Задание на групповое занятие по учебной дисциплине ”Электротехника и электроника”

Тема № 1. Электрический ток.

Групповое занятие № 1.4 . «Методика расчета трехфазных цепей при соединении потребителей «звездой» и «треугольником»

I. Учебные вопросы

1. Виды соединений фазных обмоток генератора и приемника электроэнергии.

2. Методика расчета цепей при соединении потребителей “звездой”.

3. Методика расчета цепей при соединении потребителей “треугольником”.

II. Задание по подготовке и выполнению группового занятия

Повторить материал практического занятия № 1.3.;

На самостоятельной работе изучить и законспектировать вопросы:

- трехфазные системы;

- мощность трехфазной системы при равномерной и неравномерной нагрузке.

III. Перечень литературы

Основная:

1. Немцов М.В. Электротехника и электроника:Учебник для вузов. – М.Издательство МЭИ, 2003. – 616с.

2.Теоретические основы электротехники: В 3-х т. Учебник для вузов. Том 3. – 4-е изд./К.С. Демирчян, Л.Р. Нейман, М.В. Коровкин, В.Л. Чечурин. – СПб.:Питер, 2003. – 377с.

3. Коровкин Н.В., Селина Е.Е., Чечурин В.Л. Теоретические основы электротехники: Сборник задач. – СПб.: Питер, 2004. – 512с.

4. Касаткин А.С. Электротехника: Учеб. для вузов/ А.С. Касаткин, М.В. Немцов. – 8-е изд., испр. – М. Издательский центр “Академия”, 2003. – 544с.

5. Григораш О.В. Электротехника и электроника: Учебник для вузов/О.В. Григораш, Г.А. Султанов, Д.А. Нормов. – Ростов н/Д: Феникс, Краснодар: Неоглори, 2008. – 462с.

Дополнительная:

1. Алиев И.И. Электротехнический справочник. – М.: РадиоСофт, 2000. - 383 с.

2. Маслаков М.Д., Скрипник И.Л. Электротехника и электроника: Задания и методические рекомендации по выполнению контрольной работы для слушателей заочного обучения по специальности 280104.65 - “Пожарная безопасность” / Под общей ред. В.С. Артамонова. СПб.: Санкт – Петербургский университет ГПС МЧС России, 2010. – 23 с.

Разработал:

доцент кафедры ПБТПиП,

кандидат технических наук, доцент А.Б. Палицын

2. Устройство и принцип действия приборов.

Большинство электроизмерительных приборов имеют общие узлы и детали и построены по общей механической схеме, которая включает в себя следующие части: корпус, измерительный механизм, шкалу с делениями, корректор, выводы и зажимы. Измерительный механизм – главная часть прибора, он определяет систему прибора.

А. Магнитоэлектрические приборы (рис. 1).

Они работают на принципе взаимодействия магнитного поля неподвижного постоянного магнита с током, проходящим по подвижной (вращающейся) катушке. Измерительный механизм их состоит из постоянного магнита 1 с полюсными наконечниками, охватывающими неподвижный железный сердечник 2 цилиндрической формы, подвижной катушки 3, стрелки 4 и спиральных пружин 5. Алюминиевая рамка катушки 3 выполняет роль успокоителя, т.к. образующиеся в ней при повороте подвижной системы вихревые токи тормозят ее движение.

Ток, протекающий через катушку 3, взаимодействуя с полем постоянного магнита, создает вращающий момент, поворачивающий катушку 3 в ту или другую сторону в зависимости от направления тока. Противодействующий момент создается двумя спиральными пружинами 5, которые одновременно служат и для подвода тока к катушке 3. Угол поворота стрелки прямо пропорционален току катушки, поэтому шкала таких приборов равномерная.

Достоинства магнитоэлектрических приборов.

1) Равномерная шкала отсчета измеряемой величины.

2) Высокая чувствительность (отношение перемещения стрелки прибора к изменению измеряемой величины).

3) Большая точность измерения.

4) Малая чувствительность к внешним магнитным полям.

5) Быстрое успокоение стрелки измерительного механизма.

6) Небольшое потребление электрической энергии.

Недостатки магнитоэлектрических приборов:

а) пригодность для измерения только постоянного тока; б) малая перегрузочная способность; в) высокая стоимость.

Приборы выпускаются в виде амперметров, миллиамперметров, микроамперметров, вольтметров и милливольтметров.

Б

. Электромагнитные приборы (рис. 2).

Их работа основана на взаимодействии магнитного поля, создаваемого измеряемым током, проходящим по неподвижной катушке 1 с узкой щелью, с сердечником 2 в виде лепестка из мягкой стали, который поворачиваясь вокруг оси, может входить в щель катушки. С осью связаны стрелка 3, поршень 4 воздушного успокоителя 5 и спиральная пружина 6, создающая противодействующий момент.

