Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЕ ВОПРОСЫ
по дисциплине «Электротехника и электроника»
для направления подготовки 151000.62 (ИНиГ, III курс, группа 1)
1. Основные законы и методы расчёта цепей постоянного тока
2. Расчёт электрической цепи постоянного тока методом контурных токов
3. Цепь переменного тока с активным и индуктивным сопротивлениями
4. Цепь переменного тока с активным и ёмкостным сопротивлениями
5. Цепь переменного тока с индуктивным и ёмкостным сопротивлениями
6. Электрическая цепь с соединением R-, L-, C – элементов
7. Метод расчета цепи с помощью комплексных чисел
8. Векторные диаграммы для цепей с соединением R-, L-, C – элементов
9. Векторные диаграммы для цепей с соединением R-, L– элементов.
10. Векторные диаграммы для цепей с соединением R-, C – элементов
11. Векторные диаграммы для цепей с соединением L-, C – элементов
12. Резонансные явления в электрических цепях переменного тока
13. Элементы трёхфазной электрической цепи; фазные, линейные токи, напряжения
14. Симметричный и несимметричный приемники в трёхфазных цепях, векторные
диаграмммы
15. Ток в нейтральном проводе в трёхфазных цепях
16. Режимы работы трёхфазного приёмника
17. Аварийные режимы в трёхфазных цепях
18. Активная, реактивная, полная мощности трёхфазной системы; измерение активной
мощности
19. Сравнение работы приемника при соединениях «треугольником» и «звездой»
20. Понятие магнитных цепей; закон полного тока для магнитной цепи
21. Сходство и различие электрических и магнитных цепей
22. Свойства ферромагнитных материалов, получение петли гистерезиса
23. Расчёт неразветвленной магнитной цепи
24. Схема замещения, векторная диаграмма катушки с магнитопроводом
25. Устройство и принцип действия трансформатора
26. Режим холостого хода трансформатора
27. Режим короткого замыкания трансформатора
28. Режим работы трансформатора под нагрузкой
29. Трёхфазные трансформаторы; группы соединений обмоток трансформаторов
30. Включение трансформаторов на параллельную работу
31. Устройство и принцип действия, режимы раоты асинхронного двигателя
32. Вращающееся магнитное поле статора асинхронного двигателя
33. Вращающееся магнитное поле ротора асинхронного двигателя
34. Рабочее вращающееся магнитное поле асинхронного двигателя
35. Механическая характеристика асинхронного двигателя
36. Устройство и принцип действия, области применения электрических машин
постоянного тока (МПТ)
37. Режимы работы электрических (МПТ)
38. Способы соединения цепей якоря и обмотки возбуждения электрических МПТ
39. Вольт-амперная характеристика полупроводникового диода
40. Устройство, принцип действия, схемы включения биполярного транзистора
41. Достижения полупроводниковой электроники
42. Преимущества и недостатки биполярного транзистора
43. Уравнение движения электропривода
44. Основные режимы работы электропривода
45. Выбор мощности двигателя в электроприводе
46. Выбор вида и типа двигателя в электроприводе
i
0
t
i – сила тока
i=f(t)
R1 =18 Ом
R2 =30 Ом
R3 =20 Ом
I2 =1,6 A
UAB = I2R2
UAB =1,6*30 =48 B
I1=I2+I3 =1,6+2,4=4А
U=I1*R
R=R1 +RAB
, См (Сименс) проводимость
1)
2) U=U1 +UAB= R1 I1 +UAB = 18*4+48=120 B.
Закон Ома
В.А.Х
IR=U (1)
I
Закон Ома в форме ур-я (1) справедлив для участка цеп, не сод источников ЭДС. При наличии таких источников закон Ома принимает форму: IR=U+E (2)
E – ЭДС всех источников, вкл-ных в рассматр участок цепи.
Первый закон Кирхгофа: Алгебраическая сумма сил токов, сход-ся в любой точке разветвления проводников (или в узле) равна нулю.
=0
l- число токов, сх-ся в данном узле.
Причем токи, протекающие к узлу счит-ся +, токи вытекающие из узла –
I2
I1
I3
l=3
I1 – I2 + I3 = 0
Второй закон Кирхгофа: В любом замкнутом контуре произвольно выделяют в сложной сети проводников алгебр сумма падений напря-ий на отдеьны участках контура равна сумме ЭДС в этом контуре:
Где m – число участков в замкнутом контуре.
Основан на применении 2 закона Кирхгофа. Метод позволяет уменш число совместно решаемых уравнений до числа независимых контуров.
B – число ветвей в схеме цепи
BI – число ветвей, содержащие источники тока
Y – число узлов в схеме
Метод заключается в:
Для схем, допускающих изображение на плоскости без пересечения ветвей дост условием выделением числа K незав контуров будет являться наличие в каждом из них хотя бы ветви, принадл-щей только этому контуру.
К=6-0-4+1=3
В левой части уравнений коэффициент при контурном токе рассматриваемого контура положителен и равен сумме сопротивлений его ветвей. Коэффициенты при контурных токах в контурах, имеющих общие ветви с рассматриваемым контуром, равны сумме сопротивлений общих ветвей со знаком плюс (минус), если направления контурных токов в общих ветвях совпадают (противоположны).
Правая часть уравнений содержит алгебраическую сумму ЭДС ветвей рассматриваемого контура, причем слагаемое записывается со знаком плюс (минус), если направления ЭДС и положительное направление контурного тока совпадают (противоположны).
1:
2:
3:
.
Реальные цепи, содержащие индуктивность, всегда имеют и активное сопротивление: сопротивление провода обмотки и подводящих проводов. Рассмотрим электрическую цепь, в которой через катушку индуктивности L, обладающую активным сопротивлением R, протекает переменный ток I = Im∙sinωt
Через катушку и резистор протекает один и тот же ток, поэтому в качестве основного выберем вектор тока, и будем строить вектор напряжения, приложенного к этой цепи. Напряжение, приложенное к цепи, равно векторной сумме падений напряжений на катушке индуктивности и на резисторе.
U = UL + UR (4.17)
Напряжение на резисторе будет совпадать по фазе с током:
UR = UmR∙sinωt (4.18), а напряжение на индуктивности будет равно ЭДС самоиндукции со знаком минус (по второму закону Кирхгофа).
UL = L∙ = Im∙ω∙L∙cosωt = UmL∙sin(ωt + π/2) (4.19)
Мы видим, что напряжение на индуктивности опережает ток на угол π/2. Построив векторы I, UR и UL и, воспользовавшись формулой (4.17), найдём вектор U. Векторная диаграмма показана на следующем рисунке.
В рассматриваемой цепи ток I отстаёт по фазе от приложенного напряжения U, но не на
π / 2, как в случае с чистой индуктивностью, а на некоторый угол φ. Этот угол может принимать любые значения от 0 до π / 2 и при заданной индуктивности зависит от активного сопротивления. С увеличением R угол φ уменьшается. Как видно из диаграммы, модуль вектора U равен:
U == I∙= I∙ZL (4.20), где
ZL = (4.21) называется полным сопротивлением цепи с индуктивностью и активным сопротивлением. Сдвиг по фазе между током и напряжением в данной цепи также определяется из векторной диаграммы:
tg φ = UR / UL = ωL / R (4.22)
В реальных цепях переменного тока с ёмкостью всегда имеется активное сопротивление. Рассмотрим такую цепь.
