Электрические цепи постоянного и однофазного переменного тока

↑

▷ Содержание

Стр 1 из 4Следующая ⇒

Нижний Новгород

2011

Электрические цепи постоянного и однофазного переменного тока

    Rн = Rвн;      Р=max;

        КПД = 0,5

R=ρℓ/S -сопротивление

G=1/R. – проводимость

R-(Oм); G –(См)

    C – емкость (Ф)

  L – индуктивность (Гн)

Ψ=Li- потокосцепление (Вб)

  i =Im sin(ωt + Ψi)

I=Im / √2;  U=Um / √2,

Uср=2Um/π

Только в цепях синусоидального тока

Нагрузка несимметричная

Нейтральный провод отсутствует

Напряжение смещения нейтрали

Фазные напряжения

Ùа= ÙА – ÙNn;  

Ùв= ÙВ – ÙNn; 

Ùс= ÙС – ÙNn;   

Линейные токи

Ток в нейтрали

Есть нейтральный провод

Uф=Uл / √3  

Нагрузка симметричная

Нейтральный провод не нужен.

Роль нейтрального провода

Нейтральный провод позволяет при несимметричной нагрузке получить симметричные фазные напряжения.

Соединение потребителей энергии в треугольник

       Uф=Uл      

Нагрузка несимметричная

Фазные токи

Линейные токи

Нагрузка симметричная

Фазные токи

Линейные токи

Мощности

Активная мощность

Средняя мощность за период

Р=UIcosφ (Вт)

Реактивная индуктивная мощность

Амплитуда мгновенной индуктивной мощности.

Ферромагнитнитное вещество

   µ >> 1

Неферромагнитнитное вещество

   µ ≈ 1

Закон Кирхгофа для магнитных цепей

      ∑ Ф к = 0

Закон полного тока

Закон Ома для магнитных цепей

I W = Ф (Rµ + Rµ0)

Магнитное сопротивление стали

Rµ  = ℓс / µ µ0 S

Магнитное сопротивление зазора

Rµ0 = δ / µ0 S

Напряженность магнитного поля в зазоре

Сила притяжения электромагнита

Магнитные цепи с переменной МДС

При синусоидальном напряжении

1) Магнитный поток синусоидальный.

Фm = Um / ωW

2) Поток  отстает  по       фазе  от  напряж. на π / 2.

Уравнение трансформаторной ЭДС

E = 4,44 f W Фm

При увеличении зазора δ уменьшается сопротивление катушки и увеличивается ток.

Нелинейные цепи

Rст ≡ tg α – статическое сопротивление

Rд ≡ tg β – динамическое сопротивление

Цепи с магнитной связью

Мосты переменного тока

Условие равновесия моста

Линия без искажения

Форма сигнала в начале и в конце линии одинакова

Условие такой линии

Коэфф. затухания

Коэфф. фазы

Волновое сопротивление

Линия без потерь

Отсутствует затухание

Условие такой линии

r = 0; g = 0.

Режим согласования

Условия возникновения стоячих волн

ЗАДАЧИ

Цепи постоянного тока

В методе 1 и 2 законов Кирхгофа

Количество уравнений равно числу ветвей.

Цепи синусоидального тока

ТРАНСФОРМАТОРЫ

Коэффициент трансформации

Основные уравнения

Магнитный поток трансформатора практически не зависит от нагрузки (от тока)

Потери в трансформаторе

ΔР = ΔРст + ΔРм

Потери в стали (в магнитопроводе)

ΔРст = ΔРг + ΔРвт

ΔРг – потери на гистерезис

ΔРвт – потери на вихревые токи

Как уменьшить ΔРг?

Магнитопровод вып. из магнитомягкой стали.

Как уменьш. ΔРвт?

Магнитопровод вып. шихтованным.

Потери в меди (в обмотках)

Как опред. ΔР?

ΔРст – из опыта хх

ΔРмн – из опытс кз

ΔРст – постоянные(не зависят от тока)

ΔРм - переменные

Ток короткого замыкания

Напряжение короткого замыкания

Потеря напряжения

Внешняя характеристика

Коэффициент нагрузки

КПД трансформатора

Трехфазный трансформатор

Y/Y – 12; Y/Δ – 11

12 и 11 – группы соедин.

Автотрансформатор

Область применения К<2.

Трансформатор, у которого обм. НН является частью обм. ВН.

Асинхронные двигатели

Частота вращения ротора

     nр < n0

nр = n0 (1 – s)

Скольжение

Частота тока ротора

     f2 = s f1

Напряжение обм. статора

ЭДС обм. ротора

  E2 = s E2к             E2к – ЭДС неподвижного ротора

Магнитный поток АД

Ток ротора

Инд. сопрот. обм. ротора

Число пар полюсов обмоток статора и ротора

Электромагнитный момент АД

Как момент зависит от напряжения сети?

Момент АД пропорционален квадрату напряжения сети.

