Применение

Электронные ключи

Управляемые выпрямители

Преобразователи (инверторы)

Регуляторы мощности (диммеры)

Билет 6

1. Сопротивление r однородного проводника постоянного сечения зависит от свойств вещества проводника, его длины и сечения следующим образом:

где ρ — удельное сопротивление вещества проводника, L — длина проводника, а S — площадь сечения. Величина, обратная удельному сопротивлению называетсяудельной проводимостью. Эта величина связана с температурой формулой Нернст-Эйнштейна:

Где

T — температура проводника; D — коэффициент диффузии носителей заряда; Z — количество электрических зарядов носителя;e — элементарный электрический заряд;C — Концентрация носителей заряда;  — постоянная Больцмана.Следовательно, сопротивление проводника связано с температурой следующим соотношением:

Сопротивление также может зависеть от параметров   и  , поскольку сечение и длина проводника также зависят от температуры.

1. Явление сверхпроводимости используется для получения сильных магнитных полей, поскольку при прохождении по сверхпроводнику сильных токов, создающих сильные магнитные поля, отсутствуют тепловые потери. Однако в связи с тем, что магнитное поле разрушает состояние сверхпроводимости, для получения сильных магнитных полей применяются т. н. сверхпроводники II рода, в которых возможно сосуществование сверхпроводимости и магнитного поля. В таких сверхпроводниках магнитное поле вызывает появление тонких нитей нормального металла, пронизывающих образец, каждая из которых несёт квант магнитного потока. Вещество же между нитями остаётся сверхпроводящим. Поскольку в сверхпроводнике II рода нет полного эффекта Мейснера, сверхпроводимость существует до гораздо больших значений магнитного поля H_c2.

 Однофазный трансформатор применяется в однофазной цепи переменного тока. Трансформатор состоит: из замкнутого сердечника, собранного из листовой трансформаторной стали, на котором располагаются две или несколько обмоток - изолированного провода. Обмотки, подключаемые к источнику тока, называется первичной, а обмотка, с которой снимается напряжение - вторичной. У трехобмоточного трансформатора имеются две вторичные обмотки, что дает возможность получить два различных напряжения. Сердечник делается из листов электротехнической стали толщиной 0,35 мм - 0,5 мм и служит магнитопроводом трансформатора. Для уменьшения вихревых токов, а следовательно, и потерь в стали листы сердечника изолируются лаком. В зависимости от формы сердечника однофазные трансформаторы бывают стержневые и броневые. В стержневом трансформаторе магнитопровод имеет форму замкнутого прямоугольника (рис.3.1), а первичная и вторичная обмотка надеты на оба стержня; причем одна половина обмотки - на одном стержне, а другая половина - на другом. Обмотка с меньшим числом витков толстого провода размещается ближе к сердечнику и обозначается на схемах НН (низшее напряжение), поверх нее наматывается обмотка с большим числом витков толстого провода и обозначается на схемах ВН (высшее напряжение). Намотка обмоток на обоих стержнях проводиться так, чтобы их магнитные потоки складывались, т. е. если в обмотке на первом стержне намотка идет по часовой стрелке, то на второй против.

 Рис.3.1. Устройство однофазного трансформатора. а)стержневого типа, б)броневого типа.

В броневом трансформаторе первичные вторичные обмотки находятся на стержне магнитопровода, который разветвляется и охватывает обмотки. Обмотка броневого трансформатора выполняется так же, как и стержневого, или в виде дисковой катушки, где чередуются диски высшего и низшего напряжения. Принцип действия трансформатора основан на явлении электромагнитной индукции. Если в первичную обмотку с числом витков N1, подавать переменный ток I1 напряжением U1 от какого-либо источника (рис.3.2), то под действием этого тока, намагничивающей силе I1?N1, в магнитопроводе образуется переменный магнитный поток, который сцеплен с обеими обмотками и в них индуктирует ЭДС.Классификация трансформаторов напряжения Трансформаторы напряжения различаются: а) по числу фаз — однофазные и трехфазные; б) по числу обмоток — двухобмоточные и трехобмоточные; в) по классу точности, т. е. по допускаемым значениям погрешностей; г) по способу охлаждения — трансформаторы с масляным охлаждением (масляные), с естественным воздушным охлаждением (сухие и с литой изоляцией); д) по роду установки — для внутренней установки, для наружной установки и для комплектных распределительных устройств (КРУ).

