При последовательном соединении

При последовательном соединении

I = I1 = I2; U = U1 + U2; U1=I*R1; U2=I*R2; U=U1+U2=(R1+R2)*I=IR

R = R1 + R2.

При параллельном соединении

I = I1 + I2; U = U1 = U2; I1=U/R1; I2=U/R2; I=U/R; 1/R=1/R1+1/R2;

1ый з-н Кирхгофа – Алгебраическая сумма токов в любом узле электрической цепи равна нулю.

Этот з-н следствие что в узлах цепи заряды не м/т накапливаться. Иначе бы изменились потенциалы узлов и токи в ветвях.

2ой з-н Кирхгофа ΣU=0

Алгебраическая сумма напряжений участков любого контура эл. цепи =0.

Каждый узел эл цепи обладает потенциалом и, перемещаясь вдоль замкнутого контура, мы совершаем работу, которая при возврате в исходную точку будет =0. 2 з-н – следствие равенства 0 циркуляции вектора напряженности эл поля вдоль любого замкнутого контура в безвихревом поле.

Применение.

Число ур. по 1 з-ну: n1 =y-1, по 2: n2 =b- n1.

Н-р по 1 з-ну Узел a: I1+I3-I4=0

По 2му: I1R1– I11R11+I111R111=ΣE1,R11=R1+R2

Решая матрицу находим токи. Если ток с обратным знаком, то действительное напр-ие обратно выбрано.

РЕЖИМЫ РАБОТЫ ЭЛ ЦЕПЕЙ.

U=E-IRн это внеш х-ка источника ЭДС.

1. Номинальный - все устройства в цепи работают при заданных знач-ях тока, U, мощности, указанных в паспорте.

Ip£Iном; Up³Uн

2.согласованный. ЭДСисточ=IR+IR₀. E= Uисточ+IR₀. ЭДС источника > напряжения на его зажимах на значение падения напряжения внутри источника. Чем больше будет ток нагрузки, тем < напр-ие на зажимах источника.

Rн=Rвн. I=E/(Rн+Rвн)=E/2Rн=0.5Iкз, Uс=0.5E, Передача нагрузки повышенной мощности от источника.

3. Х/х цепь разомкнута: I=0, E= Uисточ.

м/о исп-ть для измер-я ЭДС источ. питания

4. К/з - зажимы источника замкнуты проводником, сопр-е которого почти = 0.

Iк.з = E / Rвнут, а Rвн обычно мало. U=0.–аварийный режим. Для быстр откл-я – предохр. или автоматич. выкл-ли с эл/м расцепителем

 

3. РАСЧЕТ ЦЕПИ С 1 ИСТОЧ

1) метод свертывания- эквивалентные преобразования, т.е замена элементов, чтобы электромагнитные процессы не изменились, а схема упрощалась.

(Для смешанного соединения) при последоват-ом соед-ии: Rэ = R1 +R2++Rn. При паралл-ом: 1/Rэ = 1/R1 + 1/R2 ++ 1/Rn,

Н-р когда параллельно включены два потребителя: Rэ = (R1*R2)/(R1+R2)

Рассчитывается ток в преобразованной схеме через эквив. сопр-ие I=U/Re, а затем возвращаются поэтапно к исходной схеме, определяя токи, протекающие ч/з ее эл-ты.

(Для соед. звездой и треуг), заменяют эл-ты, включённые треугольником, на включенные звездой; или наоборот.

2) Метод подобных величин - задаются произв. значением тока, протекающим ч/з один из эл-ов цепи (наиб удаленный). Поэтапно рассчитываются остальные токи, и в итоге опр-ся напряжения источника. Если вычисленное значение напряжения источника в К раз отл-ся от известного из усл. задачи, то во столько раз токи, отл-ся от рассчитанных.

4.РАСЧЕТ СЛОЖ ЦЕПЕЙ

С исп. з-нов Кирхгоффа

1. З-н Кирх для токов ΣI=0. Алгебраическая Σ токов узле эл цепи =0.

2. З-н Кирх для напряжений

m – число резистивных эл, n – число ЭДС.

В любом контуре схемы эл цепи алгебраическая Σ напряжений на всех резистивных эл-ах = алгебраической Σ ЭДС

Определяем число узлов у и число ветвей в схеме. Произв направляем токи в ветвях

Опр необх число ур-ий. n1 =y-1 n2 =b- n1.

Узел a: I1+I3-I4=0

I1R1– I5R5+I4R4=E1-для 1 контура

в каждый контур должна входить хотя бы одна новая ветвь. Решаем матрицу, находим токи. Если ток с обратным знаком, то действительное напр-ие обратно.