Приближенно можно считать, что сила, втягивающая сердечник в щель катушки, пропорциональна квадрату тока, протекающего по катушке. Поэтому эти приборы имеют неравномерную шкалу, их показания зависят от внешних магнитных полей и имеют малую точность.

Достоинства электромагнитных приборов: простота конструкции, стойкость к перегрузкам, пригодность для работы как на постоянном, так и на переменном токе, возможность изготовления приборов на большие токи, сравнительная дешевизна.

В. Электродинамические и ферродинамические приборы (рис. 3)

Принцип действия их основан на взаимодействии подвижной П и неподвижной Н катушек с токами. Противодействующий момент создают две спиральные пружины. При прохождении тока I1 по неподвижной катушке и тока I2 по подвижной между ними возникает сила взаимодействия, вызывающая поворот подвижной катушки.

При постоянном токе угол поворота подвижной катушки пропорционален произведению токов в катушках, а при переменном токе он пропорционален произведению действующих значений токов в катушках и косинусу угла сдвига фаз между ними, т.е. в первом случае к I1 I2 , а во втором α = к I1 I2 Cos φ.

Приборы этой системы изготовляют в виде амперметров, вольтметров и ваттметров постоянного и переменного тока. При этом у амперметров на ток до 0,5А обе катушки соединены последовательно, а более 0,5А – параллельно. У вольтметров катушки всегда соединены последовательно. У ваттметров катушки не соединяются, а имеют по два наружных вывода. По отношению к приемнику неподвижная (токовая) катушка включается последовательно, а подвижная (напряжения) – параллельно (рис. 4)

Электродинамические приборы имеют высокую точность и могут применятся в цепях постоянного и переменного токов. Однако точность электродинамических приборов меньше, чем магнитоэлектрических, т.к. они имеют меньший вращающий момент и подвержены воздействию внешних магнитных полей. М.О.Доливо-Добровольский предложил вместо воздушной магнитной цепи в электродинамических приборах сделать магнитную цепь из ферромагнитных материалов. Это увеличило вращающий момент и почти исключило влияние внешних магнитных полей на точность показаний приборов. Такие приборы получили название ферродинамические (рис. 5). На рисунке 5 изображены: 1 – неподвижная катушка; 2 – стальной сердечник; 3 – подвижная катушка; 4 – стальной цилиндр, охватываемый катушкой 3.

Ферродинамические приборы применяются в качестве щитовых и самопишущих амперметров, вольтметров, ваттметров, т.к. для последних требуется значительный вращающий момент для преодоления трения о диаграммную бумагу. Точность ферродинамических приборов ниже точности электродинамических.

Г. Индукционные приборы.

Они применяются на переменном токе в качестве ваттметров и счетчиков электрической энергии. Вращающий момент в подвижной части – диске создается в результате взаимодействия переменных магнитных потоков, создаваемые несколькими (двумя) катушками, с токами, индуктированными этими потоками в подвижном диске, вызывая вращение диска в счетчике электроэнергии (нет противодействующей пружины) и поворот на определенный угол в ваттметре (имеется противодействующая пружина).

Достоинства индукционных приборов: малая чувствительность к внешним полям; стойкость к перегрузкам; прочны по конструкции; надежны в работе.

Недостатки индукционных приборов: невысокий класс точности - 2; 2,5; повышенная чувствительность к изменению частоты тока.

Вопрос: Достоинства и недостатки магнитоэлектрических приборов.

Достоинства : 1) Равномерная шкала отсчета измеряемой величины.

2) Высокая чувствительность (отношение перемещения стрелки прибора к изменению измеряемой величины).

3) Большая точность измерения.

4) Малая чувствительность к внешним магнитным полям.

5) Быстрое успокоение стрелки измерительного механизма.

6) Небольшое потребление электрической энергии.

Недостатки:

1) Пригодность для измерения только постоянного тока.

2) Малая перегрузочная способность.

3) Высокая стоимость.

Вопрос: Достоинства электромагнитных приборов.

Достоинства:

1) Простота конструкции.

2) Стойкость к перегрузкам.

3) Пригодность для работы, как на постоянном, так и на переменном токе.

4) Возможность изготовления приборов на большие токи.

5) Сравнительная дешевизна.

Вопрос: Достоинства и недостатки индукционных приборов.

Достоинства:

1) Малая чувствительность к внешним полям.

2) Стойкость к перегрузкам.

3)Прочны по конструкции.

4)Надежны в работе.

Недостатки:

1) Невысокий класс точности - 2; 2,5;

2) Повышенная чувствительность к изменению частоты тока.

Дополнительная:

1. Алиев И.И. Электротехнический справочник. – М.: РадиоСофт, 2000. - 383 с.

2. Маслаков М.Д., Скрипник И.Л. Электротехника и электроника: Задания и методические рекомендации по выполнению контрольной работы для слушателей заочного обучения по специальности 280104.65 - “Пожарная безопасность” / Под общей ред. В.С. Артамонова. СПб.: Санкт – Петербургский университет ГПС МЧС России, 2010. – 23 с.

Приложение 2