Билет 8

Режим холостого хода (и нагрузка не подключена)

I2=0 K=U1/U2=I2/I1 I1=min U1=E1 U2=E2

В режиме холостого хода определяют магнитные потери, т.к Эл. Потери P=0Если предположить что потерь нет и учитывая , что P1=U1*I1 P2=U2*I2 , то U1/U2=I2/I1 = Коэффициент трансформации

Потери трансформатора При работе трансформатора имеет место электр.( в обмотках) и магнитн. ( в сердечнике ) потери Мощность электр потерь обусловлено нагревом проводов и опред по формуле:

Причина магнитных потерь систематическое перемагничивание сердечника переменным магн полем Два вида потерь

Различают 3 работы эл цепей: Номинальный ( рабочий режим) – режим при котором параметры цепи соответсвуют паспортным данным Холостого хода – Режим при котором нагрузка к источнику питания не подключаеться

Короткого замыкания- Характеризуеться тем что напряжение на внешних зажимах равно 0 и соответствует случаю, когда сопротивление внешнего участка цепи равно 0 или отсутствует

Мощность- величина которая показывает какая работа совершаеться за еденицу времени P=A/t , P=Вт. Электрическая цепь- савокупность устройств предназначенные для получения, преобразования, передачи, электрической энергии

Билет 9

Предохранитель — электрический аппарат, выполняющий защитную функцию. Предохранитель защищает электрическую цепь и её элементы от перегрева и возгорания при протекании тока высокой силы. В цепи обозначается буквами «FU» (международное обозначение, от слова англ. Fuse) или «Пр» (обозначение в СССР) и прямоугольником со сплошной линией в центре.

Обычно, предохранители бывают плавкими (одноразовыми). Для защиты электрических цепей устройствами неоднократного срабатывания обычно применяются автоматические выключатели. В низковольтных цепях также применяются самовосстанавливающиеся предохранители.

Плавкие предохранители.

Плавкий предохранитель обычно представляет из себя стеклянную или фарфоровую оболочку, на основаниях которой располагаются контакты, а внутри находится тонкий проводник из относительно легкоплавкого металла. Определённой силе тока срабатывания соответствует определённое поперечное сечение проводника. Если сила тока в цепи превысит максимально допустимое значение, то легкоплавкий проводник перегревается и расплавляется, защищая цепь со всеми её элементами от перегрева и возгорания.

Плавкие предохранители имеют следующую маркировку:

Сила тока Цвет чеки Максимальная мощность (сеть 220 В)

6А Зелёный 1200 Ватт

10А Красный 2000 Ватт

16А Серый 3200 Ватт

20А Синий 4000 Ватт

26А Жёлтый 5200 Ватт

Лампы накаливания снабжают плавкими предохранителями для предотвращения перегрузки питающей цепи в случае возникновения электрической дуги в момент перегорания лампы. Предохранителем в лампе служит участок одного из вводных проводников, расположенных в цоколе лампы. Этот участок имеет меньшее сечение по сравнению с остальной длиной провода; в лампах с прозрачной колбой это можно заметить, рассматривая лампу на просвет. Для 220-вольтовых бытовых ламп предохранитель обычно рассчитан на ток 7 А.

Тепловое реле

Тепловые реле - это электрические аппараты, предназначенные для защиты электродвигателей от токовой перегрузки. Наиболее распространенные типы тепловых реле - ТРП, ТРН, РТЛ и РТТ.

Принцип действия тепловых реле

Долговечность энергетического оборудования в значительной степени зависит от перегрузок, которым оно подвергается во время работы. Для любого объекта можно найти зависимость длительности протекания тока от его величины, при которых обеспечивается надежная и длительная эксплуатация оборудования. Эта зависимость представлена на рисунке (кривая 1).

При номинальном токе допустимая длительность его протекания равна бесконечности. Протекание тока, большего, чем номинальный, приводит к дополнительному повышению температуры и дополнительному старению изоляции. Поэтому чем больше перегрузка, тем кратковременнее она допустима. Кривая 1 на рисунке устанавливается исходя из требуемой продолжительности жизни оборудования. Чем короче его жизнь, тем большие перегрузки допустимы.

Время-токовые характеристики теплового реле и защищаемого объекта

При идеальной защите объекта зависимость tср (I) для теплового реле должна идти немного ни-же кривой для объекта.

Для защиты от перегрузок, наиболее широкое распространение получили тепловые реле с биметаллической пластиной.

