- •Глава 1. Электростатика
- •Глава 2. Постоянный ток
- •Глава 3. Электромагнетизм и электромагнитная индукция
- •Глава 4. Однофазный переменный ток
- •Глава 5. Трехфазная система переменного тока
- •Глава 6. Электрические измерительные приборы и измерения
- •66. Общие сведения
- •Глава 7. Трансформаторы стр. 119.
- •Глава 8. Асинхронные двигатели
- •Глава 9. Синхронные машины
- •Глава 10. Машины постоянного тока
- •Глава 11. Электрическая аппаратура управления и защиты
- •Глава 12. Производство, передача и распределение электрической энергии
- •Глава 13. Электровакуумные приборы
- •Глава 14. Газорязрядные приборы
- •Глава 15. Полупроводниковые приборы
- •Глава 1
- •§ 1. Понятие об электронной теории строения вещества
- •§2. Взаимодействие зарядов. Закон кулона
- •§ 3. Электризация тел
- •§ 4. Электрическое поле
- •§ 5. Потенциал
- •§ 6. Напряженность поля
- •§ 7. Понятие об электрическом токе
- •§ 8. Проводники и диэлектрики
- •§ 9. Электрическая емкость. Конденсаторы
- •§ 10. Заряд и разряд конденсатора
- •§11. Соединения конденсаторов
- •§ 12. Понятие об электроискровом способе обработки металлов
- •Контрольные вопросы
- •Глава II
- •Постоянный ток
- •§ 13. Электрическая цепь постоянного тока
- •§ 14. Электродвижущая сила
- •§ 15. Электрическое сопротивление
- •§ 16. Закон ома
- •§ 17. Последовательное соединение сопротивлений
- •§ 18. Первый закон кирхгофа
- •§ 19. Параллельное соединение сопротивлений
- •§ 20. Смешанное соединение сопротивлений
- •§ 21. Второй закон кирхгофа
- •§ 22. Работа и мощность электрического тока
- •§ 23. Коэффициент полезного действия или отдача
- •§ 24. Закон ленца —джоуля
- •§ 25. Нагревание проводников электрическим током
- •§ 26. Электрическая дуга
- •§ 27. Химическое действие электрического тока
- •§ 28. Гальванические элементы
- •§ 29. Аккумуляторы
- •§ 30. Атомные элементы
- •§ 31. Термоэлементы
- •§ 32. Солнечные батареи
- •Глава III
- •Электромагнетизм
- •И электромагнитная индукция
- •§ 33. Общие сведения
- •§ 34. Магнитное поле электрического тока
- •§ 35. Понятие о природе магнетизма
- •§ 36. Магнитная индукция
- •§ 37. Напряженность магнитного поля
- •§ 38. Магнитный поток
- •§ 39. Намагничивание стали. Магнитная проницаемость
- •§ 40. Перемагничивание стали. Коэрцитивная сила
- •§ 41. Потери энергии на перемагничивание
- •§ 42. Электромагниты и их применение
- •§ 43. Электромагнитная индукция.
- •§ 44. Самоиндукция. Индуктивность
- •§ 45. Величина и направление э. Д. С. Самоиндукции
- •§ 46. Взаимоиндукция
- •§ 47. Вихревые токи
- •Контрольные вопросы
- •Глава IV однофазный переменный ток
- •§ 48. Получение переменной электродвижущей силы
- •§ 49. Основные величины, характеризующие переменный ток
- •§ 50. Понятие о сложении переменных напряжений и токов.
