- •1). Электрический ток. Сила тока
- •2). Электрическая цепь
- •4). Закон Ома
- •5). Работа и мощность в электрической цепи
- •2. Электрическая цепь постоянного тока. Основные элементы и их условно-графические обозначения. Методы расчета цепей постоянного тока (правила Кирхгофа, метод эквивалентных преобразований).
- •Закон Ома для участка цепи
- •Закон Ома для всей цепи
- •Первый закон Кирхгофа
- •Второй закон Кирхгофа
- •3. Основные электроизмерительные приборы. Способы измерения электрических величин и расчет параметров элементов электрической цепи.
- •4. Основные электроизмерительные приборы. Схемы включения. Расширение пределов измерения (шунты, добавочные резисторы). Особенности работы с многопредельными приборами.
- •5. Классы точности электроизмерительных приборов. Погрешность электрических измерений и способы ее минимизации при выборе измерительного прибора.
- •Погрешности электрических измерений
- •Особенности работы с многопредельными приборами.
- •Основные характеристики (параметры) переменного тока
- •Действующее значение переменного тока
- •Применение комплексных чисел для анализа цепей переменного тока
- •9. Идеальные элементы (резистивный, индуктивный и емкостный) в цепи переменного тока. Определения, основные соотношения и особенности цепи. Понятие об активной, реактивной и полной мощностях.
- •10. Реальная катушка и реальный конденсатор в цепи переменного тока. Определения, основные соотношения и особенности цепи. Понятие об активной, реактивной и полной мощностях.
- •1. Катушка (активно-индуктивный r- l элемент) в цепи переменного тока
- •2. Конденсатор (активно-ёмкостный r- с элемент) в цепи переменного тока
- •11. Последовательная цепь переменного тока, содержащая резистивный, индуктивный и емкостный элементы. Основные соотношения и особенности цепи.
- •12. Расчет последовательной цепи переменного тока. Схема замещения. Резонанс напряжений. Особенности цепи.
- •Явление резонанса напряжений
- •Особенности цепи при резонансе напряжений:
- •13. Расчет параллельной цепи переменного тока. Последовательная эквивалентная схема замещения. Резонанс токов. Особенности цепи.
- •1. Определяются комплексные сопротивления ветвей и токи в ветвях
- •2. Определяются комплексные проводимости и параметры треугольников проводимостей ветвей
- •V1. Построение векторной диаграммы параллельной цепи
- •14. Преимущества трехфазных систем. Трех- и четырехпроводные системы. Основные определения. Соединение фаз потребителя по схеме «Звезда» и «Треугольник» (схемы и основные соотношения).
- •Электрическая схема трёхфазной четырёхпроводной лэп
- •Способы соединения фаз потребителя и режимы работы трёхфазной цепи
- •Соединение фаз потребителя по схеме «звезда» (трёхпроводная система)
- •15. Трехфазные цепи. Основные определения. Соединение фаз потребителя по схеме «Звезда» (основные определения и соотношения). Нейтральный провод. Мощность в трехфазной цепи.
- •Электрическая схема трёхфазной четырёхпроводной лэп
- •Способы соединения фаз потребителя и режимы работы трёхфазной цепи
- •Соединение фаз потребителя по схеме «звезда» (трёхпроводная система)
- •Соединение фаз потребителя по схеме «звезда с нейтралью» (четырёхпроводная система)
- •Мощность трехфазной цепи
- •16. Трехфазные цепи. Основные определения. Соединение фаз потребителя по схеме «Треугольник» (основные определения и соотношения). Мощность в трехфазной цепи.
- •Электрическая схема трёхфазной четырёхпроводной лэп
- •Мощность трехфазной цепи
- •17. Преимущества трехфазных систем. Мощность в трехфазной цепи. Способы измерения активной и реактивной мощности в трехфазных цепях.