Через конденсатор и резистор протекает один и тот же ток I = Im∙sinωt. Поэтому в качестве основного выберем вектор тока и будем строить вектор напряжения, приложенного к этой цепи.
U = Uc + UR (4.28).
Напряжение на резисторе будет совпадать по фазе с током:
UR = UmR∙sinωt (4.29).
Напряжение на конденсаторе будет отставать по фазе от тока на угол π / 2:
Uc = Umc∙sin(ωt - π/2 ) (4.30)
Построим векторы I, UR и Uc и, воспользовавшись формулой (4.28), найдём вектор U. Построим векторную диаграмму.
Из векторной диаграммы следует, что ток I опережает по фазе приложенное напряжение U , но не на угол π/2, как в случае чистой ёмкости, а на угол φ. Этот угол может изменяться от 0 до π/2 и при заданной ёмкости С зависит от значения активного сопротивления: с увеличением R угол φ уменьшается.
Модуль вектора U равен:
U = = I= I∙Z1 (4.31), где
Z1 = (4.32) называется полным сопротивлением цепи.
Сдвиг по фазе между током и напряжением:
tgφ = Uc/UR = (1/ωC)/R = 1/(ω∙R∙C) (4.33).
6. Электрическая цепьс соединением R-,L-,C- элементов.
Электрическая цепь постоянного тока
Составным элементом цепей переменного тока является активное сопротивление – R
, индуктивность L , емкость С -
Термин «сопротивление» для цепей переменного тока недостаточно полный, т.к. сопротивление переменному току оказывают не только те элементы, в которых энергия выделяется в виде тепла (их называют активным сопротивлением), но и те элементы цепи, в которых энергия запасается в энергетических или магнитных полях. Такие элементы называют реактивными, а их сопротивление переменному току – реактивным сопротивлением. Реактивным сопротивлением обладают индуктивность и емкость.
Установившийся синусоидальный ток в цепи с последовательным сопротивлением
R
L
C
UR
UL
UC
Дифференциальное уравнение цепи:
(*)
Приложенное напряжение , при этом ток тоже синусоидальный:
Целесообразно принять φu = φ, чтобы φu = 0 (так как ток в цепи общий), тогда
Подставим в исходное уравнение (*) :
При : возведем в квадрат и сложим:
При :
, откуда
/:
- полное сопротивление цепи
- реактивное сопротивление
Рассмотрим случай XL>XC
U
UЦ
UC
UL-UC=UX
φ
K
UR=Ua
O
A
OAK - Треугольник напряжений
φ - угол сдвига фаз между U и I
UC
; .
Треугольник сопротивлений
Синусоидальный ток в цепи с параллельным соединением R,L,C.
iR
R
iL
L
iC
C
U(t)
По первому закону Кирхгофа: i = iR+iL+iC
Согласно закону Ома:
Таким образом, дифференциальное уравнение цепи с параллельным соединением имеет вид:
Примем
, так как
Подставляя в дифференциальное уравнение, получим
Рассмотрим : ,
Возведем в квадрат: (*)
При : , или ,
Возведем в квадрат: (**)
Сложив уравнения (*) и (**), получим:
, или
/:
Введем обозначение - активная проводимость
- суммарная реактивная проводимость, при чем и
- полная проводимость
Сс
Закон Ома в комплексной форме
;
- закон Ома в комплексной форме
ΨU
φ
Ψi
+j
+1
Мощность в комплексной форме
Возьмем , тогда , так как Ψu – Ψi = φ, то:
P Q
8. Векторные диаграммы для цепей с соединением R-,L-,C- элементов
Для первого случая
XL˃XC UL=IXL
UL˃UC Uc=IXc
Для второго случая
XL˂XC UL=IXL
UL˂UC Uc=IXc
Для третьего случая
XL=XC UL=IXL
UL=UC Uc=IXc
9. Векторные диаграммы для цепей с соединением R-,L- элементов
10. Векторные диаграммы с соединением R-,C-элементов
12. Резонансные явления в электрических цепях переменного тока.
Резонансом напряжений в электрических цепях называется режим участка электрической цепи, содержащей индуктивный и емкостной элементы, при котором разность фаз между напряжением и током равна нулю . Режим резонанса может быть получен при изменении частоты питающего напряжения или изменением параметров элементов L и С.
При последовательном соединении возникает резонанс напряжения. .
Резонанс токов. При параллельном соединении конденсатора и соленоида (смотри рисунок), так же как и при последовательном, сила тока в цепи зависит от значений емкости и индуктивности. При изменении емкости и индуктивности при определенном их соотношении сила тока в неразветвленном участке цепи оказывается минимальной (практически близкой к нулю). При определенной частоте, называемой резонансной, реактивные составляющие проводимости могут сравняться по модулю и суммарная проводимость будет минимальной. Общее сопротивление при этом становится максимальным, общий ток минимальным, вектор тока совпадает с вектором напряжения.Такое явление называется резонансом токов.
13. Элементы трехфазной электрической цепи. Фазные, линейные токи, напряжения.
Трехфазная цепь состоит из трех основных элементов: трехфазного генератора, линии передачи со всем необходимым оборудованием, приемников (потребителей). Напряжение между линейным проводом и нейтралью (Ua, Ub, Uc) называется фазным. Напряжение между двумя линейными проводами (UAB, UBC, UCA) называется линейным. Для соединения обмоток звездой, при симметричной нагрузке, справедливо соотношение между линейными и фазными токами и напряжениями:
.
14. Симметричный и несимметричный приемники в трехфазных цепях, векторные диаграммы.
Векторная диаграмма при соединении приемника звездой в случае симметричной нагрузки.
Векторная диаграмма при соединении приемника звездой в случае симметричной нагрузки.
15. Ток в нейтральном проводе в трехфазных цепях. Нейтральный (нулевой рабочий) провод — провод, соединяющий между собой нейтрали электроустановок в трёхфазных электрических сетях. При соединении обмоток генератора и приёмника электроэнергии по схеме «звезда» фазное напряжение зависит от подключаемой к каждой фазе нагрузки. В случае подключения, например, трёхфазного двигателя, нагрузка будет симметричной, и напряжение между нейтральными точками генератора и двигателя будет равно нулю. Однако, в случае, если к каждой фазе подключается разная нагрузка, в системе возникнет так называемое напряжение смещения нейтрали, которое вызовет несимметрию напряжений нагрузки. На практике это может привести к тому, что часть потребителей будет иметь пониженное напряжение, а часть повышенное. Пониженное напряжение приводит к некорректной работе подключённых электроустановок, а повышенное может, кроме этого, привести к повреждению электрооборудования или возникновению пожара.