- •§ 51. Понятие о векторах и векторных диаграммах
- •§ 52. Активное сопротивление в цепи переменного тока
- •§ 53. Индуктивность в цепи переменного тока
- •§ 54. Емкость в цепи переменного тока
- •§ 55. Цепь переменного тока с активным и индуктивным сопротивлениями
- •§ 56. Цепь переменного тока с активным, индуктивным и емкостным сопротивлениями
- •§ 57. Цепь переменного тока с параллельно соединенными сопротивлениями
- •§ 58. Понятие о резонансе напряжений
- •§ 59. Понятие о резонансе токов
- •§ 60. Мощность однофазного переменного тока
- •Глава V трехфазная система переменного тока
- •§ 61. Трехфазные генераторы
- •§ 62. Соединения обмоток генератора
- •§ 63. Включение нагрузки в сеть трехфазного тока
- •§ 64. Мощность трехфазного тока
- •§ 65. Вращающееся магнитное поле
- •Контрольные вопросы
- •Глава VI электрические измерительные приборы и измерения
- •§ 66. Общие сведения
- •§ 67. Электромагнитные приборы
- •§ 68. Магнитоэлектрические приборы
- •§ 69. Термоэлектрические приборы
- •§ 70. Электродинамические приборы
- •§ 71. Индукционные приборы
- •§ 72. Измерение силы тока. Расширение пределов измерения амперметра
- •§ 73. Измерение напряжения. Расширение пределов измерения вольтметра
- •§ 74. Измерение сопротивлений
- •§ 75. Мегомметр
- •§ 76. Универсальный электроизмерительный прибор
- •§ 77. Мост для измерения сопротивлений
- •§ 78. Измерение электрической мощности и энергии
- •§ 79. Понятие об измерении неэлектрических величин
- •Контрольные вопросы
- •Глава VII трансформаторы
- •§ 80. Общие сведения о трансформаторах
- •§ 81. Принцип действия и устройство трансформатора
- •§ 82. Рабочий процесс трансформатора
- •§ 83. Трехфазные трансформаторы
- •§ 84. Опыт холостого хода и короткого замыкания
- •§ 85. Определение рабочих свойств трансформаторов по данным опытов холостого хода и короткого замыкания
- •§ 86. Автотрансформаторы
- •§ 87. Измерительные трансформаторы
- •Глава VIII асинхронные двигатели
- •§ 88. Общие положения
- •§ 89. Принцип действия асинхронного двигателя
- •§ 90. Обмотки машин переменного тока
- •§ 91. Устройство асинхронного двигателя
- •§ 92. Работа асинхронного двигателя под нагрузкой
- •§ 93. Вращающий момент асинхронного двигателя
- •§ 94. Рабочие характеристики асинхронного двигателя
- •§ 95. Пуск в ход асинхронных двигателей
- •§ 96. Двигатели с улучшенными пусковыми свойствами
- •§ 97. Регулирование скорости вращения трехфазных асинхронных двигателей
- •§ 98. Однофазные асинхронные двигатели
- •Глава IX синхронные машины
- •§ 100. Принцип действия синхронного генератора
- •§ 101. Устройство синхронного генератора
- •§ 102. Работа синхронного генератора под нагрузкой
- •§ 103. Синхронные двигатели
- •Глава X машины постоянного тока
- •§ 104. Принцип действия генератора постоянного тока
- •§ 105. Устройство генератора постоянного тока
- •§ 106. Обмотки якорей машин постоянного тока
- •§ 107. Э. Д. С. Машины постоянного тока
- •§ 108. Магнитное поле машины постоянного тока при нагрузке
- •§ 109. Коммутация тока
- •§ 110. Работа машины постоянного тока в режиме генератора
- •§ 111. Способы возбуждения генераторов постоянного тока
- •§ 112. Характеристики генераторов постоянного тока
- •§ 113. Работа машины постоянного тока в режиме двигателя
- •§ 114. Пуск двигателей постоянного тока
- •§ 115. Характеристики двигателей постоянного тока
- •§ 116 Регулирование скорости вращения двигателей постоянного тока
- •§ 117. Потери и к. П. Д. Машин постоянного тока
- •§ 118. Коллекторные двигатели переменного тока
- •Глава XI электрическая аппаратура управления и защиты
- •§ 119. Выключатели и рубильники
- •§ 120. Автоматы
- •§ 121. Предохранители
- •§ 122. Реостаты
- •§ 123. Контроллеры
