Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Резонанс струму

Вступ

Головною метою вивчення курсу „ Електротехніка в будівництві ” є набуття майбутніми фахівцями глибоких теоретичних знань, вміння застосовувати набуті знання при вивченні інших електротехнічних дисциплін, використовувати їх на практиці.

Одним із шляхів отримання якісної освіти є виконання студентом самостійної роботи, що відбувається без викладача, але чітко ним регламентується: визначаються обсяг і зміст роботи, здійснюється керівництво та визначаються методи контролю за її виконанням.

Завдання та ситуації для самостійної роботи з курсу „ Електротехніка в будівництві ” розроблені згідно з навчальною та робочою програмою курсу і призначені для студентів спеціальності 5.06010109 “ Будівництво, експлуатація і ремонт автомобільних доріг і аеродромі “.

Метою виконання самостійної роботи з курсу „ Електротехніка в будівництві ” є закріплення знань, набутих студентами під час вивчення теоретичного курсу на лекційних заняттях. Самостійне виконання завдань та ситуацій дає студентам змогу в повному обсязі оволодіти тими необхідними професійними знаннями, які потрібні майбутнім фахівцям.

 

 

Методична рекомендація до самостійної роботи №1

 

Тема: Електромагнетизм

Навчальна мета: ознайомлення студентів з поняттям магнітне поле, магнітний потік, магнітна індукція, електромагнітна індукція, індуктивність, електромагнітами, використанням і утворенням вихрових струмів.

 

План

1.Магнітне поле електричного струму. Магнітний потік, магнітна індукція. 2.Магнітна проникність. Електромагнітна індукція, самоіндукція. Індуктивність

3.Електромагніти.

4.Намагнічування та перемагнічування феромагнітних кіл.

5.Вихрові струми.

Зміст

- опрацювати навчальний матеріал;

- дати усно відповіді на питання.

Література:

Обов’язкова:

1. Данилов И.А., Иванов П. М. Общая электротехника с основами электроники: учеб. пособ. для неэлектротехнических спец. Техникумов.-М.: Высшая школа, 1989, с.69-116

2. Паначевний Б.І., Свергун Ю.Ф. Загальна електротехніка: теорія та практикум._ Каравела, 2003, с. 74-92

3.Будіщев М.С Електротехніка, електроніка та мікропроцесорна техніка. Підручник.-Львів: Афіша, 2001, с. 127-141

 

 

Додаткова:

1. Попов В, С., Николаев С. А. Общая электротехника с основами электроники. учеб для техникумов. –М., Энергия, 1976, с.69-116

Методичні рекомендації

1. Магнітне поле електричного струму. Магнітний потік, магнітна індукція.

 

Якщо магнітну стрілку, яка вільно обертається, помістити під провідником зі струмом, то вона встановиться перпендикулярно до нього. Коли струм вимкнути, стрілка знову займе своє природне положення - вздовж магнітного меридіана.

Цей досвід доводить наявність якоїсь сили, що утворена струмом, який проходить у провіднику, і діє на магнітну стрілку. Ця сила є магнітною силою, що діє на відстані на стальні предмети. Дія магнітних сил позначається в будь-якій точці простору навколо провідника зі струмом.

Магнітним полем називається особливий вид матерії, що входить до складу електромагнітного поля.

Якщо в магнітне поле потрапляють сторонні предмети, виготовлені з чорних і деяких інших металів, або провідники, по яких проходить струм, то завдяки своїй енергії воно здатне переміщувати їх. Графічно магнітне поле зображують замкненими силовими лініями, які подібно до гумових шнурів хочуть скоротитися.

Магнітна індукція є основною величиною, яка характеризує магнітне поле і широко застосовується при розрахунках магнітопроводів. Напрям руху провідника зі струму у магнітному полі, тобто напрям дії електромагнітної сили визначається правилом лівої руки: Якщо розмістити кисть лівої руки так, щоб силові лінії магнітного поля входили в долоню, а чотири витягнутих пальці збігалися з напрямом струму в провіднику, то відігнутий великий палець вкаже напрям руху провідника.