Соединение нейтральных точек генератора и приёмника электроэнергии нейтральным проводом позволяет снизить напряжение смещения нейтрали практически до нуля и выровнять фазные напряжения на приёмнике электроэнергии. Небольшое напряжение будет обусловлено только сопротивлением нулевого провода.
15 вопрос Ток в нейтральном проводе в трехфазных цепях.
Трехфазные цепи с нейтральным проводе называют четерехпроводными цепями.
Обычно сопротивлением проводов не учитывается /
Тогда фазные напр. приемника будут равны фазн. напряжением генератора. .
При том что комплексные сопротивления равны , то токи определяются
В соответствии с 1 зак. Киргофа ток в нейтр. проводе
При симмет. напр.
При несим. напр.
Нейтр провод выравнивает фазные напряжения.
16 Режимы работы трехфазного премника.
Различают два вида соединений: в звезду и в треугольник. В свою очередь при соединении в звезду система может быть трех- и четырехпроводной.
Соединение в звезду
На рис. 6 приведена трехфазная система при соединении фаз генератора и нагрузки в звезду. Здесь провода АА’, ВВ’ и СС’ – линейные провода.
Линейным называется провод, соединяющий начала фаз обмотки генератора и приемника. Точка, в которой концы фаз соединяются в общий узел, называется нейтральной (на рис. 6 N и N’ – соответственно нейтральные точки генератора и нагрузки).
Провод, соединяющий нейтральные точки генератора и приемника, называется нейтральным (на рис. 6 показан пунктиром). Трехфазная система при соединении в звезду без нейтрального провода называется трехпроводной, с нейтральным проводом – четырехпроводной.
Все величины, относящиеся к фазам, носят название фазных переменных, к линии - линейных. Как видно из схемы на рис. 6, при соединении в звезду линейные токи и равны соответствующим фазным токам. При наличии нейтрального провода ток в нейтральном проводе . Если система фазных токов симметрична, то . Следовательно, если бы симметрия токов была гарантирована, то нейтральный провод был бы не нужен. Как будет показано далее, нейтральный провод обеспечивает поддержание симметрии напряжений на нагрузке при несимметрии самой нагрузки.
Поскольку напряжение на источнике противоположно направлению его ЭДС, фазные напряжения генератора (см. рис. 6) действуют от точек А, В и С к нейтральной точке N; - фазные напряжения нагрузки.
Линейные напряжения действуют между линейными проводами. В соответствии со вторым законом Кирхгофа для линейных напряжений можно записать
|
; |
(1) |
Отметим, что всегда - как сумма напряжений по замкнутому контуру.
На рис. 7 представлена векторная диаграмма для симметричной системы напряжений. Как показывает ее анализ (лучи фазных напряжений образуют стороны равнобедренных треугольников с углами при осно. вании, равными 300), в этом случае
|
(4) |
Обычно при расчетах принимается . Тогда для случая прямого чередования фаз , (при обратном чередовании фаз фазовые сдвиги у и меняются местами). С учетом этого на основании соотношений (1) …(3) могут быть определены комплексы линейных напряжений. Однако при симметрии напряжений эти величины легко определяются непосредственно из векторной диаграммы на рис. 7. Направляя вещественную ось системы координат по вектору (его начальная фаза равна нулю), отсчитываем фазовые сдвиги линейных напряжений по отношению к этой оси, а их модули определяем в соответствии с (4). Так для линейных напряжений и получаем: ; .
Соединение в треугольник
В связи с тем, что значительная часть приемников, включаемых в трехфазные цепи, бывает несимметричной, очень важно на практике, например, в схемах с осветительными приборами, обеспечивать независимость режимов работы отдельных фаз. Кроме четырехпроводной, подобными свойствами обладают и трехпроводные цепи при соединении фаз приемника в треугольник. Но в треугольник также можно соединить и фазы генератора (см. рис. 8).
Для симметричной системы ЭДС имеем
.
Таким образом, при отсутствии нагрузки в фазах генератора в схеме на рис. 8 токи будут равны нулю. Однако, если поменять местами начало и конец любой из фаз, то и в треугольнике будет протекать ток короткого замыкания. Следовательно, для треугольника нужно строго соблюдать порядок соединения фаз: начало одной фазы соединяется с концом другой.
Схема соединения фаз генератора и приемника в треугольник представлена на рис. 9.
Очевидно, что при соединении в треугольник линейные напряжения равны соответствующим фазным. По первому закону Кирхгофа связь между линейными и фазными токами приемника определяется соотношениями
Аналогично можно выразить линейные токи через фазные токи генератора.
На рис. 10 представлена векторная диаграмма симметричной системы линейных и фазных токов. Ее анализ показывает, что при симметрии токов
|
. |
(5) |
В заключение отметим, что помимо рассмотренных соединений «звезда - звезда» и «треугольник - треугольник» на практике также применяются схемы «звезда - треугольник» и «треугольник - звезда».
17 Аварийные режимы в трёхфазных цепях
Для соединения трехфазной цепи в звезду возможны следующие аварийные режимы работы:
1) обрыв фазы (рис. 3.10);
2) обрыв нулевого провода (рис. 3.11);
3) короткое замыкание фазы при обрыве нуля (рис. 3.12).
4) обрыв фазы и нуля, рис. 3.12.
Для соединения трехфазной цепи в треугольник возможны следующие аварийные режимы:
1) обрыв фазы;
2) обрыв линейного провода.
Аварийные режимы в нагрузках соединенных звездой
1) При обрыве фазы А , работа нагрузкой не совершается, а остальные нагрузки () свои режимы работы не изменят .
Если нагрузки связаны и является одним целым, то этот режим будет аварийным. Так, если эта нагрузка – асинхронный двигатель, то он будет в аварийном режиме и нулевой провод будет нагружен дополнительно
2) Обрыв нулевого провода не всегда вызывает аварию в трехфазных цепях. Если нагрузка симметрична, то обрыв нулевого провода не изменит токов нагрузок, так как для симметричной нагрузки
.
Для несимметричных нагрузок , и поэтому такой режим может вызвать аварию.
Для того чтобы показать это, используем метод двух узлов:
Напряжение не равно нулю, если нагрузки несимметричны. Фазные токи также будут неодинаковыми.
3) При коротком замыкании фазы А и обрыве нуля напряжение этой фазы равно нулю:,
Нагрузка фазы В увеличится в раз:
.
Аналогично и в фазе С:
;
будет увеличен по отношению к исходному в раз.
4) Обрыв фазы и нулевого провода дает:
.
В оставшихся фазах токи будут одинаковыми, а напряжения на них будут зависеть от сопротивлений нагрузок (рис. 3.16).
Аварийные режимы в нагрузках соединенных треугольником
1) Обрыв фазы.
Ключ к1 замкнут, ключ к2 разомкнут (рис. 3.17). В этом режиме ток в фазе отсутствует, а остальные нагрузки работают как обычно (рис. 3.18). В таком аварийном режиме линейные токи фаз А и В соответствуют фазным токам, а линейный ток фазы С остается таким, каким был прежде.
