- •Содержание
- •Г л а в а 6. Элементы и параметры электрических цепей переменного тока
- •Приложение
- •Введение
- •Электростатическое поле
- •1. Закон кулона
- •2. Напряженность электрического поля
- •3. Диэлектрическая проницаемость
- •Контрольные вопросы
- •Проводники в электрическом поле. Цепи постоянного тока. Токопроводящие материалы.
- •1. Электрический ток
- •2. Напряженность электрического поля, потенциал, напряжение и эдс
- •3. Электрическое сопротивление и проводимость
- •4. Закон ома
- •5. Законы кирхгофа
- •6. Соединение резисторов
- •7. Закон джоуля-ленца. Нагревание проводников.
- •8. Короткое замыкание и перегрузки. Тепловая защита.
- •9. Мощность
- •10. Электрические цепи с несколькими источниками энергии
- •11. Делитель напряжения
- •12. Потери напряжения и мощности в проводах
- •13. Передача электрической энергии по проводам
- •14. Токопроводящие материалы
- •Контрольные вопросы
- •Диэлектрики в электрическом поле. Изоляция электротехнических материалов. Диэлектрические материалы.
- •1. Строение диэлектрика.
- •2. Диэлектрик в электрическом поле. Поляризация диэлектрика
- •3. Электрическая емкость. Конденсаторы.
- •4. Соединение конденсаторов
- •5. Энергия электрического поля конденсатора
- •6. Электрический пробой диэлектрика
- •7. Диэлектрические материалы. Изоляция электротехнических материалов.
- •Контрольные вопросы
- •Магнитное поле. Электромагнетизм и электромагнитная индукция. Магнитные материалы.
- •1. Магнитное поле в неферромагнитной среде. Основные понятия
- •2. Напряженность и индукция магнитного поля
- •3. Магнитный поток.
- •4. Индуктивность.
- •5. Магнитные свойства веществ. Магнитная проницаемость
- •Магнитные свойства ферромагнитных материалов. Намагниченность.
- •7. Циклическое перемагничивание. Гистерезис.
- •8. Ферромагнитные материалы
- •9. Электромагнитные силы
- •10. Электромагнитная индукция
- •11. Вихревые токи
- •12. Эдс самоиндукции и взаимоиндукции
- •Контрольные вопросы
- •Линейные электрические цепи переменного тока
- •Основные определения
- •Сложение синусоидальных величин
- •Среднее значение синусоидальных величин
- •Контрольные вопросы
- •Элементы и параметры электрических цепей переменного тока
- •1. Цепь с активным сопротивлением
- •2. Электрическая цепь с индуктивностью
- •Резонанс напряжений
- •Параллельное соединение r, l, c – элементов
- •Контрольные вопросы
- •Трехфазные электрические цепи
- •Принципы построения трехфазных электрических цепей
- •Соединение звезда. Несимметричная нагрузка. Явление перекоса фаз
- •Нулевой провод
- •Мощность трехфазной системы
- •Контрольные вопросы
- •Нелинейные электрические цепи
- •Характеристики нелинейных электрических цепей и элементов
- •Электрическая цепь с нелинейным индуктивным элементом
- •Трансформаторы
- •Контрольные вопросы
- •Электрические машины переменного тока
- •Вращающееся магнитное поле
- •Устройство асинхронного двигателя
- •Принцип работы асинхронного двигателя
- •Регулирование числа оборотов асинхронного двигателя
- •Однофазные асинхронные двигатели
- •Синхронный генератор. Устройство и принцип работы
- •Синхронный двигатель. Принцип работы
- •Контрольные вопросы
- •Машины постоянного тока
- •Общие сведения
- •Устройство и работа генератора постоянного тока
- •Типы генераторов постоянного тока
- •Генератор с независимым возбуждением
- •Генератор с параллельным возбуждением
- •Генератор с последовательным возбуждением
- •Генератор со смешанным возбуждением
- •Двигатели постоянного тока
- •Контрольные вопросы
- •Переходные процессы в электрических цепях
- •Основные определения
- •2. Зарядка и разрядка конденсатора
- •3. Релаксационные колебания
- •4. Включение и выключение реальной индуктивной катушки при постоянном напряжении источника
- •5. Разрядка конденсатора на индуктивность
- •Контрольные вопросы
- •Современные способы получения электрической энергии. Виды силовых электростанций. Альтернативная электроэнергетика.
- •1. Тепловые электростанции (тэс)
- •Экологические проблемы тэс
- •2. Гидравлические электрические станции (гэс).
- •3. Гидроаккумулирующие электрические станции (гаэс)
- •4. Приливные электрические станции
- •5. Атомные электрические станции (аэс)
- •55Cs140→56Ba140→57La140→58Ge140→стабильное ядро;
- •37Rb94→38Sr94→39y94→40Zr90→ стабильное ядро.
- •Магнитогидродинамическое преобразование энергии (мгд-генераторы).
- •7. Термоэмиссионные генераторы
- •8. Солнечные электростанции
- •9. Электрохимические генераторы
- •10. Термоэлектрические генераторы
- •11. Геотермальные электростанции
- •12. Термоядерная энергетика
- •13. Водородная энергетика
- •14. Понятие о единой энергетической системе.