2.Магнітна проникність. Електромагнітна індукція, самоіндукція. Індуктивність.

Магнітне поле, створене провідником зі струмом, при своєму поширенні може зустріти різні середовища (повітря, вакуум, різні гази тчи тверді тіла). Середовище може містити кілька перелічених складових. Різні речовини по-різному пропускають силові лінії магнітного поля, мають різну магнітну провідність.

Явище електромагнітної індукції має велике практичне значення. На ньому, зокрема, грунтується дія електричного генератора і багатьох приладів.

Для визначення напряму індукованого струму користуються правилом правої руки: якщо розмістити праву руку так, щоб силові лінії магнітного поля входили в долоню, а відігнутий великий палець збігався з напрямом руху провідника, то витягнуті чотири пальці вкажуть напрям індукованого струму.

Індуктивність характеризує здатність соленоїда створювати магнітний потік. Вона залежить від геометричних розмірів і форми соленоїда для розглядуваного соленоїда є величиною сталою.

 

3.Електромагніти.

Якщо в соленоїд помістити стальне осердя, то дістанемо електро­магніт.

При тому самому струмі в соленоїді магнітне поле електромагніту сильніше, ніж соленоїда. Пояснюється це тим, що стальне осердя про­низується силовими лініями магнітного поля соленоїда, намагнічується й саме створює своє магнітне поле, яке до­дається до магнітного поля соленоїда.

Електромагніт як і соленоїд, має північний і південний полюси, що визначаються за правилом свердлика.

Електромагніти широко застосовуються в тех­ніці. Вони використовуються для створення маг­нітних полів у генераторах, електродвигунах, електровимірювальних приладах і апаратах, у гальмових пристроях підйомних кранів, на транспорті, в підйомних пристроях для перене­сення стальних виробів тощо.

Опрацьовуючи дане питання студенти повинні знати будову електромагніта та його застосування.

4.Намагнічування та перемагнічування феромагнітних кіл.

 

Феромагнітні матеріали, до яких належать сталь, залізо, чавун, кобальт, а також деякі сплави (наприклад, нікелю з алюмінієм), мають властивість намагнічуватися під дією зовнішнього магнітного поля. Якщо феромагнітне тіло внести навіть у слабке магнітне поле, то інтенсивність поля всередині тіла буде набагато, більшою, ніж ін­тенсивність зовнішнього поля.

Це явище зумовлено тим, що кожне феромагнітне тіло складається з мікроскопічних магнітних областей, або, як кажуть, елементарних магнітиків. Звичайно вони розташовані хаотично і лише під дією зовнішнього магнітного поля повертаються в одному напрямі, перетворюючи нейтральне в магнітному відношенні тіло в магніт. Цей магніт створює своє, магнітне поле, що додається до намагнічуючого поля. Сумарне магнітне поле в осерді магніту значно інтенсивніше від намагнічуючого поля. Ця властивість феромагнітних тіл широко використовується в електромашино та апаратобудуванні.

Відповідаючи на дане питання, студенти повинні визначити при якій умові наступає магнітний гістерезис, правило правої руки.

5.Вихрові струми.

 

Вихрові струми виникають внаслідок впливу змінного магнітного поля на металеві маси. Циркулюючи в товщі масивних деталей машин і апаратів, вихрові струми нагрівають їх, призводячи до втрат енергії. Для обмеження вихрових струмів більшість масивних деталей електричних машин і апаратів виготовляються не з одного куска металу, а складаються з листів електротехнічної сталі завтовш­ки 0, 35—1 мм. Окремі листи ізолюються один від одного ізоляцій­ним лаком або шаром електроізоляційної плівки, що утворюється при прокаті сталі. Крім того, для збільшення питомого опору сталі в неї додають 2—4 % кремнію. Все це дає змогу різко підвищити опір вих­ровим струмам у товщі металу й звести шкідливу дію їх до незначної. Іноді вихрові струми використовуються для корисної роботи, наприклад в Індукційних печах, де вони є джерелом теплоти для плавлення металів.