2) Обрыв линейного провода. Ключ к1 разомкнут и ключ к2 замкнут (рис. 3.19). Фаза нагрузки с своего режима не изменит, а фазы становятся последовательно соединенными и параллельно подключеннымик линейному напряжению фаз В, С (см. рис. 3.17), то есть цепь становитсяоднофазной. Топографическая и векторная диаграммы в этом случае могут иметьвид, как показано на рис.3.19.
18. Активная, реактивная, полная мощности трёхфазной системы; измерение активной мощности
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 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
Р = 3Рф =3Uф Iф sin,
1) Соеденение звездой ;;
2)Соедениние треугольником ;;
Реактивная мощность- это суммарное значение реактивных мощностей
Комплексной мощностью трехфазной системы называется сумма комплексных мощностей фаз источника энергии, равная сумме комплексных мощностей всех фаз приемника.
Полная мощность симметричной трехфазной системы
.
19. Сравнение работы приемника при соединениях «треугольником» и «звездой»
Соединение в звезду подразумевает под собой такое соединение, в котором все рабочие концы фазных обмоток объединяются в один узел, называемый нулевой или нейтральной точкой и обозначается буквой O.
Соединение в треугольник представляет собой схему, при которой фазные обмотки генератора соединяются таким образом, что начало одной из них соединяется с концом другой.
Разница между звездой и треугольником
В чем же разница между соединением звездой и треугольником? Различие в указанных схемах состоит в соединении концов обмоток генератора электродвигателя. В схеме «звезда», все концы обмоток соединяются вместе, тогда как в схеме «треугольник» конец одной фазной обмотки монтируется с началом следующей.
Кроме принципиальной схемы сборки, электродвигатели с фазными обмотками, соединенными звездой, функционируют значительно мягче, чем двигатели, имеющие соединение фазных обмоток в треугольник. Но при соединении звездой электродвигатель не имеет возможности развивать свою полную паспортную мощность. Тогда как, при соединении фазных обмоток в треугольник двигатель всегда работает на полную заявленную мощность, которая почти в полтора раза выше, чем при соединении в звезду. Большим недостатком соединения треугольником являются очень большие величины пусковых токов.
20 вопрос Понятие магнитных цепей; закон полного тока для магнитной цепи
Магнитные цепи- это совокупность различных ферамагнитных и неферамогнитных частей электрических устройств для создания магнитных полей нужных конфигураций и интенсивности.
З.Ома для магнитных цепей:
Ф-магнитный поток, Вб
R-момент сопротивления
l,S, -длина поперечного сечения
µ-магнитная проницаемость материала цепи.
µ0- магнитная постоянная
F=МДС- магнитодвижущая сила.
МДС равна циркуляции вектора напряжения магнитного поля, по замкнутому контуру, обхватывающий эле. токи, которые создают это магнитное поле.
-проекция вектора напряженности магнитного поля на направление элемента контура интегрирования
n-число проводников с током обхватываемый контуром.
H- напряженность магнитного поля.
F=МДС- магнитодвижущая сила.
Закон полного тока для магнитной цепи.
Он устанавливает, что интеграл от напряженности магнитного поля по любому замкнутому контуру равен алгебраической сумме токов, сцепленным с этим током, положительными считают те токи направления которых соответствует обходу тока(правило буравчика).(1)
Для большинства электрических устройств, магнитную цепь можно представить состоящую из совокупности участков, каждое из которых магнитное поле можно считать однородным, т.е. с постоянным напряженностью= напряженности магнитного поля, а вдоль средней линии участка длиной , для таких магнитных цепей интегрирование в уравнении(1) можно заменить суммированием. Если при этом магнитное поле возбуждается катушечным числом витков по обмотки которой протекает ток и ток для контура магнитной цепи,,;
Таким образом, согласно закону полного МДС равна сумме произведений напряженности магнитного поля на длины соответствующих установкам для контуров магнитной цепи. Произведение напряженности на длину - магнитное напряжение.
21. Сходство и различие электрических и магнитных цепей.
Электрическая цепь – совокупность устройств, предназначенных для протекания электрического тока, электромагнитные процессы в которых описываются с помощью I, U, R.
Магнитная цепь – последовательность взаимосвязанных магнетиков, по которым проходит магнитный поток, находятся магнитный поток Ф, магнитодвижущая сила F, магнитное напряжение Uм, магнитное сопротивление Rм.
Принципиальное отличие цепей состоит в том, что у магнитной цепи с неизменяемым во времени магнитным потоком Ф не выделяется тепло, в то время как в электрических оно выделяется.
Сходства:
Для их расчетов схожие законы выбираются:
Для электрических (Ом, Кирхгоф 2 закона, Q)
Для магнитных – аналоги Ома (магнитный поток для Ома, Кирхгофа).
Сходные графические методы расчета.
22. Свойства ферромагнитных материалов, получение петли гистерезиса.
Разделение веществ на диа-, пара- и ферромагнетики носит в значительной степени условный характер, т.к. первые два вида веществ отличаются по магнитным свойствам от вакуума менее чем на 0,05%. На практике все вещества обычно разделяют на ферромагнитные (ферромагнетики) и неферромагнитные, для которых относительная магнитная проницаемость может быть принятой равной 1,0.
К ферромагнетикам относятся железо, кобальт, никель и сплавы на их основе. Они имеют магнитную проницаемость, превышающую проницаемость вакуума в несколько тысяч раз. Поэтому все электротехнические устройства, использующие магнитные поля для преобразования энергии, обязательно имеют конструктивные элементы, изготовленные из ферромагнитного материала и предназначенные для проведения магнитного потока. Такие элементы называются магнитопроводы. Кроме высокой магнитной проницаемости ферромагнетики обладают сильно выраженной нелинейной зависимостью индукции B от напряженности магнитного поля H, а при перемагничивании связь между B и H становится неоднозначной. Функции B(H) имеют особое значение, т.к. только с их помощью можно исследовать электромагнитные процессы в цепях, содержащих элементы, в которых магнитный поток проходит в ферромагнитной среде. Эти функции бывают двух видов: кривые намагничивания и петли гистерезиса. Рассмотрим процесс перемагничивания ферромагнетика. Пусть первоначально он был полностью размагничен. Сначала индукция быстро возрастает за счет того, что магнитные диполи ориентируются по силовым линиям поля, добавляя свой магнитный поток к внешнему. Затем ее рост замедляется по мере того, как количество неориентированных диполей уменьшается и, наконец, когда практически все они ориентируются по внешнему полю рост индукции прекращается и наступает режим насыщения (рис. 1).Если в процессе намагничивания довести напряженность поля до некоторого значения, а
затем начать уменьшать, то уменьшение индукции будет происходить медленнее, чем при намагничивании и новая кривая будет отличаться от первоначальной. Кривая изменения индукции при увеличении напряженности поля для предварительно полностью размагниченного вещества называется начальной кривой намагничивания. На рис. 1 она показана утолщенной линией. После нескольких (около 10) циклов изменения напряженности от положительного до отрицательного максимальных значений зависимость B=f(H) начнет повторяться и приобретет характерный вид симметричной замкнутой кривой, называемой петлей гистерезиса. Гистерезисом называют отставание изменения индукции от напряженности магнитного поля. Явление гистерезиса характерно вообще для всех процессов, в которых наблюдается зависимость какой-либо величины от значения другой не только в текущем, но и в предыдущем состоянии, т.е. B2=f(H2, H1) - где H2 и H1 - соответственно текущее и предыдущее значения напряженности.