Метод Контурных Токов

позволяет уменьшить число ур-ий: К=В-Вj-У+1, основан на 2 з-не кирхгофа. Схемы рассчитывают относительно контурных токов I_I I_II I_III. Затем определяют величину действия и направление тока в каждой ветви, по системе ур-ий: I_I R-I_II R_I,II-I_III R_{I, III} = S E_I, где R_I=R₁+R₂+R₃, SE_I=E₁-E₂

находим контурные токи, если ток получ со зн «-», то напр-е обратно.

– в собственных элементах контура ток равен контурному току;

– в общих эл-х контура ток = алгебраич. сумме токов, протекающих ч/з элемент.

Для проверки исп баланс мощностей, подставляют численное значение расчетов и определяют правильность по принципу: “Сколько энергии отдается, столько ее и потребляется» ΣEI=ΣI²R

Метод узловых потенциалов

Число ур. (У-1). На основе 1 з-на кирхгофа. Один узел схемы цепи принимается базисным с нулевым потенциалом. Для остальных узлов сост-ем ур-я по 1 з-ну, выражая токи ч/з потенциалы узлов: I=(V1-V3)/R1. Решаем систему и находим потенциалы узлов откуда по обобщенному з-ну Ома I=(U+E)/R находим токи.

5. ЗАКОНЫ ФАРАДЕЯ-МАКСВЕЛЛА

Генерируемая ЭДС пропорц-на скорости изм-я магн. потока ч/з пов-ть, ограниченную этим контуром. З-н э/м индукции Фарадея: , -ЭДС, действующая вдоль выбранного контура,

- магн. поток ч/з пов-ть, натянутую на этот контур.

«-» по правилу Ленца: Индукционный ток, в контуре, имеет такое напр-е, что создаваемое им м.п.противод-ет тому изм-ю магн. потока, которым был вызван ток.

Для катушки, в переменном магн. поле, з-н Фарадея: , — ЭДС, -число витков, -магн. поток ч/з 1 виток,

Ψ- потокосцепление, полный магн. поток На концах катушки, возникает ЭДС инд. пропорц-ое скорости изм-я потока сцепления пронизывающего катушку

, f=np/60[Гц], n-частота вращ-я ротора(об/мин) переменной ЭДС, р-число пар полюсов ротора.

Если в однородном магн. поле равномерно вращается рамка, то в ней возникает переменная ЭДС. (Генератор)

Если по рамке, помещенной в магн. поле пропускать эл. ток то на нее будет действовать вращающий момент M=pmB и рамка начнет вращаться. (эл. двигатели)

6.ЯВЛЕНИЕ ИНДУКЦИИ, САМОИНД.

Явл инд: при изм-ии м.п, прониз-го катушку, в ней возникает индукц-ый ток*5. Самоинд: бывает что ток в цепи изм-ся, а вокруг тока сущ-ет м.п, и оно также изм-ся, а раз оно изм-ся то в этом же проводнике возникает доп. индукц-ый ток.

При увелич тока в цепи, ЭДС препятствует возрастанию тока, при ум. - убыванию.

Величина ЭДС пропорц-на скорости изм-я силы тока I и индуктив-ти контура L: Вольт

За счёт самоинд. ток появл. не мгновенно. Магни. поток, ч/з одновитковый контур: L — индуктивность витка. Для катушки, из N витков: , где Ψ — сумма магн. потоков ч/з все витки. Ψ- потокосцепление. L -индуктивность.Гн На индукции- трансф-р - на сердечник наматывают 2 обмотки, одну соединяют с источником перем. тока, др. —сопр-ем. 1 я обмотка, создает в сердечнике перем. магн. поток, который в др. обмотке индуктирует ЭДС. Но т. к. перем. магн. поток пронизывает обе обмотки, то в каж индуктир-ся перем ЭДС. Отнош-е первич. напр-я ко вторичному =отношению витков первич. и вторич. обмоток – коэф. трансформации (К). м/б повышающим, пониж.

7.ПОЛУЧ. СИНУСОИД. ТОКА

ток каж. мгновение изм. знач-е и напр-е. Для его получ-эл/мех генератор (превр мех энергии в эл). упрощено-виток, с вращ-ся пост. магнитом внутри.

, f=np/60[Гц], n-частота вращ-я ротора(об/мин) переменной ЭДС, р-число пар полюсов ротора.