Опрацьовуючи дане питання, студенти повинні визначити при якій умові виникають вихрові струми і де їх використовують.

 

Контрольні питання:

 

1.При яких умовах виникають вихрові струми?

2. Чим можна обмежити виникнення вихрових струмів?

3.Де використовуються вихрові струми?

4.Що таке силові лінії магнітного поля і які їх властивості?

5.Яка величина характеризує магнітне поле?

6.Сформулювати правило лівої руки.

7.Які матеріали відносяться до феромагнітних?

8..При якій умові виникає магнітний гістерезис?

9.Що називається магнітною індукцією?

10.Правило Ленца.

11.Правило правої руки.

12.З чого складається електромагніт?

13.Які полюси має електромагніт?

14.Де застосовуються електромагніти?

15.Що називається магнітним потоком?

16..Що таке магнітна індукція і яка її одиниця?

17. У чому полягає правило лівої руки?

18.Що таке магнітна проникність і як в залежності від неї класифікуються тіла в природі?

19.У чому полягає явище електромагнітної індукції?

20. Що таке самоіндукція?

21.Від чого залежить індуктивність кола і яка її одиниця?

22.Які матеріали відносяться до феромагнітних?

23.При якій умові виникає магнітний гістерезис?

24.Що називається магнітною індукцією?

25.Правило Ленца.

26. Правило правої руки.

Форма контролю: усне опитування.

 

Методична рекомендація до самостійної роботи № 2

 

Тема: Резонанс струмів та напруг. Потужність змінного струму, коефіцієнт потужності.

Навчальна мета: ознайомлення студентів з явищами резонансу струму та напруг.

План

1.Резонанс струму. Резонанс напруги.

2. Потужність змінного струму, коефіцієнт потужності.

Зміст

- опрацювати навчальний матеріал;

- дати усно відповіді на питання.

- практичні завдання.

Література:

Обов’язкова:

1. Данилов И.А., Иванов П. М. Общая электротехника с основами электроники: учеб. пособ. для неэлектротехнических спец. Техникумов.-М.: Высшая школа, 1989, с.131-162

2. Паначевний Б.І., Свергун Ю.Ф. Загальна електротехніка: теорія та практикум._ Каравела, 2003, с. 33-44

Додаткова:

1. Попов В, С., Николаев С. А. Общая электротехника с основами электроники. учеб для техникумов. –М., Энергия, 1976, с.131-162

Методичні рекомендації

Резонанс струму

Явище резонансу напруг спостерігається в колі змінного струму, що
складається з послідовно з'єднаних активного, ємнісного та індук­тивного опорів Таке електричне коло називається нерозгалуженим.

Спад напруги на активному опорі за фазою збігається з струмом спад напруги с на ємнісному опорі відстає від струму на 90°, а спад напруги на індуктивному опорі випереджає струм на 90°.

Явище резонансу струмів спостерігається в колі змінного струму, що складається з паралельно з'єднаних індуктивного та ємнісного опо­рів. Послідовно з першим ввімкнено активний опірТаке електричне коло, називається розгалуженим.

Студентам слід назвати умови при яких виникає резонанс струму та резонанс напруги.

2. Потужність змінного струму, коефіцієнт потужності.

Потужність постійного струму визначається добутком сили струму та напруги. Це саме стосується й змінного струму, проте якщо при постійному струмі є лише один вид потужності, то при змінному — їх три.

Активна потужність виражається у ватах (Вт) або кіловатах (кВт). Для ЇЇ вимірювання застосовується ватметр. У струмоприймачах вона витрачається на виконання корисної роботи.

Реактивна потужність виражається у вольт-амперах реактивних (вар) або кіловольт-амперах реактивних (квар). У колах з індуктивним навантаженням ця потужність витрачається на створення та підтримку магнітного поля. Вона безперервно переходить від генератора до індуктивного навантаження, де створює магнітне поле, а потім повер­тається до генератора.

Повна потужність виражається у вольт-амперах (В А) або кіло­вольт-амперах (кВА). Це та гранична потужність, яку може віддати генератор за своїми даними.