Петли гистерезиса можно получить при различных значениях максимальной напряженности внешнего поля Hm (рис. 2). Геометрическое место точек вершин симметричных циклов гистерезиса называется основной кривой намагничивания. Основная кривая намагничивания практически совпадает с начальной кривой.
Симметричная петля гистерезиса, полученная при максимальной напряженности поля Hm (рис. 2),
23. Расчёт неразветвлённой магнитной цепи
Формула, выражающая закон полного тока магнитной цепи, была получена для кольцевого магнитопровода постоянного поперечного сечения и с равномерно распределенной обмоткой. Эту формулу распространяют и на магнитные цепи, где намагничивающая обмотка сосредоточена на ограниченном участке магнитопровода, а отдельные участки цепи выполнены из различных ферромагнитных и неферромагнитных материалов и имеют различное поперечное сечение.
В приближенных расчетах магнитных цепей принимают, что магнитный поток на всех участках цепи остается одним и тем же, хотя на самом деле в магнитной цепи образуются также потоки рассеяния Фр, которые замыкаются по воздуху, а не следуют по пути магнитопровода.
В расчетах магнитных цепей различают прямую и обратную задачи.
Прямая задача
Задано: 1) геометрические размеры магнитной цепи; 2) характеристика B = f(H) (кривая намагничивания) ферромагнитных материалов, из которых выполнена магнитная цепь; 3) магнитный поток Ф, который надо создать в магнитной цепи. Требуется найти намагничивающую силу обмотки F = IW. Решение задачи рассматривается применительно к магнитопроводу, представленному на рис. 4.7.
Рис. 4.7. Магнитная цепь
1. Магнитная цепь разбивается на ряд участков с одинаковым поперечным сечением S, выполненном из однородного материала.
2. Намечается путь прохождения средней магнитной линии (на рис. 4.7 показано пунктиром).
3. Т.к. магнитный поток на всех участках цепи остается постоянным, то магнитная индукция B = Ф / S на каждом из участков и напряженность магнитного поля Н неизменны. Это позволяет сравнительно просто определить значение для контура, образованного средней магнитной линией, а следовательно, найти искомую величину намагничивающей силы, поскольку.
Запишем интеграл в виде суммы интегралов с границами интегрирования, совпадающими с началом и концом каждого участка цепи. Тогда
где: L1 и L2 – длины ферромагнитных участков цепи [м].
δ – ширина воздушного зазора, [м].
4. Значения Н1 и Н2 определяют по известным величинам магнитной индукции В с помощью кривых намагничивания, соответствующих ферромагнитных материалов.
А для воздушного зазора:
Обратная задача
Задано:
Геометрические размеры магнитной цепи;
Характеристики ферромагнитных материалов;
Намагничивающая сила обмотки F.
Требуется определить магнитный поток Ф.
Непосредственное использование формулы:
для определения магнитного потока Ф оказывается невозможным, поскольку магнитное сопротивление цепи переменное и само зависит от величины магнитного потока. Такие задачи решаются методом последовательного приближения в следующем порядке. Задаются рядом произвольных значений магнитного потока в цепи и для каждого из этих значений определяют необходимую намагничивающую силу обмотки так, как это делается при решении прямой задачи.
По полученным данным строят кривую Ф(F) – вебер-амперную характеристику. Имея эту зависимость, нетрудно для заданного значения намагничивающей силы найти величину магнитного потока.
Для оценки необходимого значения Ф можно пренебречь сопротивлением ферромагнитного участка и посчитать поток, который получится под действием намагничивающей силы F при сопротивлении воздушного участка. Это значение Ф заведомо больше расчетного.
Остальные значения можно давать меньше.
24. Схема замещения, векторная диаграмма катушки с магнитопроводом.
Схема замещения – электрическая модель, на которой смоделированы все конструктивные элементы и соблюдены все основные соотношения.
Последовательная схема замещения:
Rк – моделирует сопротивления провода обмотки.
Xк – моделирует сопротивление рассеивания обмотки.
Уравнение электрического состояния цепи:
Схема замещения позволяет легко проиллюстрировать уравнения электрического состояния на основании электрических цепей.
Ia – активная составляющая тока
Ip – реактивная составляющая тока
Если параметры Rк, Хк не учитывать, то говорят об идеализированной катушке.
Характеризующие её параметры: Go; Bo; Uab.
Векторная диаграмма –иллюстрация уравнения электрического состояния обмотки и других параметров, характеризующих работу устройства.
Вектор тока определяет угол магнитного потока на угол потерь .
25. Устройство и принцип действия трансформатора
Трансформатор – это статическое электромагнитное устройство, предназначенное для преобразования электрической энергии одного U в другое( по величине, без изменения частоты).
Тр№1 Тр№2
U
∩
Зачем это делать? Как правило, эл. станции вдали от своих потребителей. Известно что
P=(√3)*U*I*cosα, а ∆P=I2R, т.е. ∆Р = I2 →стремиться к понижению, но что бы P = const, необходимо повысить U, для этого и используются повышающие трансформаторы, а что бы к потребителю подавать U нужной величины спользуют понижающие трансформаторы.
Трансформаторы бывают обычного и специального назначения:
1. одно и многофазные (трехфазные)
2. стержневые и броневые
3. двух и многообмоточные
4. сухие и масленые
5. с естественным и принудительным охлаждением
Рассмотрим простейший однофазный двухобмоточный трансформатор:
Устройство:
1. 2 обмотки – ВН и НН(высшего U с большим числом витков №1 и низшего №2)
Обмотка с w1 подключена к источнику питания и называется первичной обмоткой, а другая вторичной обмоткой.
При подключении первичной обмотки U1, по ней протекает ток I10 (если вторичная обмотка разомкнута), намагничивающая сила которого возбуждает переменный магнитный поток Ф0(основной) и небольшой магнитный поток Фр1.
Е1=-w1*dФ\dt и
е2=-w2*dФ0\dt
То U1 уравновешивается Е1 и падением напряжения в первичной обмотке.
Если к вторичной обмотке подключить нагрузку «Z», то появится ток I2
Рассмотрим уравнение намагничивающей силы, полученное из условия Ф = Фо = Фн
Io = I1+I2*(w2/w1)=I1+I2*(1/k) или Io=i1+I2’ (уравнение магнитного состояния)
Под нагрузкой по первичной обмотке течет ток I1→I1 и j*I1*x1 следовательно
U1=-E1+I1+j*I1x1
26. Режим холостого хода трансформатора.
Трансформатор-статическое электромагнитное устройство, предназначенное для преобразования электрической энергии одного напряжения в другое при одинаковой частоте.