- •Мощность трехфазной цепи
- •2. Измерение активной мощности методом двух ваттметров
- •3. Измерение активной мощности методом трёх ваттметров
- •4. Измерение активной мощности с помощью трёхфазного ваттметра
- •1. Измерение реактивной мощности методом одного ваттметра
- •2. Измерение реактивной мощности методом двух и трёх ваттметров
- •Передача электрической энергии и потери мощности в лэп
- •Передача электрической энергии и потери мощности в лэп
- •Мероприятия по снижению реактивной мощности потребителей
- •Передача электрической энергии и потери мощности в лэп
- •Мероприятия по снижению реактивной мощности потребителей
- •Передача электрической энергии и потери мощности в лэп
- •Мероприятия по компенсации реактивной мощности потребителей
- •Определение мощности компенсирующих устройств
- •Особенности поведения ферромагнитных материалов в переменном магнитном поле
- •Явление гистерезиса
- •23. Применение ферромагнитных материалов в электротехнике. Магнитно-мягкие и магнитно-твердые материалы. Потери энергии при перемагничивании ферромагнетиков и способы их снижения.
- •24. Передача электрической энергии и потери мощности в лэп. Цель трансформации напряжения. Устройство и принцип работы трансформатора.
- •25. Режимы работы и кпд трансформатора. Опыты холостого хода и короткого замыкания. Внешняя характеристика трансформатора. Режимы работы трансформатора
- •Кпд трансформатора. Потери мощности и кпд трансформатора
- •Внешняя характеристика трансформатора
- •26. Электрический привод. Структура и преимущества электропривода. Нагрев и тепловой режим работы электродвигателя. Номинальная мощность. Характеристика нагрузочных режимов работы электродвигателя.
- •Структурная схема электропривода
- •Тепловые режимы работы и номинальная мощность двигателя
- •28. Основные характеристики трехфазных асинхронных электродвигателей. Способы пуска и регулирования частоты вращения. Реверсирование и способы электрического торможения асинхронных электродвигателей.
- •1) Прямой пуск
- •2) Пуск ад при пониженном напряжении
- •4. Реверсирование ад (изменение направления вращения)
- •Частотное регулирование ад
- •Полюсное регулирование
- •6. Способы электрического торможения ад
- •1) Торможение противовключением
- •2) Динамическое торможение
- •3) Генераторный (рекуперативный) способ с возвратом ээ в питающую сеть
- •29. Электрический привод. Структура и преимущества электропривода. Электродвигатели постоянного тока, их преимущества и недостатки. Устройство и принцип работы.
- •Структурная схема электропривода
- •Устройство двигателя постоянного тока
- •Принцип работы двигателя постоянного тока
- •Моментная характеристика
- •Механическая характеристика
- •Энергетическая (экономическая) характеристика
- •Пуск двигателей постоянного тока
- •Прямой пуск
- •Пуск дпт при пониженном напряжении
- •Реостатный способ пуска дпт
- •Реверсирование двигателей постоянного тока
- •Регулирование частоты вращения двигателей постоянного тока
- •Полюсный способ
- •Структурная схема электропривода
- •Образование электронно - дырочного перехода
- •Свойства электронно - дырочного перехода при наличии внешнего напряжения Включение электронно - дырочного перехода в прямом направлении
- •Включение электронно-дырочного перехода в обратном направлении
- •33. Блок-схема полупроводникового выпрямителя. Одно – и двухполупериодные выпрямители. Электрические схемы и осциллограммы.
Особенности поведения ферромагнитных материалов в переменном магнитном поле
В большинстве электротехнических установок ферромагнитные материалы (ФММ) работают в переменных магнитных полях и при этом подвергаются периодическому (циклическому) перемагничиванию.
Явление гистерезиса
При помещении образца ферромагнитного материала в переменное магнитное поле происходит циклическое перемагничивание ФММ, которое сопровождается периодической переориентацией магнитных полей доменов и частичным разрушением доменной структуры ферромагнетика. При этом вследствие запаздывания (инерцией) структурных изменений в образце ФММ изменение магнитной индукции В также будет запаздывать от изменения напряженности внешнего магнитного поля Н.