Величина, що показує, яку частину від повної потужності стано­вить корисна, активна потужність, називається коефіцієнтом потуж­ності. Коефіцієнт потужності вимірюєтеся фазометром.

Опрацьовуючи дане питання, студенти повинні вміти назвати види потужностей та різницю між ними.

Контрольні питання:

1.Які є види потужності змінного струму?

2. Що таке коефіцієнт потужності?

3.Що впливає на коефіцієнт потужності?

4. Які є способи покращення коефіцієнта потужності?

5. Які переваги змінного струму над постійним струмом?

6.Які умови та ознаки резонансу струму?

7.Які умови та ознаки резонансу напруги?

8.Яке електричне коло називається нерозгалуженим?

9.Яке електричне коло називається розгалуженим?

Форма опитування: усне опитування.

 

 

Методична рекомендація до самостійної роботи №3

 

Тема: Трифазні трансформатори. Автотрансформатори. Вимірювальні трансформатори.

Навчальна мета: ознайомити студентів з роботою трансформаторів.

План

1.Трифазні трансформатори. Автотрансформатори.

2.Вимірювальні трансформатори.

Зміст

- опрацювати навчальний матеріал;

- дати усно відповіді на питання;

Література:

Обов’язкова:

1. Данилов И.А., Иванов П. М. Общая электротехника с основами электроники: учеб. пособ. для неэлектротехнических спец. Техникумов.-М.: Высшая школа, 1989, с.191-199

2. Паначевний Б.І., Свергун Ю.Ф. Загальна електротехніка: теорія та практикум._ Каравела, 2003, с.114-118

3. Будіщев М.С Електротехніка, електроніка та мікропроцесорна техніка. Підручник.-Львів: Афіша, 2001, с. 75-81

Додаткова:

1. Попов В, С., Николаев С. А. Общая электротехника с основами электроники.учеб для техникумов. –М., Энергия, 1976, с.191-199

Методичні рекомендації

1. Трифазні трансформатори. Автотрансформатори.

У народному господарстві застосовується майже виключно трифаз­ний струм. Однофазний струм використовується рідко й лише в уста­новках невеликої потужності. Трифазна група однофазних трансформаторів застосовується при трансформуванні трифазних змінних струмів великих потужностей. У випадку малих і середніх потужностей використовуються спеціаль­ні трифазні трансформатори.

Перевагою автотрансформаторів над звичайними трансформатора­ми є простота їх конструкції (одна обмотка замість двох), економія обмотувальної міді та менші теплові втрати.

Проте сфера застосування автотрансформаторів обмежена. Вони непридатні для перетворення високої напруги в низьку, бо сторона низької напруги з'єднується електрично зі стороною високої напруги, і тому ізоляція в мережі низької напруги повинна бути розрахована на високу напругу.

Відповідаючи на дане питання, студенти повинні визначити переваги та недоліки обох видів трансформаторів.

1. Вимірювальні трансформатори.

 

Вимірювальні трансформатори використовують для розширення меж вимірювання електровимірювальними приладами. Крім того, вони ізолюють останні від високої напруги, гарантуючи безпеку їх обслуговування.

Для вимірювання великих напруг застосовується вимірювальний трансформаторнапруги. Його конструкція принципово не відрізняється від конструкції силового трансформатора. Для вимірювання великих струмів використовують вимірювальнийтрансформатор струму. Його первинна обмотка має не­велику кількість витків дроту, розраховану на весь струм Іх мережі. Вторинну обмотку цього трансформатора розраховано так, щоб струм в ній був 5 А при номінальному струмі в первинній обмотці. До за­тискачів вторинної обмотки приєднуються амперметри і послідовні котушки лічильників, ватметрів, а також послідовні обмотки реле за­хисту та керування.

Відповідаючи на дане питання, студенти повинні визначити різницю між трансформатором струму і трансформатором напруги.

 

 

Контрольні питання:

1.Яке призначення вимірювального трансформатора напруги?

2.Який принцип дії трансформатора струму?