Осн части СД:. 1) статор имеет магнитопровод где уклад-ся 3 фазные обмотки, сдвин.геом на 120^о. 2)Ротор имеет магнитопр, на нем обмотка возбуж-я, к кот. подводится пост. ток возбуж-я Iв. Если ротор вращ-ся с угловым уск w, то по з-ну э/м индукции Фарадея-Максв в обмотках якоря возник ЭДС индукции, мгнов-ое знач-е:

ЗНАЧ-Е ВЕЛИЧИН ПЕРЕМ ТОКА.

1) мгнов. знач- в какой-то период времени

2)мах– это наиб. зн-е переем. величины за период времени. I_m, U_m, E_m и т.д.

3) действ. зн-е -приравнивается к пост. току котор. на одном и том же сопротивлении за то же время выделяет такое кол-во тепла, что и пост. ток I, U, E.

пост.ток,перемен

I=I_m/√2, U=U_m/√2, Исп-ся в расчете цепей переем. тока, в. диагр. и измерит-х приб-х.

4) ср. зн-е –зн-е перем. величины за полупериод. (ср. зн-е синус тока-это зн-е постоянного тока, при котором за половину периода переносится такой же эл. заряд что и при синус токе).

Отношение действ. зн-я к ср- коэф. формы периодич. кривой:Кф=I/Iср, для синусоиды Кф=Imax*п/2√2Im=1.11

Вект. диаграмма –совок-ть векторов величин переменного тока изменяющегося с одинаковой условной частотой. На комплексной плоскости на оси х -вещественная составляющая, а на оси у- мнимая. Если нач. координат соединить отрезком с точкой комплексного числа, то длина этого отрезка и его угол с вещ. осью – изображ. комплексного числа. При построении в. диаграмм в начале выбирается основной вектор, и от этого вектора строятся др. вектора в масштабе.

e1=E1m*sin(ωt+φ), e1=E1m*sin(ωt+φ)

(ωt+φ)-фаза ЭДС, φ-начальная фазаЭДС

e=e1+e2,Em=E1m+E2m,U=Uc+UL, i=Isinωt,

u=Usin(ωt+φ)

прим-ся при слож. векторных синусоид. величин.

на резисторе напр-е и ток совпадают по фазе

напр-е на конденсаторе отстает от тока на п/2

напр-е на катушке индук-ти опережает ток на п/2

 

9. СОПРОТИВЛЕНИЯ И МОЩНОСТИ.

Актив. сопр-е. R (резистор, лампы накал-я)
Индуктивное X_L (катушки реле, обмотки эл/дв и трансформ).

Емкостное: (конд-ры, ЛЭП)

Реактивное: Х=Х_L-Xc

суммар сопр-е:

Z’=R+jX, Z’=Z*e^(jφ), Zmin=Ràωрез=1/√LC, при этой резонансной частоте ток в цепи и напряж. на реактив. эл-тах мах, аварийный реж., а U’_L=-U’c

 

φ=arctgX/R=(ωL-(1/ωC))/R

если XL>Xc, то φ>0 и ток отстает по фазе от напря (полн. сопр-е имеет индуктив. х-р)

Мощности: 1 )мгновенная мощность

2)активная мощность (Вт),

3)реактивная мощность (ВАр)

4)полная мощность (ВА).

Треуг. мощ cosφ=P/S=P/UI-коэф мощ.

Показ,какая доля полной мощ-ти составляет активную мощность или какая доля эл,энергии преобраз-ся в др, виды эл,энергии.

 

Треуг. напр-ий: U’=U’a+U’_L+U’c; U-прилож-е напр.

Ua=U*cosφ-активная состал-ая; Up=U_L-uc=Usinφ-реактивная. U'=I’*Z, UA=IR, Uр= I(XL-XC), R=Ua/I; X=Up/I-по з-ну Ома. R=Z*cosφ; X=Z*sinφ; tgφ=X/R=(X_L-Xc)/R

 

10.ЦЕПИ ПЕРЕМ ТОКА С ЕД. RLC

1. Резистор

, на резисторе напряж. и ток совпадают по фазе.

2. Конденсатор

;

,

напряж. на конд. отстает по фазе от тока на п/2.

3. Катушка индуктивности

,

Напряж. на катушке опережает ток на п/2.

ЦЕПИ С ПОСЛЕДОВАТ. RLC

схема! U=UR+UL+Uc (по 2 з-ну Кирх); UR=I*R; UL=I*XL; Uc=I*Xc; Up=UL-Uc; iR+ldi/dt+1/C*∫idt-Um*sinωt, X=X_L-Xc,

Z’=R+jX, Z’=Z*e^(jφ), Zmin=Ràωрез=1/√LC, при этой резонансной частоте ток в цепи и напряж. на реактив. эл-тах мах, аварийный режим, а U’L=-U’c

φ=arctgX/R=(ωL-(1/ωC))/R

если XL>Xc, то φ>0 и ток отстает по фазе от напря (полн. сопр-е имеет индуктивный х-р)

IX=IXL=IXC => X=XL=XС

.
, инд.сопр.