Биметаллическая пластина теплового реле состоит из двух пластин, одна из которых имеет больший температурный коэффициент расширения, другая — меньший. В месте прилегания друг к другу пластины жестко скреплены либо за счет проката в горячем состоянии, либо за счет сварки. Если закрепить неподвижно такую пластину и нагреть, то произойдет изгиб пластины в сторону материала с меньшим. Именно это явление используется в тепловых реле.

Широкое распространение в тепловых реле получили материалы инвар (малое значение a) и немагнитная или хромоникелевая сталь (большое значение a).

Нагрев биметаллического элемента теплового реле может производиться за счет тепла, выделяемого в пластине током нагрузки. Очень часто нагрев биметалла производится от специального нагревателя, по которому протекает ток нагрузки. Лучшие характеристики получаются при комбинированном нагреве, когда пластина нагревается и за счет тепла, выделяемого током, проходящим через биметалл, и за счет тепла, выделяемого специальным нагревателем, также обтекаемым током нагрузки.

Прогибаясь, биметаллическая пластина своим свободным концом воздействует на контактную систему теплового реле.

Нагревание проводов.

Закон Джоуля — Ленца — физический закон, дающий количественную оценку теплового действия электрического тока. Открыт в 1840 году независимо Джеймсом Джоулем и Эмилием Ленцом.

В словесной формулировке звучит следующим образом[1]

Мощность тепла, выделяемого в единице объёма среды при протекании электрического тока, пропорциональна произведению плотности электрического тока на величину электрического поля

Математически может быть выражен в следующей форме:

где w — мощность выделения тепла в единице объёма, — плотность электрического тока, — напряжённость электрического поля, σ — проводимость среды.

Закон также может быть сформулирован в интегральной форме для случая протекания токов в тонких проводах[2]:

Количество теплоты, выделяемое в единицу времени в рассматриваемом участке цепи, пропорционально произведению квадрата силы тока на этом участке и сопротивлению участка

В математической форме этот закон имеет вид ,

где dQ — количество теплоты, выделяемое за промежуток времени dt, I — сила тока, R — сопротивление, Q — полное количество теплоты, выделенное за промежуток времени от t1 до t2. В случае постоянных силы тока и сопротивления: .

Опыт холостого хода - это определение реальных параметров элементов для используемых в расчетах схем замещения обычно активных двухполюсников, а именно при отсутствии внешней цепи можно определить величину ЭДС, так как из формулы закона Ома для полной цепи при сопротивлении внешнего участка стремящегося к бесконечности величина напряжения на клеммах реального элемента напряжение стремится к ЭДС, но следует учитывать соотношение внутреннего и внешнего сопротивлений внешнее сопротивление должно быть много больше внутреннего сопротивления источника, а на переменном токе следует учитывать реактивные составляющие сопротивления измерительного прибора.Целью этого опыта и является определение параметра ЭДС генератора для схемы замещения. Частный случай этого опыта проводится для трансформаторов переменного тока большой мощности, когда трансформатор вырождается из шестиполюсника в трехполюсник для трехфазного тока и из четырехполюсника в двухполюсник однофазного. Определяются следующие параметры: индуктивность рассеяния, реактивное сопротивление и модуль полного сопротивления первичной обмотки. Опыты холостого хода характеризует работу силового трансформатора в предельном режиме при отсутствии нагрузки (I2= 0).Опыт коро́ткого замыка́ния — определение параметров элементов схемы замещения, используемой при расчете реальных схем, в частности, активных двухполюсников. В опыте короткого замыкания сопротивление внешней цепи полагают гораздо меньшим, чем внутреннее сопротивление источника. Исходя из закона Ома для полной цепи , при сопротивлении внешней цепи , сила тока I достигает максимального значения. В случае переменного тока следует учитывать реактивные составляющие сопротивления измерительного прибора.Целью этого опыта и является определение параметра тока генератора для схемы замещения.Частный случай этого опыта проводится для трансформаторов переменного тока большой мощности, когда трансформатор вырождается из шестиполюсника в трехполюсник для трехфазного тока и из четырехполюсника в двухполюсник однофазного. Опыт короткого замыкания характеризует работу силового трансформатора в предельном режиме нагрузки при номинальном токе вторичной обмотки (I2=I2n)

КПД трансформатора: , При изменении нагрузки КПД трансформатора достигает max когда постоянные потери в сердечнике сравняются с переменными потерями в обмотке.