3. Яке призначення вимірювального трансформатора струму?

4.Яке призначення трансформатора?

5. Яку роль відіграє трансформаторне масло в трансформаторі?

6.Які основні схеми з’єднання обмоток трансформатора?

7. Який принцип дії автотрансформатора?

Форма опитування: усне опитування

Методична рекомендація до самостійної роботи №4

 

Тема: Види двигунів постійного струму. Пуск у хід, реверсування та регулювання частоти обертання двигунів постійного струму.

Навчальна мета: ознайомлення студентів з видами двигунів ПС, реверсуванням, регулюванням частоти обертання.

План

1.Види двигунів ПС.

2.Пуск у хід, реверсування та регулювання частоти обертання двигунів ПС.

3. Втрати енергії та коефіцієнт корисної дії МПС.

 

Зміст

- опрацювати навчальний матеріал;

- дати усно відповіді на питання;

Література:

Обов’язкова:

1. Данилов И.А., Иванов П. М. Общая электротехника с основами электроники: учеб. пособ. для неэлектротехнических спец. Техникумов.-М.: Высшая школа, 1989, с. 239-277

2. Паначевний Б.І., Свергун Ю.Ф. Загальна електротехніка: теорія та практикум._ Каравела, 2003, с.166-185

3. Будіщев М.С Електротехніка, електроніка та мікропроцесорна техніка. Підручник.-Львів: Афіша, 2001, с.90-107

Додаткова:

1. Попов В, С., Николаев С. А. Общая электротехника с основами электроники.учеб для техникумов. –М., Энергия, 1976

Методичні рекомендації

1. Види двигунів ПС.

 

Подібно до генераторів двигуни постійного струму залежно від спо­собу вмикання обмоток збудження поділяються на двигуни паралель­ного, послідовного та мішаного збудження. Основними характеристиками двигунів є характеристика холостого ходу і робоча характеристика

Двигуни паралельного збудження через жорсткість їх робочої ха­рактеристики застосовуються в установках, де не допускається значне коливання частоти обертання при змінах навантаження, а також в установках, де потрібне регулювання її в широких межах.

Через це двигуни послідовного збудження застосову­ються в електротранспорті та підйомних механізмах, де треба долати великі навантаження при пуску (підняття вантажу, відновлення руху трамвайного вагона після зупинки.

Двигун мішаного збудження не боїться розносу при вмиканні його вхолосту, бо паралельна обмотка підтримує незмінним певний магніт­ний потік у машині. Пусковий момент двигуна завдяки послідовній об­мотці буде більшим, ніж у двигуна паралельного збудження. Можна так розрахувати його обмотки збудження, що частота обертання двигу­на при зміні навантаження лишатиметься постійною.

Двигуни мішаного збудження застосовуються в електротранспорті та приводі деяких механізмів з великими інерційними масами

Студенти повинні назвати види двигунів постійного струму, різницю між ними та сферу використання.

 

2.Пуск у хід, реверсування та регулювання частоти обертання двигунів ПС.

Перед пуском у хід двигуна пусковий реостат слід повністю ввестиі поступово, з розгоном якоря й збільшенням проти-е. р. с. його об­мотки, вивести. Після зупинки двигуна пусковий реостат треба знову повністю ввести, щоб уникнути помилки при наступному пуску дви­гуна.

Реверсування(зміна напряму обертання) й регулювання частоти обертанняв різних типах двигунів проводяться по-різному. У двигу­нів паралельного збудження реверсування може здійснюватись зміною напряму струму чи в обмотці збудження. Частоту обертання двигуна можна також регулювати одним з таких способів:

1) реостатом у колі якоря;

2) реостатом, увімкненим паралельно обмотці збудження;

3) секціонуванням обмотки збудження.

Перший спосібнеекономічний, бо весь робочий струм двигуна про­ходитиме через реостат, виділяючи в ньому велику кількість теплоти.

Другий спосібполягає в регулюванні реостатом струму, що відга­лужується в обмотку збудження. Цей спосіб теж неекономічний.