3 режима работы:

1)XL>XC UL>UC. эквивалентная цепь предст собой активно-индуктивную нагрузку, а из вект. диаграммы видно, что ток отстает от напряжения => cosj - отстающий.

2)XL<XC UL<UC. цепь представляет активно-емкостное сопр-е. cosj - опережающий.

3)XL=XC,UL=UC. режим резонанса напряжений.

В силовых цепях этот режим является вредным, т.к. напряжение на участках цепи UL и UC м/б > чем напряж. источника питания.

ЦЕПИ СО СМЕШАННЫМ СОЕД. RLC

Для анализа режимов работы цепей строится вектор. диаграмма. Для нее н/о рассчитать осн. параметры цепи (токи, напр) (2метода)

1. Метод проводимости

2. Символический метод.

По этому методу проводимости исп-ся ф-лы перехода от сопр-я к проводимости и наоборот для ||-ных ветвей их заменяют эквивалентными цепями. В этом случае цепь упрощается до последнего соединительного элемента R,L,C, кот-ю рассч-ют, находят напряжение в ||-ных ветвях.

y=ycosj=|y=1/z| = R/z² [См] Сименс.

 

 

13. СИМВОЛИЧЕСКИЙ МЕТОД РАСЧЕТА.

Все значения величин подставляются в комплексной форме. Выбираются полож. напр-я токов в ветвях. Составляем систему ур-ий по з-ну Ома и Кирхгофа. Решаем ее, по найденным комплексным значениям токов и напряж. Опр-ем мгновенные.

1-показательная для * /

2-тригонометрическая для перехода

3-алгебраическая для + -

Комплексное число:

где a – веществ. (действительная) часть, j – мнимая единица, b – мнимая часть, A – модуль, α– аргумент, e – основание натурального логарифма.

Первый и второй законы Кирхгофа:

Закон Ома в комплексной форме:

где Z – комплексное сопр-е. Для резистора Zr = r, для индуктивности Z_L = j xL = jωL, для ёмкости

Zc = – j xС = 1/(jωC) = – j/(ωC).

 

14.СИММЕТРИЧ. ТРЕХФАЗНАЯ НАГР.

В трехфазной системе эл. цепей действуют 3 синусоид. ЭДС одной частоты, сдвинутые по фазе на 120град, создаваемые 1 источ.

векторная диаграмма

Трехфазный генератор имеет 3 выходные обмотки, фазы генер. н/о соединять с приемником 2мя проводами, т.е. 6типроводная линия. Для ум-я кол-ва проводов фазы генератора гальванически связывают: в звезду(м/б 3х- и 4хпроводн) и треуг

Плюсы перед однофазной цепью: меньший расх. Меди в проводах, стали в трансф, простота получ-я вращ-ся м.п. в эл/дв-ях. Меньшие пульсации момента на валу роторов, генераторов, двигателей

- индуцируемые в витках ЭДС

 

1) обычно в генераторах обмотки соед-ся способом звезда. Z_A,Z_B,Z_C - однофазные потреб, соед. звездой или трехф. нагр. (эл-дв). Нагр. симметрична, если Za=Zb=Zc=Zф=Zфe^jj, и хар-р сопротив. одинаковый

j-Ð м/у током и напр; jA=jB=jC=j -фазa, Iл=Iф (действ. зн-я токов одинаковы).

I’N=I’A+I’B+I’c, для симметр.приемн I'N=0

I_А=I_В=I_С.

по 2 з-ну Кирхгофа:

 

 

- как Σ напр. по замк контуру.

Uл=2Uфcos(п/6)=√3*Uф. Ряд напр:127,220,380,660В

2) треуг: когда вкл-ся несимметр приемники нужна независимость работы отдельных фаз.

При симметрич приемн:

Z_AB=Z_BC=Z_CA=Z=Zфe^jj; jA=jB=jC=j, Uл=Uф,

I'A=I'AB-I'CA,

I'B=I'BC-I'AB,

I'C=I'СА-I'BC,

Iл= 2I_фcos30^o= =√3Iф; Uл=Uф

 

Режим работы трансформатора

1)Номинальный. - при номинальных зн-ях напряж и тока первичной обмотки трансф-ра.

2)рабочий. Напряж. первичной обмотки близко к номинальному, а ток меньше номинального зн-я.