- •§ 124. Контактор. Магнитный пускатель
- •§ 125. Тепловое реле
- •Контрольные вопросы
- •Производство, передача и распределение электрической энергии
- •§ 126. Производство и передача электрической энергии
- •§ 127. Трансформаторные подстанции
- •§ 128. Оборудование трансформаторных подстанций
- •§ 129. Защита электрооборудования
- •Глава XIII электровакуумные приборы
- •§ 130. Электронная эмиссия
- •§ 131. Двухэлектродная лампа (диод)
- •§ 132. Характеристика и параметры диода
- •§ 133. Выпрямление переменного тока
- •§ 134. Трехэлектродная лампа (триод)
- •§ 135. Характеристика и параметры триода
- •§ 136. Принцип усиления электрических колебаний
- •§ 137. Ламповый генератор
- •§ 138. Триод в электронном реле
- •§ 139. Четырехэлектродная лампа (тетрод)
- •§ 140. Пятиэлектродная лампам (пентод)
- •§ 141. Электроннолучевая трубка. Осциллограф
- •Глава XIV газоразрядные приборы
- •§ 142. Ионные приборы
- •§ 143. Неоновая лампа
- •§ 144. Газосветная лампа
- •§ 145. Стабилитрон
- •§ 146. Тиратрон
- •§ 147. Ртутный выпрямитель
- •§ 148. Газоразрядный счетчик радиоактивных излучений
- •Глава XV полупроводниковые приборы
- •§ 149. Строение и электропроводность полупроводников
- •§ 150. Понятие об электронной и дырочной проводимости
- •§ 151. Примесная проводимость полупроводника
- •§ 152. Образование электронно-дырочного перехода
- •§ 153. Полупроводниковые диоды
- •§ 154. Полупроводниковые выпрямители
- •§ 155. Транзисторы
- •§ 156. Тиристоры
- •§ 157. Фотоэлементы и фотореле
- •Контрольные вопросы
§ 133. Выпрямление переменного тока
Переменный ток, как уже известно, удобен для трансформирования и поэтому используется очень широко. Государственные электростанции, снабжающие электроэнергией промышленные предприятия, вырабатывают переменный ток.
Но для многих отраслей промышленности, для электротранспорта, электролизных установок, электронной аппаратуры, Дл" зарядки аккумуляторов требуется электрическая энергия постоянного тока. Это создает необходимость преобразования переменного тока в постоянный. Процесс преобразования переменного Тока в постоянный называется выпрямлением.
Прибор, в котором для выпрямления переменного тока применяется электронная лампа (кенотрон), называется ламповым или кенотронным выпрямителем.
На рис. 178, а изображена схема однополупериодного кенотронного выпрямителя. Переменный ток проходит через первичную обмотку I трансформатора Тр. Вторичная обмотка II одним концом соединяется с анодом кенотрона, а вторым концом — через нагрузку с катодом. Обмотка III служит для накала нити лампы.
В течение одного полупериода, когда на аноде лампы поддерживается положительное напряжение по отношению к катоду, электроны, вылетающие из нагретого катода под действием электрического поля анода, притягиваются к нему и движутся в направлении: анод лампы — обмотка II трансформатора — нагрузка — дроссель Др — катод. В другой полупериод, когда на аноде создается отрицательное напряжение по отношению к катоду, электроны, вылетающие из катода, отталкиваются полем анода и в цепи нагрузки ток не течет. В следующие полупериоды процесс повторяется.
Поскольку при этой схеме электрический ток проходит через диод и нагрузку, включенную в его цепь только в течение одного полупериода, такое выпрямление называется однополупериодным. График напряжений при однополупериодном выпрямлении приведен на рис. 178, б.
Во время отрицательных полупериодов в цепи нагрузки тока нет, а во время положительных полупериодов нагрузка получает ток одного направления, который все же изменяется по величине
так, как изменяется переменный ток в течение положительного полупериода. Такой изменяющийся по величине, но постоянный по направлению ток называется пульсирующим.