Третій спосібзводиться до поділу обмотки збудження двигуна на кілька секцій, які, будучи ввімкненими паралельно чи послідовно, змінюють магнітний потік у машині.

Регулювання частоти обертання двигуна мішаного збудження здій­снюється в колі обмотки збудження. Реверсування цих двигунів не провадиться.

Студент повинен дати визначення що таке реверсування, назвати способи регулювання частоти обертання двигунів.

 

3.Втрати енергії та коефіцієнт корисної дії МПС.

У машині постійного струму втрати енергії можна поділити на такі групи.

1. Електричні втрати ( pа ). Вони складаються з втрат на нагріван­ня струмом усіх обмоток машини. Потужність електричних втрат визначається виразом η ра = Ія2(Rя + RД) +U Iзбη

де R я опір обмотки якоря; Rд — опір усіх увімкнених послідовно з якорем обмоток (збудження, додаткових полюсів та ін.); U I3б — по­тужність втрат в обмотці збудження. Зі зростанням навантаження Iя електричні втрати збільшуються.

2. Механічні втратимех)- До них належать втрати на тертя яко­ря об повітря та на тертя шийок вала якоря в підшипниках.

3. Магнітні втрати (рм ). До них належать втрати: на гістерезис і вихрові струми, що виникають у залізі якоря. Магнітні втрати зале­жать від частоти перемагнічування, тобто від частоти обертання маши­ни, та від її магнітної індукції.

Студент повинен назвати основні види втрат машин постійного струму.

Контрольні питання:

1.Які втрати є в МПС?

2. Що називається електричними втратами?

3.Де виникають магнітні втрати?

4.Від чого залежать механічні втрати?

5.Де використовуються двигуни з послідовним збудженням?

6.Які характеристики мають двигуни постійного струму?

7.З яких основних частин складається двигун постійного струму?

8.Де використовують двигун з змішаним збудженням?

9.Як здійснюється пуск двигуна постійного струму?

10. Що таке реверсування?

11. Які є способи регулювання частоти обертання двигуна?

Форма контролю: усне опитування.

Методична рекомендація до самостійної роботи №5

Тема: Синхронні машини. Однофазні асинхронні двигуни.

Навчальна мета: ознайомлення студентів будовою, принципом роботи синхронних машин.

План

1.Синхронні машини.

2.Однофазний асинхронний двигун.

 

Зміст

- опрацювати навчальний матеріал;

- дати усно відповіді на питання;

Література:

Обов’язкова:

1. Данилов И.А., Иванов П. М. Общая электротехника с основами электроники: учеб. пособ. для неэлектротехнических спец. Техникумов.-М.: Высшая школа, 1989, с.199-236

2. Паначевний Б.І., Свергун Ю.Ф. Загальна електротехніка: теорія та практикум._ Каравела, 2003, с.120-164

3. Будіщев М.С Електротехніка, електроніка та мікропроцесорна техніка. Підручник.-Львів: Афіша, 2001, с.82-89

Додаткова:

1. Попов В, С., Николаев С. А. Общая электротехника с основами электроники.учеб для техникумов. –М., Энергия, 1976

Методичні рекомендації

1.Синхронні машини.

 

Синхронні — це такі електричні машини, в яких частота обертання, ротора завжди дорівнює частоті обертання обертового магнітного поля статора й точно відповідає частоті струму в мережі, до якої приєдна­но їх.

Синхронна машина, як і всі електричні машини, оборотна, тобто може працювати як у режимі генератора, так і в режимі двигуна. Оби­два ці режими повноцінні і мають велике поширення в техніці.

Працюючи в режимі генератора, синхронна машина є джерелом є. р. с. постійної частоти, для чого первинний двигун повинен мати постійну частоту обертання п. Частота струму визна­чається так:

f = pn/60.

Працюючи в режимі двигуна, синхронна машина має точно визна­чену частоту обертання, якщо вона живиться змінним струмом постій­ної частоти.

