициента мощности приняты обозначения cos φ (где φ — сдвиг фаз междусилой тока и напряжением) либо λ. Когда для обозначения коэффициента мощности используется λ, его величину обычно выражают в процентах.
При наличии реактивной составляющей в нагрузке кроме значения коэффициента мощности иногда также указывают характер нагрузки: активно-ёмкостный или активно-индуктивный. В этом случае коэффициент мощности соответственно называют опережающим или отстающим.
В случае синусоидального напряжения, если нагрузка не имеет реактивной составляющей, коэффициент мощности равен доле мощности первой гармоники тока в полной мощности, потребляемой нагрузкой, и равен коэффициенту искажений тока.
Методы повышения коэффициента мощности
Повышение коэффициента мощности нагрузки требует блока конденсаторов, служащего в качестве источника реактивной энергии. Устройство обеспечивает компенсацию реактивной энергии Рис. K : Диаграмма, показывающая принцип компенсации Qc = P(tg ф - tg ф') 3.1
17. Области применения трехфазных устройств
Трехфазная система была разработана в конце прошлого века известным русским электротехником М. О. Доливо-Добровольским. Она получила широкое распространение во всех странах мира. В настоящее время вся электроэнергия вырабатывается на электростанциях трехфазными генераторами, передается к местам потребления по трехфазным линиям передачи и основная ее доля используется в трехфазных приемниках. Преимущества трехфазной системы основываются, по мнению М. О. Доливо-Добровольского, главным образом на двух ее свойствах, которые используются при эксплуатации не только в совокупности, но и порознь. Это экономичная и на большие расстояния передача и превосходное качество двигателей. В устройствах выпрямления применяют шести- и двенадцатифазные системы, в устройствах автоматики и телемеханики — двухфазные системы.
Трехфазная система электрических цепей представляет собой совокупность электрических цепей, в которых действуют три синусоидальные з. д. с. одной и той же частоты, сдвинутые друг относительно друга по фазе и создаваемые общим источником энергии. Рис. 4.1. Трехфазная система э.д.с.: а — симметричная;6, в— несимметричная Если все три э. д. с. равны по значению и сдвинуты по фазе на 120° по отношению друг к другу, то такая система э. д. с. называется симметричной (рис. 9.1, а). Если э. д. с. не равны по значению (рис. 9.1, б) или сдвинуты друг относительно друга на угол, неравный 120° (рис. 9.1, в), то такая система э. д. с. называется, несимметричной. Аналогично определяются трехфазные системы напряжений и токов. Часть трехфазной системы электрических цепей, в которой может протекать один из токов трехфазной системы, называется фазой. Таким образом, фазой являются обмотка генератора, в которой индуцируется э. д. с., и приемник, присоединенный к этой обмотке. Это второе значение термина «фаза», которое широко используется в практической электротехнике.
ТРЕХФАЗНЫЙ ГЕНЕРАТОР, ПОЛУЧЕНИЕ ТРЕХФАЗНОЙ СИСТЕМЫ Э.Д.С.
18.Преимущества трехфазной системы. Трехфазная электрическая цепь переменного тока.
Трёхфазная система электроснабжения — частный случай многофазных систем электрических цепей, в которых действуют созданные общим источником синусоидальные ЭДС одинаковой частоты, сдвинутые друг относительно друга во времени на определённый фазовый угол. В трёхфазной системе этот угол равен 2π/3 (120°).
Многопроводная (шестипроводная) трёхфазная система переменного тока изобретена Николой Теслой. Значительный вклад в развитие трёхфазных систем внёсМ. О. Доливо-Добровольский, который впервые предложил трёх- и четырёхпроводную системы передачи переменного тока, выявил ряд преимуществ малопроводных трёхфазных систем по отношению к другим системам и провёл ряд экспериментов с асинхронным электродвигателем.