Явление запаздывания изменений магнитной индукции В от изменений напряженности магнитного поля Н называется магнитным гистерезисом.
Явление гистерезиса объясняется инерцией изменений ориентации магнитных полей и структуры доменов ферромагнитных материалов.
Полученный график показывает, что зависимость намагниченности ферромагнитного материала (магнитная индукция) зависит не только от величины напряженности внешнего магнитного поля, но и от предшествующего магнитного состояния материала, которое определяется гистерезисными свойствами ферромагнетика.
Замкнутая кривая намагничивания ферромагнетика abecdfa , графически представляющая в координатах В(Н) один цикл перемагничивания, называется петля гистерезиса.
При циклическом перемагничивании ФММ вследствие периодического разрушения структуры при переориентации магнитных доменов, т.е. вследствие явления гистерезиса, происходит поглощение части энергии внешнего магнитного поля и преобразование её тепло – тепловые потери мощности на гистерезис.
Явление вихревых токов (токи фуко)
Вихревыми или индукционными токами называют контурные (замкнутые) электрические токи, возникающие вследствие вихревых ЭДС самоиндукции в проводящем теле (среде) при изменении магнитного потока
По закону электромагнитной индукции при всяком изменении магнитного потока в окружающем объеме наводятся вихревые ЭДС, величина которых будет пропорциональна скорости изменения магнитного потока:
Если образец из электропроводящего материала (Al, Cu, ФММ) поместить в переменное магнитное поле, то под действием индуцированных вихревых ЭДС в его объеме возникают вихревые токи, величина которых будет пропорциональна электропроводности материала.
Вихревые токи в соответствии с принципом Ленца обладают размагничивающим действием на основной поток, а также вызывают объёмный нагрев материала (джоулевы потери i2R), на что будет расходоваться часть энергии внешнего магнитного поля - тепловые потери мощности на вихревые токи.
Направление индукционной ЭДС и вихревых токов зависит от направления магнитного потока и характера его изменения, т.е. увеличения магнитного потока магнитного потока или его уменьшения .
Потери мощности на вихревые токи определяются по упрощённой эмпирической формуле:
, - опытный коэффициент; G – масса магнитопровода; f – частота перемагничивания; В – магнитная индукция, откуда следует, что потери мощности на вихревые токи пропорциональны квадрату магнитной индукции: ΔP вт ~ B2 .
Таким образом, при работе в переменных магнитных полях в ФММ вследствие явлений гистерезиса и вихревых токов происходит преобразование части энергии внешнего магнитного поля в тепловую - возникают тепловые потери мощности – тепловые потери в стали (сердечнике, магнитопроводе) ΔPс .
1. Для снижения потерь на гистерезис при изготовлении магнитопровода (сердечника) используют специальные магнитно- мягкие материалы (с узкой петлёй гистерезиса);
2. Для снижения потерь на вихревые токи:
2.1. - магнитопровод (сердечник) изготовляется не сплошным, а шихтованным, т.е. набирается из тонких изолированных пластин электротехнической стали толщиной 0,35 - 0,5 мм;
2.2. - в качестве материала магнитопровода используются электротехнические стали с повышенным удельным сопротивлением - кремнистые стали с содержанием кремния около 4% .
Применение ферромагнитных материалов в качестве сердечников (магнитопроводов) в различных электротехнических устройствах обеспечивает получение сильного магнитного поля и концентрацию магнитного потока, что при прочих равных условиях позволяет повысить мощность и экономичность электрических машин, аппаратов и другого электротехнического оборудования.
Кроме того, для повышения экономичности электротехнических устройств, работающих в цепях переменного тока, необходимо принять все меры к снижению потерь мощности в магнитопроводе, возникающих вследствие явлений гистерезиса и вихревые токи.