Розглянемо спочатку синхронний генератор. Його робота грунту­ється на явищі електромагнітної індукції, яке полягає в тому, що при перетині провідника магнітним полем в ньому індукується е. р. с, причому байдуже, що саме рухається — провідник або поле. Ту час­тину генератора, яка створює магнітний потік, називають індуктором, а ту, що має обмотку, в якій індукується змінна е. р. с, — якорем.

Синхронні генератори бувають двох типів: з нерухомим індуктором і обертовим якорем та з обертовим індуктором і нерухомим якорем. Генератори першого типу виготовляють невеликої потужності та не­високої напруги. Всі великі сучасні синхронні генератори випускають з обертовим індуктором і нерухомим якорем.

Залежно від типу первинного двигуна, що застосовується для обер­тання рухомої частини генератора, синхронні генератори називаються гідрогенераторами (первинний двигун — водяна турбіна), дизель-ге­нераторами (первинний двигун — дизель), двигун-генераторами (пер­винний двигун — електричний). Установка, яка складається з парової турбіни та синхронного генератора, називається турбогенера­тором

При нормальній роботі синхронного двигуна частота обертання ро­тора дорівнює частоті обертання магнітного поля статора, тобто ко­роткозамкнена обмотка ротора не перетинається магнітним полем ста­тора, і струм у ній відсутній.

Недоліком такого пуску синхронною двигуна є великий пусковий струм, який майже, в сім разів перевищує номінальне значення.

Цінною якістю синхронного двигуна є його здатність виробляти та віддавати в мережу ємнісний струм, потрібний для поліпшення кое­фіцієнта потужності (соз ). Для цього струм збудження двигуна пови­нен бути досить великим. Синхронний двигун у цьому випадку працює як конденсатор і називається синхронним компенсатором.

Двигун може працювати не тільки як компенсатор, а й нести од­ночасно корисне навантаження.

До переваг синхронного двигуна належать постійна частота обер­тання при різних навантаженнях, високе значення соз , можливість поліпшення соз в мережі. Недоліки двигуна такі: складність пуску, потреба в струмах двох родів — змінного та постійному; зупинка при перевантаженні («випадіння з синхронізму»)

Синхронні двигуни застосовуються в стаціонарних установках, де

потрібні значні потужності приводного двигуна і сталість частоти його обертання. Сюди належать потужні насоси, компресори, вентилятори, двигуни-генератори та інші механізми.

 

2. Однофазний асинхронний двигун.

 

Останнім часом однофазні асинхронні двигуни стали широко застосовуватися в побутових приладах (електропрогравачі, холодиль­ники); медичній апаратурі, невеликих вентиляторах і в деяких інших випадках.

Оскільки техніко-економічні показники цих двигунів нижчі від трифазних, промисловість випускає їх тільки невеликої потужності: від 1 Вт і більше (серія УАД), до 400 Вт (серія АВЕ), до 600 Вт (серія АОЛВ). Більшої потужності, ніж 2 кВт, ці двигуни не виготовляються.

Якщо за допомогою якоїсь сторонньої сили дати поштовх ротору в певному напрямі, то обертовий магнітний потік, який має той же на­прям обертання, що й спричинений поштовхом напрям обертання ро­тора, створить момент, який обертатиме ротор теж у цьому напрямі. Він буде відносно значним. Це пояснюється тим, що частота струму в обмотці ротора, спричинена цим потоком, буде відносно мала і визна­чатиметься різницею частот обертання магнітного потоку й ротора. Отже, індуктивний опір ротора також буде відносно малим, а струм в обмотці ротора і обертаючий момент двигуна — відносно великими.

У той же час другий обертовий магнітний потік індукуватиме в обмотці ротора струм вищої частоти, ніж перший, бо він залежить від сумарної частоти обертання цього, магнітного потоку й ротора. (Магнітний потік і ротор обертаються в різних напрямах.) Індуктивний опір ротора стане великим, а струм в його обмотці та обертаючий мо­мент двигуна, створений цим потоком, будуть дуже малі. Внаслідок цього ротор обертатиметься в напрямі його поштовху й нестиме корис­не навантаження.