Билет 13

Если внести проводник с током в магнитном поле (рис. 86, а), то в результате сложения магнитных полей магнита и проводника произойдет усиление результирующего магнитного поля с одной стороны проводника (на чертеже сверху) и ослабление магнитного поля с другой стороны проводника (на чертеже снизу).Ш резуль­тате действия двух магнитных полей произойдет искривление Сила, действующая на про­водник с током, помещенный в магнитное иоле, называется электромагнитной силой. Направление этой си­лы можно определить по «правилу левой руки»: если левую руку расположить в магнитном поле так, чтобы магнитные линии, выходящие из северного полюса, как бы входили в ладонь, а четыре вытянутых пальца совпадали с направлением тока в проводнике, то большой отогнутый палец руки покажет направление действия силы (рис. 87).Из рис. 88 видно, что на­правление силы, действующей на проводник, можно изменить,либо меняя полюсы и изменяя этим направление магнитного поля, либо меняя  направление тока  в  проводнике.Если же поменять направление поля и направление тока в про­воднике одновременно, то направление силы, действующей на про­водник, не изменится.Сила F, действующая на проводник с током, помещенный в маг­нитное поле (рис. 89), зависит от величины магнитной индукции В, величины тока I в проводнике, активной длины проводника l и синуса углаαмежду вектором индукции и направлением тока в проводнике:

Для прямолинейного проводника с током, помещенного перпенди­кулярно к направлению магнитного поля, сила, действующая на проводник, будет равна

так как в этом случае    Вышеприведенная формула является выражением закона элек­тромагнитных сил. Электромагнитные силы, действующие на проводники с током, которые распо­ложены в магнитном поле, исполь­зуются в различных электродвига­телях для получения вращающего момента, иными словами, для пре­образования электрической энер­гии в механическую. В электриче­ских генераторах (т. е. машинах, преобразующих механическую энергию в электрическую) эти силы создают тормозящий (противодей­ствующий) момент, который пре­одолевается первичным двигате­лем, приводящим в движение ге­нератор.Электромеханические     воздей­ствия магнитного поля на проводники с током используются также в магнитоэлектрических измери­тельных приборах, применяемых в цепях постоянного тока.Обе эти силы - электрическая и магнитная - настолько тесно связаны, что их нельзя отделить друг от друга: они действуют одновременно. А так как большей частью приходится иметь дело с движущимися зарядами, то действующие между ними силы нельзя назвать ни электрическими, ни магнитными. Их называют электромагнитными силами. Откуда же берется «электрический заряд», который у тела может быть, а может и не быть? Любое тело состоит из молекул и атомов. В свою очередь атомы, хотя они и чрезвычайно малы (несколько стомиллионных долей сантиметра), состоят из еще меньших частиц - атомного ядра и электронов. Вот они-то, ядра и электроны, обладают электрическими зарядами. Ядро имеет положительный заряд, электроны - отрицательный. В нормальных условиях в атоме столько электронов, что их общий отрицательный заряд в точности равен положительному заряду ядра, так что атом в целом как бы не имеет заряда. Он, как говорят, электрически нейтрален. Тогда и тела, составленные из таких нейтральных атомов, электрически нейтральны. Между такими телами нет электрических сил взаимодействия. Заряды, имеющиеся в одном теле, практически не взаимодействуют с зарядами другого тела. Зато в одном и том же твердом (или жидком) теле соседние атомы настолько близко расположены один к другому, что силы взаимодействия между зарядами, из которых они состоят, весьма значительны. Силы взаимодействия атомов зависят от расстояний между ними. Зависимость эта сложная и до сих пор еще точно неизвестна. Но достоверно установлено, что силы взаимодействия между атомами могут изменять свое направление при изменении расстояния между ними. Если расстояние между атомами очень мало, то они отталкиваются друг от друга. Но если расстояние между ними увеличить, то вместо сил отталкивания между атомами начинают действовать силы притяжения. При некотором расстоянии между атомами силы притяжения и силы отталкивания становятся одинаковыми. Естественно, что на таких именно расстояниях атомы и располагаются друг относительно друга (в твердом теле и жидкости). Заметим, что расстояния эти очень малы. Они приблизительно такие же, как и размеры самих атомов.Если растянуть тело, то расстояние между атомами несколько увеличится и между ними начнут действовать силы притяжения. Эти силы сообщат атомам ускорения и заставят их снова сблизиться до прежнего расстояния. Наоборот, если тело сжать и тем самым сблизить атомы, появятся силы отталкивания, которые заставят атомы снова разойтись и занять прежние места. Таким образом, при растяжении или сжатии тела в нем возникают электрические по своей природе силы, которые восстанавливают прежние размеры тела. Такие восстанавливающие силы возникают также, когда тела сгибают (рис. 1) или скручивают (рис. 2), потому что и в этих случаях изменяется взаимное расположение атомов. Растяжение и сжатие, изгиб и кручение называют деформациями тел. Следовательно, при всякой деформации тела возникает сила, которая возвращает тело в то состояние, в котором оно было до деформации.