Холостой ход-вторичная обмотка разомкнута, а к первичной подано напряжение определенной величины.
Параметры: I2=0, I10=, Ixx=5-10% Iном, z0-сопротивление.
В силу малой величины тока холостого тока потери мощности, связанные с нагревом невелики и вся затрачиваемая мощность Р0 будет идти на потери. Р0=1,5% от Рном. Так де учитывается коэф.трансформации - показывает во сколько раз повышается или понижается напряжение. Работа холостого тока аналогична работе катушки со стальным сердечником и все расчеты одинаковы.
27.Режим короткого замыкания трансформатора.
Трансформатор-статическое электромагнитное устройство, предназначенное для преобразования электрической энергии одного напряжения в другое при одинаковой частоте.
Короткое замыкание-испытание трансформатора на короткозамкнутой вторичной обмотке номинального первичного напряжения.
U2=0, U=U1H, Pr=PK, IКЗ=I1H, I2≠0. Опыт короткого замыкания позволяет определить:
1.напряжение КЗ U1H
2.электрические потери мощности РК=РЭЛ=РМ (потери в меди)
3.параметры обмоток R1,x1,R2,x2.
Опыт проводят при пониженном напряжении РКЗ=3-15% от Рном , очень мала I0.
,
,
28.Режим работы трансформатора под нагрузкой.
Трансформатор-статическое электромагнитное устройство, предназначенное для преобразования электрической энергии одного напряжения в другое при одинаковой частоте.
Для первичной обмотки справедливо выражение U1=-E1+I1*z1 ,причем падение напряжения I1*z1 можно пренебречь и считать U1=-E1. При U1=const, f1=const трансформатор соответствует заданной в паспорте работе, магнитный поток будет практически неизменным при любых значениях тока и E1+U1=0 . Т.к. магнитный поток во вторичной обмотке хар-ся ЭДС2, то можно к не1 приложить нагрузку zН, тогда возникает ток Iл. Первичная и вторичная обмотки имеют одинаковые направления намотки, поэтому потенциалы совпадают. В первичной обмотке ток I1 направлен от начала обмотки, во вторичной обмотке ток I2 направляют к подаваемой нагрузке zH, создается Фz, который замыкается по магнитопроводу. В перв обмотке возникает составляющая тока I1k создается Ф1=Ф2 по направлению в противоположную сторону. В результате в магнитопроводе восстанавливается прежнее значение Ф, определяемое U1 и f. Происходит переход электрической энергиив энерг МП и наоборот.
29.Группы соединений обмоток трансформатора.
Трансформатор-статическое электромагнитное устройство, предназначенное для преобразования электрической энергии одного напряжения в другое при одинаковой частоте.
Минутная стрелка считается установленной на цифре 12 и с ней совмещается вектор высшего линейного напряжения. С часовой стрелкой совмещается вектор низшего линейного напряжения. Отчет угла производится от минутной до часовой стрелки по направлению их вращения. Для однофазного трансформатора угол сдвига фаз между высшим и низшим линейными значениями может быть 0 или 120 градусов. Для трехфазных трансформаторов возможно 12 групп соединения обмоток, желательно иметь минимальное их число, поэтому стандартами выбраны 2группы соединений обмоток (0 или 11 группы). 0 - звезда, звезда с нейтр.точкой. 11 - звезда, треугольник, звезда с нейтр.проводом/треугольник.
30. Параллельная работа трансформаторов.
Трансформатор-статическое электромагнитное устройство, предназначенное для преобразования электрической энергии одного напряжения в другое при одинаковой частоте.
При параллельной работе первичные обмотки трансформатора получают энергию от общего источника, а вторичные обмотки подключаются к общему приемнику. Включение трансформаторов на параллельную работу необходимо 3 условия, из которых 1-ое должно быть выполнено безусловно, а 2-е и 3-е может быть откл.
1- не допускает отклонения одинак.групп соединений обмоток
2-одинаковое номинальное напряжение обмоток (U1H, U2H), разница в коэф-тах трансформации до 0,5%.
3-одинаковое напряжение короткого замыкания (UK), разница до 10%.
30. Включение трансформаторов на параллельную работу
В параллельной работе первичные обмотки трансформаторов получают энергию от общего источника, а во вторичной обмотке, подключается к общему приемнику. Включение трансформаторов на параллельную работу, необходимы 3 условия (1 должно быть выполнено безусловно, а 2 и 3 могут допускать некоторые отклонения):
1) Одинаковые группы соединения обмоток;
2) Одинаковые номинальные напряжения в обмотках ;
3) Одинаковые напряжения КЗ Uкз ≤ 10%.
31. Устройство и принцип действия, режимы работы асинхронного двигателя
Статор двигателя, включает в себя корпус, в который вмонтирован сердечник, представляющий полый цилиндр, собранный из отдельных тонких листов из электротехнических сталей, изолированных друг от друга слоем лака, с целью уменьшения потерь мощности в сердечнике на гистерезис и вихревые токи, так же устроен и сердечник статора. Размещают три одинаковые фазовые обмотки, каждая фазовая обмотка содержит одну или несколько катушечных групп, соединенных последовательно и расположенных вдоль окружности статора на равном расстоянии друг от друга.
lк.г. – число катушечных групп в одной фазной обмотке;
Lк.г. – число катушечных групп во всем двигателе;
Lк.г.=3lк(2)1.
С1, С2, С3 – начало фазных обмоток;
С4, С5, С6 – концы фазных обмоток.
f – частота сети (50 Гц);
р – число пар полюсов двигателя, равное числу катушечных групп в одной фазной обмотке. p=lк2(1) (число полюсов должно быть четным).
Ротор асинхронного двигателя, может быть:
1) Короткозамкнутый (К-ротор);
2) С контактными кольцами (фазный ротор).
В большинстве двигателей применяется К-ротор, это обуславливается тем, что он дешевле и проще в обслуживании, в сравнении с фазным ротором. К-ротор представляет собой ферромагнитный сердечник в виде цилиндра с пазами, в которые уложена обмотка ротора, состоящая из медных и аллюминиевых стержней, торцевые концы стержней замыкаются кольцами из того же материала.
Имеет вид цилиндрической клетки или «беличье колесо». Для уменьшения потерь мощности, сердечник ротора также, как сердечник статора собирают из отдельных, изолированных друг от друга листов из электротехнической стали.
32. Вращающееся магнитное поле статора асинхронного двигателя
Рассмотрим характеристики вращающегося поля статора, пологая что цепь ротора разомкнута. Хар-ки этого поля зависят от геометрического расположения фазных обмоток на статоре машины. Для получения двухполосного вращающегося магнитного поля (м\п) необходимо, три одинаковые фазные обмотки расположить на статоре так, чтобы углы между их осями были равны 1200.
по т. Пифагора найдем магнитную индукцию статора:
Магнитное поле статора вращается в плоскости осей фазных обмоток. Вектор магнитной индукции поля, последовательно совпадает по направлению с осью, с той из фазных обмоток, ок в которой достигает max значения, т.е. поле вращается в направлении последовательности фаз, трехфазной системы токов.
