МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Технологический институт
Федерального государственного образовательного учреждения
высшего профессионального образования
«Южный федеральный университет»
ПРИОРИТЕТНЫЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ПРОЕКТ «ОБРАЗОВАНИЕ»
В.А. Костюков
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
Учебное пособие
Часть 3
Таганрог 2007
Содержание
Введение
1. Некоторые бытовые электрические устройства
2. Трехфазные цепи. Трансформаторы. Асинхронные машины
3. Пример расчета возможной перегрузки квартирной сети
4. Использование предохранителей для предотвращения короткого замыкания и перегрузки сети
5. Счетчики электрической энергии
6. Передача и распределение электрической энергии
Введение
Когда мы говорим об электротехнике, то большинству из нас приходят на ум бытовые устройства, которые мы используем в повседневной жизни. Действительно, что бы мы делали без электросети, имеющейся в каждом доме и питающей нас электроэнергией, которую используют многочисленные бытовые приборы: холодильник, утюг, стиральная машина, телевизор, компьютер и др.
Транспорт, которым мы пользуемся, немыслим без использования электрической энергии. Поезд, трамвай, троллейбус используют электрическую энергию постоянного тока и преобразовывают ее в механическую.
Автомашины имеют двигатель внутреннего сгорания (ДВС) – в нем тепловая энергия сжатого и разогретого газа преобразуется в механическую поступательную энергию движущегося поршня и далее – в энергию вращения коленчатого вала. Однако разогревание газа происходит с помощью электрической дуги, создаваемой в камере сгорания. Запуск двигателя происходит с помощью системы пуска ДВС, основными устройствами которой являются аккумуляторная батарея и электродвигатель постоянного тока. Системы освещения и сигнализации, а также дополнительного и вспомогательного оборудования немыслимы без использования электрической энергии.
Любое современное производство базируется на станках и конвейерах, полностью или частично автоматизированных, а также на специальных робототехнических системах. Одним из основных элементов указанных технических устройств являются электродвигатели (синхронные, асинхронные однофазные и двухфазные), машины постоянного тока, электроприводы. Эти устройства преобразуют электрическую энергию в механическую. Кроме того, электрическая энергия используется для управления этими устройствами.
Вначале давайте рассмотрим бытовые электрические устройства. Многие из этих устройств используют целый комплекс известных вам физических принципов.
При этом нашей задачей будет увязать все принципы функционирования приборов (в том числе электротехнические) между собой, чтобы в дальнейшем более подробно остановиться на электротехнических принципах, понимая четко их связь со всеми другими используемыми в данном приборе принципами.
Некоторые бытовые электрические устройства Утюг
С точки зрения электротехники это устройство преобразовывает электрическую энергию, потребляемую от сети, в джоулеву, или тепловую, энергию. Это преобразование происходит в спирали утюга, которая сделана из материала с достаточно большим удельным сопротивлением. Спиральная конструкция проводника, на котором происходит указанное преобразование электрической энергии, обусловлена тем, что чем длиннее проводник, тем больше его сопротивление, а спиральная конструкция как раз экономит место, занимаемое таким проводником.
Для увеличения сопротивления проводника-преобразователя энергии витки спирали делают как можно меньшего сечения, необходимость чего следует из известной вам формулы для омического (резистивного) сопротивления:
,
где
- удельное сопротивление материала
проводника;
,
- длина всей спирали и площадь поперечного
сечения ее витка.
Спираль, нагреваясь от теплового действия проходящего через нее тока, передает свое тепло нижней части корпуса утюга.
Таким образом, утюг для внешней цепи является преимущественно резистивной нагрузкой (о видах нагрузок мы поговорим в следующем разделе).