Правило левой руки используется для определения направления силы Ампера, а также силы Лоренца. Это правило удобно для запоминания, поскольку является достаточно простым и наглядным.  Формулировка этого правила звучит так:  Если поместить ладонь левой руки так чтобы вытянутые четыре пальца указывали направление тока, а силовые линии внешнего магнитного поля входили в открытую ладонь, то отставленный на 90 градусов большой палец будет указывать направление силы.

Рисунок 1 — Иллюстрация к правилу левой руки Можно привести некоторое дополнение к данному правилу. Например, если правило левой руки применяется для определения направления силы, которая будет действовать на электрон или отрицательно заряженный ион. Которые будут двигаться в магнитном поле. Нужно обязательно помнить о том, что направление, в котором движется электрон, является противоположным направлению движения тока. Поскольку так исторически сложилось, что направление движения тока принято от положительного электрода к отрицательному.  А электроны движутся по проводнику от отрицательного полюса к положительному.  В заключении можно сказать что применение различных визуальных методов значительно упрощает запоминание того или иного правела. Ведь значительно проще вспомнить картинку, чем сухой текст.

2.Измерение тока Для измерения тока в цепи служат амперметры, включаемые последовательно в цепь, где производится определение величины тока. Чтобы ток в цепи при включении амперметра не изменился, необходимо сопротивление его обмотки делать очень малым. Для этого обмотку амперметра делают из небольшого числа витков толстой проволоки. Чтобы расширить пределы измерения амперметра, применяют шунты. Шунты представляют собой манганиновые пластины или стержни, впаянные в медные или латунные наконечники. Шунт включается в цепь последовательно. Параллельно ему включается амперметр. Ток I в цепи А разветвляется обратно пропорционально сопротивлениям обмотки амперметра ra и шунта rш: Ia/Iш= rш/ra, причем Iш=I- Ia, откуда сопротивление шунта будет rш=(Iara)/(I- Ia). Обозначим отношение тока I к току Ia через n (число n иногда называют коэффициентом шунтирования). Тогда выражение для rш можно записать так: rш=rа/(n-1). На токи до 100 А шунты помещают внутри прибора (внутренние шунты). На большие токи шунты делаются наружными и присоединяются к амперметрам при помощи проводов, сопротивление которых точно выверено, так как иначе распределение токов будет другим и измерение неправильным. Встречаются универсальные шунты на несколько пределов измерений. Приборы, которые постоянно работают со своим индивидуальным шунтом, градуируются с учетом шунта, о чем делается надпись на шкале прибора. Часто применяются также калиброванные шунты. Такой шунт можно включать с любым прибором, рассчитанным на ту же величину падения напряжения, что и данный шунт. Обычно шунты ставятся только к приборам магнитоэлектрической системы для измерений в цепях постоянного тока. Для расширения пределов измерения амперметров в цепях переменного тока применяются трансформаторы тока. Измерение напряжения Для измерения напряжения употребляются вольтметры. Вольтметры включаются параллельно тому участку цепи, где необходимо измерить напряжение. Чтобы прибор не потреблял большой ток и не влиял на величину напряжения цепи, обмотка его должна иметь большое сопротивление. Чем больше внутреннее сопротивление вольтметра, тем точнее он будет измерять величину напряжения. Для этого обмотка вольтметра изготовляется из большого числа витков тонкой проволоки. Для расширения пределов измерения вольтметров употребляются добавочные сопротивления, включаемые последовательно с вольтметрами. В этом случае напряжение сети распределяется между вольтметром и добавочным сопротивлением. Величину добавочного сопротивления необходимо подбирать с таким расчетом, чтобы в цепи с повышенным напряжением по обмотке вольтметра