3) х/х. режим ненагруженного тр-ра, цепь вторич. обмотки разомкнута(I2=0) или подключена к приемнику с большим сопр-ем нагрузки-вольтметр.

4) к.з-вторичная обмотка коротко замкнута(U2=0) или приемник с малым сопротивлением -амперметр

 

17.ОПЫТ ХОЛОСТОГО ХОДА

х/х это испытание тр-ра при разомкнутой цепи вторич. обмотки и номинальном первичном напряж. U1x=U1ном. Опр-ют коэф трансформации k=E2/E1=U2/U1=w2/w1=I1/I2 и мощность потерь в магнитопр: P_x=I²_x*R₁+Pcт≈Pcт; (из-за малости I²_x*R₁ м/о пренебречь) т.е это потери в стали при номинальном первичном напряжении. Они не зависят от нагрузки тр-ра и наз-ся постоянными.

Опыт к/з – испыт. при короткозамкнутой цепи вторичной обмотки (U2=0) и номинальном первичном токе I1K=I1ном. Опыт служит для опр-я мощности потерь в проводах, внутр. падения напряжения. Напряж. к.з: Uк=Uк/U1ном*100% Т.к. Uк<<U1ном, то пропорциональный напряжению м.поток Ф имеет небольшую величину, и вызываемые им потери в сердечнике незначительны. Мощность при к/з расходуется только на нагрев обмоток, т.е. равна потерям в меди при номинальном режиме:

Активное сопротивление к. з. Rk=Pпотерь/I21k

Индуктив:. Xk= √(Z2k - R2k)= √((U1k / I1ном)2 - R2k)

Полное: Zk= √(R2k + X2k)

Напряжение к. з: uk = (Zk*I1ном /U 1ном)*100%

Коэф. трансформации: n21 ≈ I1k/ I2k (повышающий)

n12 ≈ I2k/ I1k (понижающий тр-р)

 

18. ВНЕШНЯЯ Х-КА И КПД ТР-РА

Внешняя х-ка определяет зависимость значений вторичного напряжения U2 от тока нагрузки I2. Коэф. загрузки тр-ра: β= I₂/I_2ном;

I_2ном=I_1ном /n₂₁ - номинальный ток нагрузки при номин. первичном токе I_1ном.

КПД -отношение активной мощности P2 на выходе тр-ра к актив. мощ. P1 на входе, η= (P2 / P1) 100%. P1=Рпр1-Рс-Рпр2, Рпр-мощность потерь на нагрев проводов, Рс - на гистереис и вихревые токи в магнитопроводе. Потери в проводах обмоток – переменные, а в магнитопроводе – пост. потери.

b – коэф. загрузки тр-ра; ΔP-мощность потерь; P_K.НОМ – мощ.потерь в проводах обмоток при номинальных токах; сosφ-коэф.мощности.

КПД мах при b=√(Рс/Рк.ном),

Трехфазные тр-ры. У 3х однофазных тр-ров первичные и вторичные обмотки размещены на 1 стержне сердечника, а др. стержени не имеют обмотки, их м/о объединить в один 0. Т.к Σ магнитных потоков Фа + Фb + Фс=0, то в 0 стержне м. потока нетàдостаточно 3 стержня в 1 плоскости.

На каждом стержне - обмотки высшего и низшего напряжения. Стержни соединяются ярмом. Длина магнитных лилий потока среднего стержня < чем крайних стержней. Поэтому в фазе, обмотка которой помещена на среднем стержне, протекает меньший намагничивающий ток. В стандартных схемах, обмотки высшего напряжения соединены звездой, т.к тогда фазное напряжение в √3 раз < линейного à упрощается изоляция обмоток. Обмотки низшего напряжения соединяются треугольником, т.к тогда тр-р менее чувствителен к не симметрии нагрузки фаз.

 

19. АСИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ

Статор - полый цилиндр из пластин эл.технической стали. На внутр. поверхности - пазы где уклад-ся с 3 фазные обмотки началами С₁, С₂, С₃. Концы обмоток выносятся на плату.Соединяются обмотки:

Y D

РΔ=3РY. Число оборотов магнитного поля статора: n1=60f/P; f=50Гц-магнитная частота, Р-число пар полюсов. Ротор - цилиндрический магнитопровод на внешней пов-ти - пазы в которые укладываются коротко замкнутые или 3фазные обмотки соединенные по схеме звезда.