Чтобы уменьшить пульсацию тока и превратить его в постоянный ток, не изменяющийся по величине, применяют сглаживающие фильтры.
Пульсирующий электрический ток можно себе представить как сумму постоянных и переменных токов, или, иначе говоря, как сумму постоянной и переменной составляющих. Роль фильтра заключается в том, чтобы не пропускать через нагрузку переменные составляющие и пропускать постоянную составляющую, т. е. постоянный ток.
Сглаживающий фильтр обычно состоит из катушки индуктивности (дросселя) и конденсаторов. Известно, что катушка индуктивности обладает индуктивным сопротивлением
Оно становится тем больше, чем выше частота f переменного тока, протекающего по катушке, и больше ее индуктивность L. Из этого следует, что переменному току дроссель оказывает большое сопротивление и сильно его уменьшает. Для постоянного же тока дроссель не представляет собой большого сопротивления, и ток легко проходит по обмотке дросселя. Конденсатор, наоборот не пропускает постоянного тока и свободно пропускает переменный. Как известно, сопротивление конденсатора
поэтому чем выше частота f тока в цепи, в которую включен конденсатор, и чем больше емкость С конденсатора, тем меньше сопротивления он оказывает переменному току.
Эти свойства дросселя и конденсатора используются для сглаживания пульсирующего электрического тока.
Сглаживающий фильтр включается в схему выпрямителя (рис 178, а). Действие сглаживающего фильтра заключается в следующем. В течение положительного полупериода, когда через лампу
проходит ток, конденсатор С1 подключенный к точкам 1 и 2, заряжается до наибольшего значения переменного напряжения па зажимах вторичной обмотки II трансформатора Тр. В течение отрицательного полупериода, когда ток в лампе прекращается, этот конденсатор разряжается и поддерживает напряжение на нагрузочном сопротивлении. По мере разряда конденсатора сила тока, конечно, уменьшается и поэтому ток в цепи все же пульсирует. Для снижения пульсации между точками 1 я 3 включен дроссель Др, а между точками 3 и 4 — еще конденсатор С2. Дроссель оказывает значительное сопротивление переменным составляющим пульсирующая го тока и почти не пропускает их. Через конденсатор С2 проходят те переменные составляющие, которые в незначительном количестве протекают через дроссель. В результате этого на зажимах нагрузки получается относительно постоянное напряжение.
Для получения выпрямленного напряжения со значительно меньшими пульсациями широко применяется схема двухполупериодного выпрямления переменного тока (рис. 179). Для этих целей служат двухполупериодные выпрямители, в которых используют электронные лампы, имеющие два анода,— двуханодные кенотроны.
Выпрямитель работает так. Допустим, что в течение одного полупериода напряжение, подаваемое со вторичной обмотки трансформатора к анодам кенотрона, имеет положительное значение (плюс) на аноде А1 и отрицательное (минус) на аноде А2 по отношению катода. Тогда ток пройдет от точки 1 вторичной обмотки трансформатора к аноду А1, а затем через катод, дроссель, нагрузку — к средней точке вторичной обмотки трансформатора.
Через анод А2, имеющий отрицательный потенциал, ток не потечет.
В течение второго полупериода полярность напряжения на анодах изменится. Ток пройдет от точки 2 вторичной обмотки трансформатора к аноду А2, катоду, дросселю, нагрузке и к средней точке вторичной обмотки трансформатора.
В следующие полупериоды процесс повторится. Через нагрузку ток протекает всегда в одном и том же направлении. Поскольку ток проходит через нагрузку в одном и том же направлении в течение каждого из двух полупериодов, такое выпрямление называется двух-полупериодным.
График напряжений при двухполупериодном выпрямлении приведен на рис. 179, б. Качество сглаживания получается лучше, чем при однополупериодном выпрямлении, так как частота переменных составляющих увеличивается в два раза, и следовательно, возрастает для них индуктивное сопротивление дросселей при двойном уменьшении емкостного сопротивления конденсаторов.