проходил тот же ток, что и при номинальном напряжении. Ток, на который рассчитана обмотка прибора, Iв=U/rв. В цепи с напряжением в n раз большим ток вольтметра с добавочным сопротивлением r должен остаться прежним: Iв=nU/(rв+ r) или U/rв=nU/(rв+ r), отсюда величина добавочного сопротивление равна r= rв(n-1). Добавочные сопротивления изготовляют из манганиновой проволоки, намотанной на гетинаксовый или фарфоровый каркас, и помещают внутри прибора или отдельно от него. Для измерения высоких напряжений переменного тока употребляются измерительные трансформаторы напряжения. Амперметр – прибор для измерений силы постоянного и переменного тока в амперах (А). Шкалу амперметра градуируют в килоамперах, миллиамперах или микроамперах в соответствии с пределами измерения прибора. В электрическую цепь амперметр включается последовательно; для увеличения предела измерений - с шунтом или через трансформатор. Под действием тока подвижная часть прибора поворачивается; угол поворота связанной с ней стрелки пропорционален силе тока. Существуют амперметры, в которых применены магнитоэлектрическая, электромагнитная, электродинамическая (ферромагнитная), термоэлектрическая и выпрямительная системы. Вольтметр – прибор, предназначенный для измерения постоянного и/или переменного электрического напряжения. Вольтметр подключается параллельно к участку цепи, на концах которой измеряется напряжение. Основную часть вольтметра составляет гальванометр. К гальванометру последовательно присоединяется добавочное сопротивление, величина которого зависит от сопротивления гальванометра и цены деления вольтметра. Электромагнитные измерительные приборы работают на принципе взаимодействия магнитного поля, создаваемого измеряемым током, с сердечником из ферромагнитного материала, помещенным в поле и являющимся подвижной частью прибора. По конструкции электромагнитные приборы делятся на два типа: приборы с плоской катушкой и приборы с круглой катушкой. Рассмотрим сначала устройство первого типа приборов (рис. 212). Обмотка прибора представляет собой плоскую катушку 1 со щелью. Обмотка катушки у вольтметров выполняется из тонкой (диаметр 0,05—0,1 мм) медной проволоки с большим числом витков (2000—10 000). Обмотка амперметров на токи до 30 а изготовляется з небольшого числа витков толстой проволоки. На токи до 200 а обмотка выполняется из медной ленты или в виде одного шинного витка (на токи 300—500 а). Второй основной частью прибора является сердечник из ферромагнитного материала(например, пермаллоя) в форме листка 2, укрепленного эксцентрично на оси прибора 3. При прохождении тока по виткам катушки возникает магнитное поле, которое втягивает сердечник в щель катушки тем больше, чем больший ток протекает по виткам катушки. Укрепленная на оси стрелка 4 будет отклоняться по шкале 5. Про­тиводействующий момент создается спиральной пружиной 6, связанной одним концом с осью, а другим концом с неподвижной частью прибора. Для успокоения электро­магнитных приборов обычно применяются воздушные успокоители 7. Поршенек успокоителя, закрепленный на оси при помощи проволоки, перемещаясь в изогнутом цилиндре, испытывает со стороны воздуха в цилиндре сопротивление своим колебаниям, что приводит к успокоению стрелки. Изменение величины тока в катушке вызывает непропорциональное изменение угла поворота стрелки, поскольку вращающий момент, действующий на подвижную систему, зависит от квадрата тока. Поэтому шкала электромагнитного прибора неравномерна. Устройство прибора с круглой катушкой показано на рис. 213. Ток, проходя по виткам катушки 1, создает магнитное поле и намагничивает два железных сердечника; сердечник 2, укрепленный неподвижно с внутренней стороны катушки, и другой сердечник 3, закрепленный на оси прибора. Близлежащие края сердечников намагничиваются одноименно, и поэтому сердечник 3, отталкиваясь от сердечника 2, будет поворачивать ось прибора.

