- •Оглавление
- •Электрическая энергия, её особенности, область применения.
- •Электрическая цепь, назначения основных элементов.
- •Анализ простых электрических цепей методом эквивалентного сопротивления.
- •7. Метод контурных токов.
- •8. Использование метода узлового напряжения в расчете сложных цепей.
- •9. Работа и мощность постоянного тока. Нагрев проводов током. Выбор сечения проводов на нагрев.
- •10. Основные свойства и характеристики ферромагнитных материалов. Магнитный поток. Напряженность магнитного поля и магнитная индукция.
- •11. Действие магнитного поля на проводник с током. Принцип действия простейшего двигателя. Взаимодействие двух параллельных проводов с током.
- •12. Простейшие магнитные цепи и их назначение в электрических устройствах. Зависимость магнитного потока, намагничивающей силы и магнитного сопротивления.
- •13. Однородная и неоднородная магнитная цепь. Алгоритм расчета прямой и обратной задачи.
- •14. Влияние воздушного зазора на режим работы магнитной цепи при постоянной и переменной намагничивающей силе.
- •15. Вихревые токи. Их возникновение. Полезные и вредные действия. Меры борьбы с ними.
- •16. Закон электромагнитной индукции (две формулировки). Принцип действия простейшего генератора.
- •17. Однофазный переменный ток. Параметры и способы изображения синусоидальных величин. Мгновенные и действующие значения электрических величин.
- •18.Цепи синусоидального тока с отдельными элементами (активным, индуктивным и емкостным сопротивлением), векторные изображения этих величин.
- •1) Участок цепи, содержащий активное сопротивление (рис. 2.6).
- •2) Участок цепи, содержащий идеальную индуктивность (рис 2.9)
- •3) Участок цепи, содержащий ёмкость (рис. 2.12)
- •19. Последовательное соединение активного и индуктивного сопротивления. Реальная и идеальная катушка индуктивности.
- •20. Последовательное соединение активного и емкостного сопротивления, векторная диаграмма цепи.
- •21. Виды мощности, коэффициент мощности и способы его повышения.
- •22. Условия возникновения и векторная диаграмма резонанса напряжений.
- •23. Параллельное соединение активного сопротивления, индуктивности и емкости. Резонанс токов. Активная, реактивная и полная проводимость.
- •24. Трехфазная электрическая цепь, ее преимущества перед однофазной, область использования.
- •25. Получение трехфазной системы эдс. Соединение звездой в трех проводной линии электропередачи.
- •26. Понятие о смещение нейтрали, четырех проводная линия электропередачи.
- •27. Соединение треугольником. Расчет мощности в цепях трехфазного тока.
- •28. Классификация электроизмерительных приборов. Погрешности приборов и классы точности.
- •29. Устройств и принцип действия магнитоэлектрического прибора.
- •30. Устройство и принцип действия электромагнитного прибора.
- •31. Принцип действия электродинамического и индукционного приборов.
- •32. Измерение тока, напряжения, мощности и электрической энергии в цепях постоянного и переменного тока.
- •33. Назначение, устройство и принцип действия трансформатора. Структурная схема однофазного трансформатора.
- •34. Условное обозначение трансформаторов в радиосхемах и распределительных электросетях. Уравнение электрического состояния трансформатора.
- •35. Автотрансформаторы, электрическая схема, преимущества и недостатки.
- •36. Многообмоточные, однофазные и трехфазные трансформаторы.
- •37. Измерительные трансформаторы тока и напряжения.
- •38. Устройство, принцип действия и области применения трехфазных асинхронных двигателей.
- •39. Особенности асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором и с фазным ротором.
- •40. Способы пуска 3-х фазных асинхронных двигателей. Регулирование скорости вращения ротора.
- •41. Механическая характеристика 3-х фазного асинхронного двигателя. Реверсирование.
- •42. Устройство, принцип действия и область использования однофазных асинхронных двигателей.
- •43. Устройство и принцип действия машины постоянного тока. Назначение коллектора. Работа машины постоянного тока в режиме двигателя и в режиме генератора.
- •44. Коллекторные двигатели и их использование в бытовых приборах и инструментах.
18.Цепи синусоидального тока с отдельными элементами (активным, индуктивным и емкостным сопротивлением), векторные изображения этих величин.
Простейшие цепи – цепи, содержащие один элемент.
1) Участок цепи, содержащий активное сопротивление (рис. 2.6).
Рис. 2.6
Зададимся изменением тока в резисторе по синусоидальному закону
i(t) = ImR sin(ωt + ψi).
Воспользуемся законом Ома для мгновенных значений тока и напряжения
u(t) = R i(t)
и получим
(2.13)
u(t) = R ImR sin(ωt + ψi).