 

1-обмотки ротора

2-контактные кольца

3-пусковые реостаты

Принцип действия АД

При подведении 3хфазного переменного тока к обмоткам статора получается вращ-ся магн. поле. Оно и наводит в стержнях обмотки ротора ЭДС. Т.к обмотка ротора замкнута, то в стержнях возникают токи. Взаимодействие этих токов с полем статора создает на проводниках обмотки ротора э/м силы Fпр, (направление по правилу «левой руки»). Силы Fпр стремятся повернуть ротор в направлении вращения магн. поля статора. Совокупность сил Fпр проводников, создает на роторе э/м момент М, приводящий его во вращение.

Относительная величина отставания n2 от n1 наз-ся скольжением: S=(n2-n1)/n1, n2 – число оборотов ротора. Для АД 0<S<1, на практике- S=0,01-0,07

Режимы работы АД. При пуске А.Д. S=1, n=0 - частота вращения ротора. В режиме идеального х/хода n=n0, S=0. Номинальный режим: Sн=(2÷5)%. В режиме реального х/хода: Sхх=(0,2÷0,7)%.

S<0-режим генератора, S>1-режим э/м тормоза

 

20.РАБОЧИЕ х-ки и способы пуска АД

Это зависимости частоты вращения n, вращающего момента Мвр, коэф. мощности cosφ1 и КПД η двигателя от полезной мех. мощности P2 на валу.

 

 

http://techno.x51.ru/index.php?mod=text&uitxt=906

http://electricalschool.info/spravochnik/maschiny/495-rabochie-kharakteristiki-asinkhronnogo.html

http://www.motor-remont.ru/books/1/08_94.html

ПУСК: для АД с короткозамк. ротором 3 схемы:

1) Реакторный пуск. Рубильник последовательно соединяет реактивную катушку (ее сопротивление ограничивает величину пускового тока) и статор двигателя, когда скорость ротора приблизится к номинальной, замыкается рубильник, он закорачивает катушку и статор переключается на полное напряжение сети.

2) при автотрансформаторном пуске: по мере разгона двигателя автотрансформатор переводится в положение работа в котором на статор подается полное напряжение сети

3)с переключением с Y на Δ. Дает 3хкратное уменьшение тока. РΔ=3РY

Реостатный пуск. при большой нагрузке на валу. Используют АД с фазным ротором. Для увеличения пускового момента, в схему ротора включают 3хфазный реостат. После пуска происходит уменьшение пускового тока двигателя. По мере разгона двигателя пусковой реостат выводится и после окончания пуска обмотка ротора оказывается замкнутой накоротко.

21.СИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ.

Токи, подаваемые в якорь, создают вращающееся м. поле, которое сцепляется с полем индуктора, и происходит преобразование энергии. Обычно якорь - на статоре, индуктор — на роторе. Поле якоря оказывает воздействие на поле индуктора - поле реакции якоря. Индуктор состоит из полюсов — электромагнитов постоянного тока или постоянных магнитов. Индукторы бывают явнополюсные или неявнополюсные. В явнопол. полюса ярко выражены и конструкция схожа с полюсами машины постоянного тока. В неявнополюсных обмотка возбуждения укладывается в пазы сердечника индуктора, как в асинхронных машинах с фазным ротором.

en=Em*sinωt; eв=Em*sin(ωt-120⁰); ec=Em*sin(ωt-240⁰)

Принцип действия - на взаимодействии вращающегося м. поля якоря и м. поля полюсов индуктора. Для его работы в синхронном режиме, двигатель н/о разогнать почти до частоты вращения м. поля. М.поле якоря сцепляется с м.полями полюсов индуктора. Для разгона исп-ся асинхронный режим - обмотки индуктора замыкаются ч/з реостат или накоротко, для этого на роторе делается короткозамкнутая обмотка. В двигателях с постоянными магнитами применяется внешний разгонный двигатель.

Частота вращения ротора n [об/мин] остаётся неизменной, связанной с частотой сети f [Гц]: n=60f/p, где p — число пар полюсов ротора.

СД применяются в приводах большой мощности (десятки мегаватт). На тепловых станциях, металлург. заводах, шахтах, холодильниках приводят в движение механизмы работающие с постоянной скоростью. М/т работать с различной реактивной мощностью. Но стоимость приводов с СД выше, чем с асинхронными. На крупных станциях - спец. СМ, работающие в режиме х/хода и отдающие в сеть т/о реактивную мощность, которая необходима для асинхронных двигателей. Их наз-ют синхронными компенсаторами.