Билет 14

а. Действием электрического поля одного проводника с током на ток в другом проводнике.б. Взаимодействием электрических зарядов.в. Действием магнитного поля одного проводника на ток в другом проводнике.2Назначение: Двигатель постоянного тока — электрическая машина, машина постоянного тока, преобразующая электрическую энергию постоянного тока в механическую энергию.На рис. 1-1 представлена простейший электродвигатель постоянного тока, а на рис. 1-2 дано его схематическое изображение в осевом направлении. Неподвижная часть двигателя, называемая индуктор, состоит из полюсов и круглого стального ярма, к которому прикрепляются полюсы. Назначением индуктора является создание в электродвигателе основного магнитного потока. Индуктор изображенной на рис. 1-1 имеет два полюса 1 (ярмо индуктора на рис. 1-1 не показано).Вращающаяся часть электродвигателя состоит из укрепленных на валу цилиндрического якоря 2 и коллектора. 3. Якорь состоит из сердечника, набранного из листов электротехнической стали, и обмотки, укрепленной на сердечнике якоря. Обмотка якоря в показанном на рис. 1-1 и 1-2 простейшем электродвигателе имеет один виток. Концы витка соединены с изолированными от вала медными пластинами коллектора, число которых в рассматриваемом случае равно двум. На коллектор налегают две неподвижные щетки 4, с помощью которых обмотка якоря соединяется с внешней цепью.Основной магнитный поток в нормальных электродвигателях постоянного тока создается обмоткой возбуждения, которая расположена на сердечниках полюсов и питается постоянным током. Магнитный поток проходит от северного полюса N через якорь к южному полюсу S и от него через ярмо снова к северному полюсу. Сердечники полюсов и ярмо также изготовляются из ферромагнитных материалов

Рис. 1-1. Простейший электродвигатель постоянного токаРис. 1-2. Работа простейшего электродвигателя постоянного тока в режиме генератора (а) и двигателя (б).

Билет 16

1 электромагнитная индукция – это возникновение индукционного тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, пронизывающего этот контур. При анализе магнитного поля ранее было установлено, что приращение количества зарядов D q , протекающих через замкнутый электрический контур в течение некоторого времени, пропорционально приращению пронизывающего этот контур магнитного потока D Ф в течение того же времени, взятому с обратным знаком.

(1, )где r - сопротивление контура. Перейдем в выражении (1) к бесконечно малым приращениям

(2), но из определения электрического тока, как количества электрических зарядов перемещающихся через поперечное сечение проводника в единицу времени i=dq/dt, следует, что dq=idt. Отсюда

(3), Произведение ir представляет собой падение напряжения в контуре электрической цепи, пронизываемом магнитным потоком Ф, и по второму закону Кирхгофа оно должно уравновешиваться ЭДС, действующей в этом контуре. Следовательно, величина, стоящая в правой части выражения (3), является электродвижущей силой, под действием которой в контуре протекает электрический ток i или

(4), Таким образом явление электромагнитной индукции заключается в появлении (наведении) в проводящем контуре, находящемся в магнитном поле, электродвижущей силы в случае изменения величины магнитного потока, проходящего через поверхность, ограниченную этим контуром. самоиндукция – возникновение вихревого электрического поля в проводящем контуре при изменении силы тока в нем; частный случай электромагнитной индукции. Вследствие самоиндукции замкнутый контур обладает «инертностью»: силу тока в контуре, содержащем катушку, нельзя изменить мгновенно. Формулировка закона электромагнитной индукции, соответствующая выражению (4), относится только к контурам ограничивающим некоторую поверхность и впервые была дана Максвеллом. Однако ЭДС может наводиться и на отдельных участках контура. Это очевидно, если представить магнитный поток Ф числом единичных магнитных трубок или соответствующих линий N, т.е. Ф = N или D Ф = D N и dФ = dN . Отсюда

,

Так как трубки магнитного потока непрерывны, то их число может измениться только, если они пересекут поверхность образованную контуром. Следовательно, ЭДС, наводимая в контуре электрической цепи, равна взятой с обратным знаком скорости пересечения контура магнитными линиями. Если от рассмотрения контура одного витка перейти к катушке, состоящей из некоторого количества витков, то величину магнитного потока во всех выражениях нужно заменить потокосцеплением Y . Тогда ЭДС, наводимая в катушке будет

Правило Ленца определяет направление индукционного тока и гласит: Индукционный ток всегда имеет такое направление, что он ослабляет действие причины, возбуждающей этот ток. Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея при изменении магнитного потока , пронизывающего электрический контур, в нём возбуждается ток, называемый индукционным. Величина электродвижущей силы, ответственной за этот ток, определяется уравнением