Формальная запись синусоидального напряжения имеет вид
(2.14)
u(t) = UmR sin(ωt + ψu)
Соотношения (2.13) и (2.14) будут равны если будут выполнены условия равенства амплитуд и фаз
(2.15)
UmR = R ImR,
(2.16)
ψu = ψi.
Соотношение (2.15) может быть записано для действующих значений
(2.17)
UR = R IR.
Соотношение (2.16) показывает, что фазы напряжения и тока в резисторе совпадают. Графически это представлено на временной диаграмме (рис. 2.7) и на комплексной плоскости (рис. 2.8).
Рис. 2.7 и 2.8
2) Участок цепи, содержащий идеальную индуктивность (рис 2.9)
Рис. 2.9
Зададим изменение тока в индуктивности по синусоидальному закону
i(t) = ImL sin(ωt + ψi).
Используем уравнение связи между током и напряжением в индуктивности
uL = L · di / dt
и получим
uL(t) = ωL · ImL cos(ωt + ψi).
Заменим cos на sin и получим
(2.18)
uL(t) = ωL · ImL sin(ωt + ψi + 90°).
Формальная запись синусоидального напряжения имеет вид
(2.19)
uL(t) = UmL sin(ωt + ψu).
Соотношения (2.18) и (2.19) будут равны если выполняется условие равенства амплитуд и фаз
(2.20)
UmL = ωL · ImL,
(2.21)
ψu = ψi + 90°.
Уравнение (2.20) можно переписать для действующих значений
(2.22)
UL = ωL · IL.
Уравнение (2.21) показывает, что фаза тока в индуктивности отстает от фазы напряжения на 90°. Величину XL = ωL в уравнении (2.20) называют индуктивным сопротивлением. Единицей его измерения является Ом. Графически электрические процессы в индуктивности представлены на рис. 2.10, 2.11.
Рис. 2.10 и 2.11
3) Участок цепи, содержащий ёмкость (рис. 2.12)
Рис. 2.12
Зададим изменение тока в емкости по синусоидальному закону
i(t) = ImC sin(ωt + ψi).
Используем уравнением связи между током и напряжением в емкости
uC = 1 / C · ∫ i dt,
и получим
uC = 1 / (ωC) · ImC (-cos(ωt + ψi)).
Заменим –cos на sin
(2.23)
uC = 1 / (ωC) · ImC sin(ωt + ψi - 90°).
Формальная запись синусоидального напряжения имеет вид
(2.24)
uC = UmC sin(ωt + ψu).
Соотношения (2.23) и (2.24) будут равны если выполняется условие равенства амплитуд и фаз
(2.25)
UmC = 1 / (ωC) · ImC,
(2.26)
ψu = ψi - 90°.
Уравнение (2.25) можно переписать для действующих значений
(2.27)
UC = 1 / (ωC) · IC.
Уравнение (2.26) показывает, что фаза напряжения в емкости отстает от фазы тока на 90°. Величину XC = 1 / (ωC) в уравнении (2.25) называют емкостным сопротивлением цепи и измеряют его в Омах. Графически электрические процессы в емкости представлены на рис. 2.13, 2.14.
19. Последовательное соединение активного и индуктивного сопротивления. Реальная и идеальная катушка индуктивности.
Рисунок последовательного соединения активного и индуктивного сопротивления.
Векторная диаграмма для этого соединения.
Рисунок треугольника сопротивлений при последовательном соединении активного и индуктивного сопротивления.
Формула:
Где: Z - полное сопротивление цепи (Ом)
R - активное сопротивление цепи (Ом)
XL - индуктивное сопротивление цепи (Ом).
Идеальная катушка индуктивности – это элемент электрической цепи, запасающий электрическую энергию в магнитном поле, которую может полностью возвратить в последующем. Поэтому идеальная катушка индуктивности активную энергию не потребляет, и её активная мощность равна нулю. (P = 0 — для идеальной катушки).
Математическая модель идеальной катушки индуктивности отражает то, что приложенное к ней напряжение uL уравновешивается ЭДС самоиндукции e.
uL = – e = L ,где L –индуктивность катушки,измеряемая в Генри (Гн).
На переменном токе катушка обладает индуктивным сопротивлением: XL = ωL = 2πfL
Реальная катушка отличается от идеальной тем, что переменный ток в ней сопровождается не только изменением энергии в магнитном поле, но и преобразованием электрической энергии в другой вид.
В цепи переменного тока процесс преобразования электрической энергии в другой вид характеризуется активной мощностью цепи Р, а изменение энергии в магнитном поле — реактивной мощностью. В реальной катушке имеют место оба процесса, т.е. ее активная и реактивная мощности отличны от нуля. Поэтому в схеме замещения реальная катушка должна быть представлена активным и реактивным элементами.