22. Х-КИ СД И ЭЛ. СХЕМЫ ВКЛЮЧ-Я

1) Для определения макс. момента СД- М_МАКС, до которого сохраняется синхронная работа применяется угловая харак-ка. Напряжение U=const и частота f=const. àзначения э/м-го момента Мэм и мощности P, при токе возбуждения Iв=const зависят т/о от угла θ (θ - сдвиг фаз между векторами напряжения Ù и ЭДС Ė0). Зависимости Мэм(θ) и P(θ) наз-ся угловыми характеристиками. Они позволяют анализировать процессы в синхронном двигателе при изменении нагрузки. М=М_максsinθ. М максимален при θ=π/2. При θ> π/2, М уменьш-ся и CД выпадает из синхронизма.

2) Электроприемники потребляют реактивную мощность àснижение напряжения в сети. Способ компенсации реактивной мощности – использ-е СД, который генерирует реактивную мощность в сеть. Для этого СД работает с опережающим коэф-ом cos φ. Возможность работы СД в качестве компенсатора реактивной мощности иллюстрируют U-образные х-ки СД. Они показывают зависимости тока статора I₁ и его cos φ от тока возбуждения I_В при U=const и Р=const. Х-ки I₁(I_В) показывают, что при увеличении от 0 тока возбуждения ток статора вначале уменьшается. При некотором токе возбуждения она становится =0, а cos φ=1. При дальнейшем ув-ии тока возбуждения вновь ув-ся реактивная составляющая тока статора, но уже с опережающей фазой. Если на валу нет тормозного момента, то ток фазы статора считают реактивным:

İ(Iв) = İp(Iв) = (-Ė0 + Ù)/jX = (Ù + jωψ0 (Iв))/jX

Способы пуска СД

1) асинхронный пуск на полное напряжение сети;

2) пуск на пониженное напряжение через реактор или автотрансформатор.

Асинхронный пуск - статор присоединяется к сети. Двигатель разгоняется как асинхронный до скорости вращения, близкой к синхронной. В процессе асинхронного пуска обмотка возбуждения замыкается на разрядное сопротивление, чтобы избежать пробоя обмотки возбуждения при пуске, так как при малой скорости ротора в ней могут возникнуть большие перенапряжения. При скорости вращения, близкой к синхронной, срабатывает контактор КМ, обмотка возбуждения отключается от разрядного сопротивления и подключается к якорю возбудителя. Пуск заканчивается.

3) вспомогательным пусковым двигателем.

ротор СД с возбужденными полюсами развернуть вспомогательным двигателем до скорости вращения поля статора, то магнитные полюсы статора, взаимодействуя с полюсами ротора, заставят ротор вращаться далее самостоятельно в такт с полем статора, т. е. синхронно.

Число пар полюсов АД д/б < числа пар полюсов СД.
Включая рубильник 3, пускают вспомогательный АД 2,он разворачивает ротор СД 1 до скорости поля статора. Затем, включая рубильник 4 постоянного тока, возбуждают полюсы ротора. СД н/о синхронизировать на параллельную работу. Для этого реостатом 5 устанавливают такое возбуждение, чтобы напряжение обмотки статора было = напряжению сети.

23.ГЕНЕРАТОРЫ ПОСТ. ТОКА

На неподвижной станине—главные полюсы для возбуждения магн.потока и доп-ые-для улучшения коммутации в машине(коммутация при переключении пластин коллектора, касающихся щеток). Главный полюс состоит из сердечника и обмотки возбуждения. На конце сердечника - полюсный на­конечник для распределения магн. потока. Станина - ярмо ма­шины, замыкает магнитную цепь магн. по­тока главных полюсов. Доп. полюсы - на станине м/у главными. На сердеч­никах доп. полюсов есть обмотки, они соединяются последователь­но с обмоткой якоря. Якорь - враща­ющаяся часть. Состоит из сердечника с обмоткой в его пазах, и коллектора, на общем валу. Коллектор - по­лый цилиндр, изолированных друг от друга и вала клинообразных медных пластин. Проводамиони соединяются с витками обмотки в пазах якоря. С помощью коллектора и щеток вращающаяся обмотка якоря соединяется с внешней электрической цепью. Щеткодержатели надеваются на траверсу, и электрически изолируются от нее.

Под действием приложенного к валу якоря вращающего момента М_вр от первичного двигателя, якорь вращается с постоянной частотой враще­ния п, т.е. постоянными угловой ω_вр и окружной v скоростями. Тогда в витках параллельных ветвей его обмотки будут индуци­роваться ЭДС е_я, направления - по правилу пр. руки. Если под­ключить к выводам щеток пассивный двухполюс­ник П с сопр-ем нагрузки R_H, то в цепях приемника и якоря возникнет ток I_Я. Взаимодействие тока в обмотке якоря с магн. полем глав­ных полюсов по правилу левой руки создает тормозной момент, противоположный вращающему моменту. При постоянной частоте вращения якоря п: М_вр = М_тор.