Пусковой момент        (при s = 1)

Механическая характеристика АД

Критическое скольжение

(когда М=max)

Максим.момент

(+) – двиг, (-) - генератор

Момент неявнополюсной СМ

Как зависит момент от напряж. сети?

Момент пропорционален напряжению сети

Механическая характеристика СД (абс. жесткая)

Пусковой момент СД

        Mп = 0

Пуск СД

Применяется асинхронный пуск (на роторе кроме обм. возбуждения имеется еще беличья клетка)

U-образные характеристики СД

Угловая характеристика СД

Тахогенераторы

(для измерения скорости вращения валов)

 ГПТ независ. возб., вкл. на вольтметр.

Основы электропривода (ЭП)

Что включает ЭП?

ЭД + ред. + мех. + сист. упр. ЭД

Уравнение моментов

Маховый момент

Мощность

Основные режимы работы ЭП

1) Продолжительный (S=1)

2) Кратковременный (S=2)

3) Повторно-кратковременный (S=3)

Превышение температуры      

   τ = θ – θ0      

Продолжительность включения

Метод эквивалентного момента

Выбранный эл. двигатель проверяют

1) По максим. моменту

Мm=λМн; Мm>Мсm

2) По пуск. моменту

Мп=Кп Мн; Мп>Мс нач

Метод эквив. момента при повт.-кратковрем. режиме

Как опред.мощн. дв. при повт.-кратковр. режиме?

Биполярные транзисторы (БТ)

3-х электродные приборы с 2-мя р-п переходами

Какие бывают БТ?

База (б)

Средний слой

Эмиттер (э)

Наружн. слой, явл. источн. носит. заряда

Коллектор (к)

Наружн. слой, принимающий заряды.

Полевые транзисторы (ПТ)

Униполярные транзисторы.

Канал

Центральная область

Исток (И)

Электрод, из кот. в канал входят заряды.

Сток (С)

Электрод, через который заряды уходят из канала.

Затвор (З)

Электрод для регулирования поперечного сечения канала

ПТ с управляемым р-п переходом

МОП  (МДП)

ВАХ ПТ

Тиристоры (Т)

Прибор с 3-мя или более р-п переходами

Диодные Т

Триодные Т

Мостовые В

Макс. обр. напряжение на диоде

Uобр m = Uл

Выпрямленное напряж.

   U0 = 2,34 Uф

Коэффициент пульсации

Сглаживающие фильтры

Емкостные, индуктивные и смешанные.

Коэффициент сглаживания

Управляемые выпрямители (можно регулировать напряжение)

В схемах вместо диодов – тиристоры.

Выпрямленное напряжение

Инверторы (И)

1-ведомые сетью

2-автономные

Преобразуют постоянный ток в переменный.

Инверторы ведомые сетью

Работают на сеть, в которой имеется источник переменной ЭДС

Автономные инверторы

1-инверторы тока

2-инверторы напряжения

Инверторы тока

Источник раб. в режиме ист. тока (большое внутр. сопр.)

Инверторы напряжения

Источник раб. в реж. ист. ЭДС  (малое внутр. сопр.)

. Усилители (У)         (напряж., тока и мощн.)

Усилители напряжения

УНТ, УНЧ,УВЧ, импульсные У, избирательные У

Усилитель напряжения с общим эмиттером

(входные и выходные напряжения)

Параметры усилителя напряжения

Температурная стабилизация усилителя напряжения

За счет отрицательной обратной связи

Усилители мощности (УМ)

Однотактные УМ

Режим А (η=0,5)

Двухтактные УМ

Режим В (η=0,8)

Оптроны

Преобразуют эл. сигналы в оптические и передают их фотоэл. преобразователям.

Электронные генераторы гармонических колебаний (ЭГ)

Преобраз. энергию пост. тока в эл. магн. колебания синусоид. формы.

По способу возбуждения различают ЭГ

1-с независимым возб.

2-с самовозбужд. (автогенераторы)

Различают

1-LC - автогенер. (ВЧ)

2-RC - автогенер. (НЧ)

Режим работы

Обычно режим С

Условие самовозбуждения

Электронный ключ

Режимы работы

1-режим отсечки

2-режим насыщения

Асинхронный RS - триггер

Синхронный RS - триггер

D – триггер (Q=1, если D=1 и С=1)

Т – триггер (счетный)

С каждым импульсом переход 0 – 1 и 1 – 0.

JK – триггер (универсальный)

Регистры

Выполняют запись и хранение дискретного «слова».

Компаратор

Предназначен для сравнения двух напряжений

Релаксационные генераторы (РГ)

Используются для получения прямоугольных импульсов.

Режимы работы

1-Автоколебаний

2-Ждущий

3-Синхронизации

Режим автоколебаний

(Мультивибраторы)

Два состояния квазиравновесия. Переход из олного в др. без внешнего воздействия.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ

Измерения

Определение значений физической величины опытным путем.