33. Вращающееся магнитное поле ротора асинхронного двигателя
Обмотка короткозамкнутого провода состоит из m-частей. Сдвиг фаз между ЭДС индуктивного вращающего магнитным полем статора в двух соседних стержнях, равен
р – число пар полюсов двигателя;
N – число стержней;
Можно считать, что число фаз короткозамкнутого ротора равно числу стержней m2=N. Цепь фазного ротора представляет трехфазную систему m2=3.
2 – число витков в каждой фазе.
Пусть цепь ротора разомкнута, т.е. ток в ней отсутствует, на ротор не действуют электромагнитные силы и он неподвижен. При неподвижности ротора, частота ЭДС индуктированной в его обмотке, равна частоте токов в цепи обмоток статора.
f – частота сети, 50 Гц;
Если ротор вращать с частотой n2, вслед за вращающимся магнитным полем статора, то частота ЭДС индуктированной обмотки уменьшится и станет равной
Если цепь ротора замкнуть, то токи в ней образуют:
1) Многофазную систему, с числом фаз m2=N, в случае короткозамкнутого ротора.
2) Трехфазную систему, с числом фаз m2=3, в случае фазного ротора => токи в обмотке ротора аналогичны токам в обмотках статора, должны возбуждать вращающееся магнитное поле.
34. Рабочее вращающееся магнитное поле асинхронного двигателя
nотн. – частота вращения этого поля, относительно ротора.
Т.к. сам ротор вращается в том же направлении с частотой n2, то его поле вращается в пространстве с частотой, равной
Т.е. поле ротора вращается синхронно с полем статора, это является характерным условием полной передачи энергии от статора к ротору.
Складываясь, вращающееся магнитное поле статора и ротора, образуют рабочее вращающееся магнитное поле асинхронного двигателя, которое служит таким же связующим звеном, между обмотками статора и ротора, как и переменное магнитное поле в сердечнике трансформатора, передающее энергию от первичной обмотки ко вторичной обмотке. Именно это, рабочее поле, необходимо знать для анализа процессов в цепях статора и ротора.
35. Механическая характеристика асинхронного двигателя
Для устойчивой работы двигателя, важно, чтобы автоматически установилось равновесие вращающего и тормозного моментов, с увеличением нагрузки на валу двигателя, увеличится тормозной момент, соответственно должен возрастать и вращающий момент
Рмех – механическая мощность на вал двигателя;
2 – угловая скорость ротора
Это уравновешивание моментов у работающего двигателя, осуществляется следующим образом, при увеличении нагрузки на валу, тормозной момент оказывается больше вращающего момента, в следствии чего, частота вращения ротора уменьшается , скольжение вырастает. Повышение скольжения вызывает увеличение вращающего момента. Равновесие моментов восстанавливается при возрастании скольжения.
R2 – активное сопротивление;
Xрас.2 – индуктивное рассеянное сопротивление.
– коэффициент мощности.
36) Устройство и принцип действия, области применения электрических машин постоянного тока(МПТ)
МПТ состоит из неподвижной части, в которой возбуждается главное магнитное поле, и вращающейся части, в которой индуктируется э.д.с. Токи от этой э.д.с., взаимодействуя с главным магнитным полем, создают момент (в двигательном режиме он является вращающим, в генераторном – тормозным).
Неподвижная часть состоит из станины и полюсов, которые к ней крепятся. Полюса подразделяются на главные, в которых возбуждаются основной магнитный поток, и добавочные, которые устанавливаются в целях улучшения коммутации машины.
Принцип действия
Машина постоянного тока может работать в двух режимах: двигательном и генераторном, в зависимости от того, какую энергию к ней подвести — если электрическую, то электрическая машина будет работать в режиме электродвигателя, а если механическую — то будет работать в режиме генератора. Однако электрические машины, как правило, предназначены заводом изготовителем для одного определенного режима работы — или в режиме генератора, или электродвигателя.
Область применения
Электрические Машины постоянного тока используют как в качестве генератора, так и вкачестве двигателя. Наибольшее применение получили двигатели постоянного тока:
- Они широко используются для привода подъёмных средств в качестве крановых двигателей.
- Приводом транспортных средств в качестве тяговых двигателей.
- Для привода устройств автоматики.
- Для привода прокатных станов.
- Для привода штатных подъёмников.
37) Режимы работы МПТ
Двигательный режим
Частота вращения меньше частоты вращения идеального холо-
стого хода и больше нуля, направление электромагнитного момента
совпадает с направлением частоты вращения, ток потребляется из се-
ти. Характеристики находятся в первом квадранте при прямом на-
правлении вращения и в третьем – при обратном.
Режим рекуперативного (генераторного) торможения
Возможен, если под действием внешнего момента частота вра-
щения якоря превысит частоту идеального холостого хода. Момент,
развиваемый двигателем, направлен противоположно частоте враще-
ния, т. е. является тормозным, а ток становится отрицательным (энер-
гия внешнего привода за вычетом потерь отдаётся в сеть). Характери-
стики являются продолжением двигательного режима во втором квад-
ранте при прямом направлении вращения, и в четвёртом – при обрат-
ном.
Торможение противовключением
Достигается в том случае, если: 1 - под действием внешнего
момента направление вращения якоря изменится на противоположное;
2 – в результате изменения полярности тока якоря
по отношению к магнитному потоку при вращающемся якоре разви-
ваемый машиной момент становится противоположным по знаку на-
правлению вращения.
Ток при торможении противовключением очень велик и превышает пусковой, поэтому данный режим допустим только при дополнительном сопротивлении в цепи якоря.
Динамическое торможение
Осуществляется путём отключения обмотки якоря от питающей
сети и быстром замыкании её на тормозное сопротивление при неиз-
менном потоке возбуждения. Ток в цепи якоря течёт под действием
э.д.с. вращения:
38) Способы соединения цепей якоря и обмотки возбуждения электрических МПТ
39) Вольт-амперная характеристика полупроводникового диода
Vϒ(гамма) - напряжение порога проводимости
При прямом включении напряжение на диоде должно достигнуть определенного порогового значения - Vϒ. Это напряжение, при котором PN-переход в полупроводнике открывается достаточно, чтобы диод начал хорошо проводить ток. До того как напряжение между анодом и катодом достигнет этого значения, диод является очень плохим проводником. Vϒ у кремниевых приборов примерно 0.7V, у германиевых – около 0.3V.
ID_MAX - максимальный ток через диод при прямом включении
При прямом включении полупроводниковый диод способен выдержать ограниченную силу токаID_MAX. Когда ток через прибор превышает этот предел, диод перегревается. В результате разрушается кристаллическая структура полупроводника, и прибор становится непригодным. Величина данной силы тока сильно колеблется в зависимости от разных типов диодов и их производителей.
IOP – обратный ток утечки
При обратном включении диод не является абсолютным изолятором и имеет конечное сопротивление, хоть и очень высокое. Это служит причиной образования тока утечки или обратного тока IOP. Ток утечки у германиевых приборов достигает до 200 µА, у кремниевых до нескольких десятков nА. Самые последние высококачественные кремниевые диоды с предельно низким обратным током имеют этот показатель около 0.5 nA.