Электрическое состояние цепи якоря: Е_я- I_ЯR_Я=U. Ур-е баланса мощностей цепи якоря Е_яI_Я=I²_ЯR_Я+UI_Я, где Е_яI_Я = Р_е - мощность ЭДС Е_я якоря генератора, I²_ЯR_Я -мощность потерь в проводах обмотки; UI_Я=I²_ЯR_H — мощность приемника.

ЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ

Своевременное подключение и отключение обо­рудования требует принятия тех или иных решений в зависимости от условий. Если наличие или отсутствие каждого усло­вия отождествить с напряжением электрического сигнала различ­ного уровня, то принятие решения возможно с помощью элект­ронных устройств на основе логических элементов. Такие устрой­ства реализуют логическое преобразование совокупности сигна­лов об условиях работы в совокупность сигналов управления технологическим процессом.

В зависимости от схем логических эле­ментов сигналы на их входах и выходах имеют либо отличные от нуля напряжения (положительное — «положительная логика» или отриц. — «отриц. логика»), либо близкие к 0, которые отождествляют с логической единицей и нулем. При этом работу логического элемента можно описать зависимостью логического значения выходного сигнала F от со­вокупности логических значений входных сигналовЭту зави­с-ть представляют таблицей истинности.

М/о док-ть, что для логических преобразований достаточно иметь 3 элементарных логических эл-та, выпол­няющих операции: логическое отрицание (логическое НЕ), логи­ческое сложение (ИЛИ) и логическое умножение (И).

Логические элементы реализуют логические ф-ии:

•элемент НЕ (инвертор) — F = ¯x;

•элемент ИЛИ (дизъюнктор) на 2входа F= х1 + х2

•элемент И (конъюнктор) на два входа — F= х1 х2

Используется расширенный набор логиче­ских элементов, реализующих логические функции:

- ИЛИ—НЕ (стрелка Пирса) (рис. 16.8, а) F = (х1 + х2) (сверху черта на всю скобку);.

- И—НЕ (штрих Шеффера) (рис. 16.8, б)

F = х1х2 (сверху черта);

- импликация (рис. 16.8, в) F=x1+ x2(сверху черта т/о над x2) - запрет (рис. 16.8, г) F=x1x2(сверх черта т/о над x2)

- равнозначность (рис. 16.8, д)F= х1х2 + (х1х2) (сверху черта на всю скобку)

ЛЭ м/о построить так, что логи­ческие значения сигналов на одних ее входах будут запрещать или разрешать прохождение на выход цифровых данных по др. вхо­дам. Входы, или сигналы, ЛЭ-тов, управляющих др. входами, наз-ся стробирующими.

 

Рабочие св-ва ЛЭ определяет ряд пара­метров:

быстродействие — время задержки м/у сменой состояний входного и вых. сигналов (рис. 16.4, в);

нагрузочная способность, (коэф. разветвления) -число входов, которые м/о подключить к 1 выходу;

помехоустойчивость- мах допустимый уровень на­пряжения помехи, не вызывающий ложного переключения;

•степень генерирования помех — интенсивность колебаний тока при переключении эл-в;

•мощность рассеяния- мощ-ть потерь энерг. в эл-х.

 

 

Способы пуска АД

Важное практическое значение для оценки АД имеют их пусковые свойства. Эти свойства в основном определяются следующими величинами: I_пуск M_{вр. пуск.} (начальным пусковым вращающим моментом, длительностью пуска) В каталогах обычно указывают I_пуск / I_кон; M_{вр. пуск} / M_{вр. кон}

В первый момент пуска частота вращения ротора n₂=0 и скольжение:

При пуске должны выполняться условия:

- вращающий момент должен быть больше момента сопротивления, создаваемого рабочим механизмом;

- пусковой ток I_пуск не должен иметь большие значения (I_пуск≤(5-7%) I_кон)

В зависимости от катушки ротора, мощности двигателя и характеристики нагрузки применяют различные способы пуска:

- прямой пуск

- пуск с использованием пусковых реостатов, включаемых в цепь обмотки фазного ротора

- пуск при пониженном U

При прямом пуске обмотка статора двигателя сразу включается на полное напряжение сети. При этом пусковые токи в статоре и роторе имеют максимальные значения. По мере разгона ротора S уменьшается и токи уменьшаются.

Бросок тока при пуске может вызывать значительное падение напряжения в сети, что может привести к остановке рядом работающих двигателей, так как момент создаваемый ими прямопропорционален квадрату напряжению сети (M≡U²).<