Эл. измерительный прибор

Средство эл. измерений

Различают приборы

Аналоговые и цифровые

Аналоговые приборы

Показания являются непрерывными функциями измеряемых величин.

Цифровые приборы

Показания представлены в цифровой форме.

По методам измерений различают

Приборы непосредственной оценки и приборы сравнения.

Диапазон измерения

Область значений измеряемой величины Х, для которой нормированы допустимые погрешности.

Чувствительность S аналогово прибора

Шкала прибора равномерная

Порог чувствительности

Наименьшее изменение входной величины X, способное вызвать заметное изменение показаний приборов.

Различают погрешности измерения

1) По источнику измерения – методические и инструментальные.

2) По взаимной корреляции значений - систематические, прогрессирующие и случайные.

3) По форме нормирования – абсолютные, относительные и приведенные.

Абсолютная погрешность

Относительная погрешность

Приведенная погрешность

Класс точности

Приведенная погрешность в процентах.

Например,

Измерение напряжения.

Для расширения пределов измерения используется доб.сопр.

Измерение активноймощности с помощью ваттметра.

Тензорезистор

Индуктивный пребразователь.

Измерение перемещений, неразрушающего контроля и др.

Емкостный преобразователь.

Измерение перемещений, уровня жидкостей и др.

Реостатный преобразователь

Измерение перемещений, уровня жидкостей и др.

Пуск АД с кз ротором

Прямой

Для уменьшения пускового тока – пуск

1-реакторный

2-автотрансформаторный

3-перекл. обмотки статора с треуг. на звезду

Пуск АД с фазным ротором

Реостатный (реостат в цепи обм. ротора)

Синхронные двигатели

Статор синхронной машины

Не отличается от статора асинхронной

Ротор синхр. машины

1-явнополюсный

2-неявнополюсный

                            СТР.7

Двигатель паралл. возбужд.

Механич. хар-ка

Ω = f (М)

(прямая линия, имеющая наклон)  

Пуск ДПТ

При пуске Rв = 0.

1) Прямой

2) Реостатный (реостат в цепи якоря)

3) Пуск с помощью спец. агрегата (см. сист. Г-Д)

С помощью ГПТ или УВ уменьшают напряжение.

Регул. скорости ДПТ

1) Реостатное            ( Rр = var)              

2) Полюсное             ( Ф = var)

3) Якорное              (U = var)

Система Г-Д.

Реверс ДПТ

М = с Ф I

Переключают либо обм. якоря, либо обм. возбуждения.

Тормозные режимы ДПТ

1) Рекуперативный

2) Противовключения

3) Динамич. торможения

Двигатель послед. возбужд.

Iв = Iя; Ф = f (Iя)

Момент

Мех. хар-ка (переменной жесткости)                   (при М=0  Ω → ∞)              

Область применения

В основном – транспорт.

                       СТР.8

ЭЛЕКТРОНИКА

Основное свойство р-п перехода

Свойство односторонней проводимости.

Полупроводниковые приборы

Резисторы, диоды, биполярные транзисторы, полевые транзисторы, тиристоры, микросхемы, фотоэлектрич. приборы, комбинир. приборы.

П /п резисторы

Линейные

Терморезисторы

Варисторы

Тензорезисторы

Фоторезисторы

П /п диоды

Плоскостн. и точечные

Выпрямительные

Стабилитроны

Туннельные

Обращенные

Варикапы

Светодиоды

Фотодиоды

Фотоэлементы

ВАХ выпрямительного диода

                           СТР.9

ВАХ тиристора

Выпрямители (В)

Управляемые и неуправляемые, однофазные и многофазные.

Выпрямители

1-мостовые

2-с выводом средней точки трансформатора

Выпрямленный ток

I0 = 2Im / π

Действ. значение тока

I = Im / √2

Эффективность

ηm = 81,2 %

Коэффициент пульсации

Выпрямленное напряж.

   U0 = 0,9 U

Трехфазные В

1-с нейтр. выводом

2-мостовые

Усилители постоянного тока

Частота – доли Гц

Амплитудно-частотная хра-ка

Требования к УПТ

1) В отс.Uвх должно отс. Uвых

2) При измен. знака Uвх изм. знак Uвых.

3) Напряж. нагрузки пропорционально входному.

Дрейф нуля

Входное напряжение ноль, выходное не равно нулю.

Дифференциальные УПТ

Работают по принципу электрического моста

Логические элементы (ЛЭ)

Логические функции

Элементы

ИЛИ ИЛИ-НЕ

Элементы

   И       И-НЕ

Элемент НЕ

Триггеры (Тр)

Асинхронные и синхр.

Асинхронные (Тр)

Синхронные (Тр)

Различают (Тр)

Ждущий режим

(Одновибраторы)

Режим синхронизации

Система команд

Команда

Формат команды

Система команд

Программа

Климатические условия (КУ)

Нормальные КУ