PIV(Peak Inverse Voltage) - Напряжение пробоя
При обратном включении диод способен выдерживать ограниченное напряжение – напряжение пробоя PIV. Если внешняя разность потенциалов превышает это значение, диод резко понижает свое сопротивление и превращается в проводник. Такой эффект нежелательный, так как диод должен быть хорошим проводником только при прямом включении. Величина напряжения пробоя колеблется в зависимости от разных типов диодов и их производителей.
40) Устройство, принцип действия, схемы включения биополярного транзистора
Устройство
Биполярный транзистор состоит из трёх различным образом легированных полупроводниковых слоёв: эмиттера E, базы B и коллектора C. В зависимости от типа проводимости этих зон различают NPN (эмиттер − n-полупроводник, база − p-полупроводник, коллектор − n-полупроводник) и PNP транзисторы. К каждой из зон подведены проводящие невыпрямляющие контакты. База расположена между эмиттером и коллектором и слаболегирована, поэтому имеет большое омическое сопротивление
Каждый из p–n-переходов транзистора может быть смещён либо в
прямом, либо в обратном направлениях. В зависимости от этого различают
четыре режима работы транзистора:
1) активный (усиления). Эмиттерный переход смещён в прямом
направлении, а коллекторный – в обратном;
2) отсечки. Оба перехода смещены в обратном направлении;
3) насыщения. Оба перехода смещены в прямом направлении;
4) инверсный. Эмиттерный переход смещён в обратном направлении,
а коллекторный -– в прямом.
41 Достижения полупроводниковой электроники
Полупроводниковая электроника – раздел электроники,изучающий электронные процессы в полупроводниках и их использования для передачи.
Этому развитию послужило бурное развитие электроники в 50-70-е г г ХХ в
В наст время идет активное развитие совершенствования радиоэлектронной аппаратуры ;
Работа с преобразователями,усилителями,выпрямителями,транзиторами,тиристорами,диодами и создания новых модификаций микросхем
Появление плоских диодов
Значительное уменьшение размеров приборов и деталей
Работа в диапазоне от t -60 до +200 С
Умение выдерживать циклические нагрузки перепады t,влажность
Повышение мощности и частоты эл/м колебаний, преобразуемых в одном приборе
Создание генераторов и усилителей миллиметрового диапазона.
42 Преимущества и недостатки биполярного транзистора
Биполярный транзистор -полупроводниковый прибор с двумя взаимодействующими электрическими переходами и тремя (и более) выводами.
Транзистор – прибор для определения электрич сигналов.
Взавис от чередования зон проводимости различ: р –n –р тип и n –р –n тип
|
Э –эмиттер К –коллектор Б –база(самый тонкий слой) мкм ЭП –эмиттерный переход(переход эмиттер -база) прямой КП –коллекторный переход(переход –коллектор –база ) обратный |
Электронно –дырочный переход
|
p-n-p тип |
n-p-n тип |
|
Дост: меньшие габариты, масса Больше надежность и срок службы |
Недост: огранич диапазон темп работы *до100С –у германиевых транзисторов *до 200С у кремниевы транзисторов Чувствительность к ионизирующим излучениям |
43 Уравнения дв-я электропривода
Электропривод –электро механ система сост из двигательного преобразовательного передаточного, упровляющего устр –в, предназначенных для проведения в движения исполнительных органов раб машины и управление этим движением.
Нагрузка на валу эл/дв складывается из статической и динамической нагрузкок.
1)Статистическая (обуслав полярным и вредным сопротив дв –я сил трения, резания ,веса и проч ).
2)Динамическая (возн при измен кинет энергии в сист привода вслед измен скорости дв –я тел или частей устройств).
М =Мстатич +Мдинамич =Мстатич +
Мстатич различ :
Активн: Мстатич=
Реактивн: Мстат=
F -усилие
R –радиус шкива
m -масса шкива
g-ускорение свободного падения
I -радиус инерции –расст от оси вращен до точки, на которой сосредоточена вся масса тела
ω-угловая скорость
t-время.
44 Основные режимы работы эл/привода
Эл/привод –электр механ система, сост из двигательн, преобразоват, передаточн, управл яющ уств –в .предназн для приведения в движ исполнит органов работ машин и управлен этим движением
Режим работы:
*продолжительный –такой режим при котором двигатель работает с неизменной нагрузкой такое длительное время,что темп достиг установившегося значения для всех частей эл/привода/
|
При пост нагруз |
При изменяющ нагруз |
* Кратковременный – такой режим, при котором двигатель работает небольш промеж времени, за который не успевает нагреться до установив темпер ,затем следует длительный переход к огда двигатель не работает и охлажд до темпер окруж среды.
*Повторно – кратковременный – такой режим,при котором периоды работы под нагруз черед с период отключ машины, причем рабочие периоды и нагруз не настолько длительны, что превыш темпер могло достигнуть установленные значен.
45 Выбор мощности двигателя в эл/приводе
Эл/привод –электро механ сист сост из двигательн, преобразов, передаточн, управл
устр –ва, предназнач для проведен в движен исполнит органов рабоч машины и управлен этим движен.
Для каждого двигателя установив значен темпер зависит от мощности нагрузки.
Поэтому, знач мощности опред из услов, что темпер нагрев различных частей двигателя должна быть меньше или равна допуст темпер нагрев изоляц обмотки.
Основн критер при выборе мощн - нагрев.
В паспорте указыв мощн при темпер окруж сред 40С0.
Для выбора мощн:
1)надо знать график нагрузки мех –ма
2)проверка двигателя выбран мощн на перегрузочн способн в момент пуска и при повыш мощн должны выполн услов :
При продолж режиме с постоян нагруз:
При продолж режиме и перемен нагруз: расчитыв Рср, сравнивают:
При кратковремен режиме :.
При повтор –кратков: предварит выбрать ПВ (продолжительность включения) по графику нагруз и ПВ в паспорте двигателя.
Перегрузочная способность: - коэф перегруз способн
Мнагр max – мах –ый момент нагруз по графику
Мдвиг max – мах –ый момент развив двигател.
46 Выбор вида и типа двигателя в эл/приводе
Эл/привод –эл/механич сист сост из двигательн, преобраз передаточ, управл уст –ва предназнач для привед в действие исполнит органа рабоч машины и управл этим движен.
При выбора типа эл/привода определяющими являются тех данные: мощн, услов пуска (на холостом ходу или под нагруз), част вращения, ее постоянство или необход регулирован и проч.
Обязат учитыв услов окр среды (влажн, запылен, пары кисл и тд)
Синхронный двигатель – при пост частоте вращ, значит мощн и редких пусках.
Двигатель пост тока – при плавн регулир част вращен и частых пусков.
Асинхронные двигатели – не требуется регулировка частоты вращен, при большом пусковом моменте.
Двигатель может быть открытого, закрытого, взрывозащитного исполнений.