где знак «минус» означает, что ЭДС индукции действует так, что индукционный ток препятствует изменению потока. Этот факт и отражён в правиле Ленца. Правило Ленца носит обобщённый характер и справедливо в различных физических ситуациях, которые могут отличаться конкретным физическим механизмом возбуждения индукционного тока. Так, если изменение магнитного потока вызвано изменением площади контура (например, за счёт движения одной из сторон прямоугольного контура), то индукционный ток возбуждается силой Лоренца, действующей на электроны перемещаемого проводника в постоянном магнитном поле. Если же изменение магнитного потока связано с изменение величины внешнего магнитного поля, то индукционный ток возбуждается вихревым электрическим полем, появляющимся при изменении магнитного поля. Однако в обоих случаях индукционный ток направлен так, чтобы скомпенсировать изменение потока магнитного поля через контур. Индукти́вность (или коэффициент самоиндукции) — коэффициент пропорциональности между электрическим током, текущим в каком-либо замкнутом контуре, и магнитным потоком, создаваемым этим током через поверхность, краем которой является этот контур

где, Ф— магнитный поток, I— ток в контуре, L— индуктивность.

2 Активная и реактивная и полная мощности трехфазной симметричной системы Активной мощностью трехфазной системы называется сумма активных мощностей всех фаз источника энергии, равная сумме активных мощностей всех фаз приемника. В симметричной трехфазной системе, т.е. системе с симметричными генератором и приемником, при любой схеме их соединений для каждой фазы мощности источника энергии приемника одинаковые. В этом случае P=3Pф и для каждой из фаз справедлива формула активной мощности синусоидального тока: Pф = Uф Iф cos,где - угол сдвига фаз между фазными напряжением и током. В общем случае реактивной мощностью трехфазной системы называется сумма реактивной мощности всех фаз источника энергии, равная сумме реактивных мощностей всех фаз приемника. Реактивная мощность симметрична трехфазной системе по формуле : Q = 3Qф =3Uф Iф sin, или после замены действующих значений фазных тока и напряжения линейными.Q = v3 Uл Iл sin.Комплексной мощностью трехфазной системы называется сумма комплексных мощностей фаз источника энергии, равная сумме комплексных мощностей всех фаз приемника.Полная мощность симметричной трехфазной системы S = v3 Uл Iл .

Билет 19 2 вопрос.

Электрический привод (сокращённо — электропривод) — это электромеханическая система для приведения в движение исполнительных механизмов рабочих машин и управления этим движением в целях осуществления технологического процесса. Современный электропривод — это совокупность множества электромашин, аппаратов и систем управления ими. Он является основным потребителем электрической энергии (до 60 %)^[1] и главным источником механической энергии в промышленности. Функциональные элементы: Регулятор (Р) предназначен для управления процессами, протекающими в электроприводе. Электрический преобразователь (ЭП) предназначен для преобразования электрической энергии сети в регулируемое напряжение постоянного или переменного тока. Электромеханический преобразователь (ЭМП) — двигатель, предназначен для преобразования электрической энергии в механическую. Механический преобразователь (МП) может изменять скорость вращения двигателя, а также характер движения (с поступательного на вращательное или с вращательного на поступательное). Упр — управляющее воздействие. ИО — исполнительный орган. Функциональные части: Силовая часть или электропривод с разомкнутой системой регулирования. Механическая часть. Система управления электропривода.

• Характеристики привода

• Статические характеристики

• Под статическими характеристиками чаще всего подразумеваются электромеханическая и механическая характеристика.

• Механическая характеристика

• Механическая характеристика — это зависимость угловой скорости вращения вала от электромагнитного момента M (или от момента сопротивления Mc). Механические характеристики являются очень удобным и полезным инструментом при анализе статических и динамических режимов электропривода.^[1]

• Электромеханическая характеристика двигателя

• Электромеханическая характеристика — это зависимость угловой скорости вращения вала ω от тока I.

• Динамическая характеристика

• Динамическая характеристика электропривода — это зависимость между мгновенными значениями двух координат электропривода для одного и того же момента времени переходного режима работы.

Классификация электроприводов

По количеству и связи исполнительных, рабочих органов.

• Индивидуальный, в котором рабочий исполнительный орган приводится одним самостоятельным двигателем, приводом.

• Групповой, в котором один двигатель приводит в действие исполнительные органы РМ или несколько органов одной РМ.

• Взаимосвязанный, в котором два или несколько ЭМП или ЭП электрически или механически связаны между собой с целью поддержания заданного соотношения или равенства скоростей, или нагрузок, или положения исполнительных органов РМ.

• Многодвигательный, в котором взаимосвязанные ЭП, ЭМП обеспечивают работу сложного механизма или работу на общий вал.

• Электрический вал, взаимосвязанный ЭП, в котором для постоянства скоростей РМ, не имеющих механических связей, используется электрическая связь двух или нескольких ЭМП.