- •Контрольные вопросы
- •Атомно-молекулярная теория строения вещества
- •Структура и строение атома
- •Линейчатый спектр. Постулаты бора и квантование орбит
- •Корпускулярно - волновой дуализм нанообъектов. Волны де-бройля
- •Туннелирование
- •Классификация наноматериалов
- •8. Трехмерные наноматериалы
- •Размерные эффекты и свойства нанообъектов
- •Химические свойства наноматериалов
- •Тепловые свойства нанообъектов
- •Магнитные свойства нанообъектов
- •Функциональные и конструкционные углеродные наноматериалы.
- •Получение углеродных наноструктур
- •Применение и использование наноматериалов в практической деятельности
- •Контрольные вопросы
- •Приложение
- •Сложение векторов.
- •Метод комплексных чисел
- •Расчет цепей методом узлового напряжения
Устройство асинхронного двигателя
Этот двигатель состоит из неподвижной части – статораи вращающейся части –ротора.
Основными частями асинхронного двигателя являются (рис. 103 б) статор 1 с рабочей обмоткой, ротор 2 с лопастями вентилятора 3 и два подшипниковых щита 4.
Статор. Скорость вращения магнитного поля. Частями статора являются магнитопровод и корпус. Магнитопровод собран из изолированных фигурных листов (рис.103а,б ) электротехнической стали толщиной порядка 0,3мм.
а б в
Рис. 103
С внутренней стороны полый цилиндр сердечника статора снабжен пазами (углублениями), в которые закладывается трехфазная статорная обмотка. Число катушек, образующих обмотку, должно быть кратно трем ( 3, 6, 9, 12 и т.д.).
Пусть трехфазная обмотка двигателя размещена в шести пазах на внутренней поверхности статора. Изменения тока в каждой катушке представлены рис.104а.
а б
Рис. 104
Выберем четыре произвольных момента времени: t1, t2, t3, t4. Для каждого из этих моментов последовательно изобразим результирующие магнитные потоки внутри статора трехфазной машины, условно имеющей три обмотки, состоящие каждая из одного витка (рис. б). Обозначим начала обмоток буквами А, В и С, а концы – соответственно X, Y, Z. Ток в начале обмотки будем считать направленным к нам, если его значение положительно. Для момента времени t1 имеем: обмотка А-Х магнитного потока не создает (iA = 0); в начале обмотка В ток направлен от нас (iВ <0), а в ее конце Y – к нам; в начале обмотки С ток направлен к нам (iС>0), а в ее конце Z – от нас. Таким образом, в двух расположенных рядом проводниках С и Y, перпендикулярных к плоскости чертежа, токи направлены одинаково в момент t1 и создают магнитный поток, направленный по правилу буравчика против часовой стрелки, а токи в проводниках В и Z создают поток, направленный по часовой стрелке. Оба потока внутри статора машины имеют одинаковое направление (вверх). Направление оси общего магнитного потока отметим стрелкой.
Рассматривая таким образом положение магнитного потока для каждого из указанных моментов, приходим к выводу, что направление магнитного потока изменяется на 1800 за полпериода. Легко убедиться, что за период ось магнитного потока сделает один оборот, и очевидно, что скорость вращения ее пропорциональна частоте тока.
Мы рассмотрели положение магнитных потоков для фиксированных моментов времени, но ток изменяется непрерывно. Отсюда можно предположить, что магнитный поток поворачивается не скачками, а непрерывно с постоянной скоростью.
Скорость вращения магнитного потока можно представить так:
n1 = 60 1/T = 60ν = 3000 об/мин. (9-10)
В этом случае обмотка статора создает магнитное поле с одной парой полюсов. Такая обмотка называется двухполюсной.
Если обмотка статора состоит из шести катушек (по две последовательно соединенных катушек на фазу), уложенные в двенадцати пазах, то ось магнитного потока за полпериода повернется на четверть оборота, а за полный период – на полоборота. Поле статора теперь оимеет четыре полюса (две пары полюсов). Скорость вращения магнитного поля статора в этом случае равна
n1 = 60 0,5/T = 60ν/2 = 1500 об/мин. (9-11)
Увеличивая число пазов и обмоток можно сделать вывод, что скорость вращения магнитного поля в общем случае при р параз полюсов равна
n = 60v/p об/мин. (9-12)
Так как число пар полюсов может быть только целым, то скорость вращения магнитного поля может иметь не произвольные, а вполне определенные значения ( см. таблицу).
Короткозамкнутый ротор. Ротор представляет собой укрепленный на валу цилиндр, собранный так же, как и статор, из листов электротехнической стали (рис. 103б). В большинстве случаев ротор имеет короткозамкнутую обмотку, выполненную из алюминиевых или медных стержней. Торцевые концы стержней замыкаются накоротко кольцами, отлитыми одновременно из того же материала. Такая обмотка, имеющая вид цилиндрической клетки (беличье колесо), показана на рис.103в.
Фазный ротор. Фазный ротор отличается от короткозамкнутого тем, что его обмотка выполнена по типу обмотки статора, соединена обычно звездой, начала выведены и соединены с контактными кольцами (рис.105).
Три кольца укреплены на валу двигателя, изолированы одно от другого и от вала. На кольце наложены контактные щетки, через которые обмотку ротора можно присоединить к реостату с целью улучшения условий пуска двигателя.
а б
Рис. 105 Схема асинхронного двигателя с фазным ротором.