Первинний поштовх ротора створюється спеціально пусковою об­моткою двигуна або з цією метою використовують двигун, який має розщеплені полюси. В обох випадках у двигунах на час пуску створю­ється обертове магнітне поле, що розкручує ротор подібно до пуску трифазного асинхронного двигуна.

Контрольні питання:

1. Які електричні машини називаються синхронними?

2. Який принцип дії син­хронного генератора?

3. Яке призначення збудника в синхронній машині?

4. Який принцип дії синхронного двигуна?

5. Чому в синхронному двигуні немає ковзання?

6. Які будова й призначення короткозамкненої обмотки в синхронному двигуні?

7. Що таке синхронний компенсатор і яке його призначення?

8. Які переваги та не­доліки синхронного двигуна?

9. Які причини великого поширення трифазних асинхронних двигунів?

10. Як можна створити обертове магнітне поле?

11. Як змінити напрям обертання обертового магнітного поля?

12. З яких основних частин складається трифазний асинхронний двигун?

13. Який принцип дії трифазного асинхронного двигуна?

14. Що таке ковзання?

15. Як залежить частота струму в обмотці ротора трифазного асинхронного двигу­на від ковзання?

16. Як залежить індуктивний опір ротора трифазного асинхронного двигуна від ковзання?

17. Від чого залежить обертаючий момент трифазного асинхронного двигуна з короткозамкненим ротором?

18. Як впливає напруга мережі на обертаючий момент трифазного асинхронного двигуна?

Форма контролю: усне опитування.

 

Методична рекомендація до самостійної роботи № 6

 

Тема: Нагрівання та охолодження електродвигунів. Автоматизація керування електроприводом.

Навчальна мета: ознайомлення студентів з нагріванням та охолодженням електродвигунів, автоматизацією керування електроприводом.

 

План

1.Автоматизація керування електроприводом.

2.Нагрівання та охолодження електродвигунів.

Зміст

- опрацювати навчальний матеріал;

- дати усно відповіді на питання;

Література:

Обов’язкова:

1. Данилов И.А., Иванов П. М. Общая электротехника с основами электроники: учеб. пособ. для неэлектротехнических спец. Техникумов.-М.: Высшая школа, 1989, с.398-407

2. Паначевний Б.І., Свергун Ю.Ф. Загальна електротехніка: теорія та практикум._ Каравела, 2003, с.206-216

Додаткова:

1. Попов В, С., Николаев С. А. Общая электротехника с основами электроники.учеб для техникумов. –М., Энергия, 1976

 

Методичні рекомендації

1. Автоматизація керування електроприводом.

Кожна автоматична схема електропривода складається з апаратури та електродвигунів. Призначення апаратури — здійснювати переми­кання в колах двигунів згідно з заданим режимом роботи їх; призна­чення електродвигуна — приводити в дію виконавчу машину.

Апаратура для керування електроприводом з'єднується в певні електричні кола, які називаються колами керування. Кола, що живлять електродвигуни, називаються колами головного струму, або силовими колами.

Якщо робоча машина складається з кількох механізмів, які працю­ють у певній послідовності, то в колі керування слід передбачити спе­ціальні блокувальні пристрої.

Таким чином, третьою ланкою автоматичних схем електропривода є кола блокувального зв'язку.

У складних схемах електропривода часто треба мати сигнали про стан устаткування в будь-який момент часу, щоб знати, який механізм працює та який напрям його обертання, ввімкнено чи вимкнено схему автоматики і т. д. Всі пристрої сигналізації в автоматичних схемах електропривода об'єднуються в коло сигналізації, що є четвертою лан­кою їх.

У найпростіших схемах електропривода кіл блокувального зв'язку та сигналізації немає, проте завжди є коло керування й силове коло

У будь-яку складну схему автоматизованого електропривода вхо­дять такі елементи:

1) електродвигуни;

2) контактори, що здійснюють перемикання в колах головного струму;

3) реле, які здійснюють перемикання в колах керування й призна­чені для керування роботою контакторів;

4) пускові та регулювальні елементи кіл головного струму;

5) командні апарати (кнопкові станції, командо контролери, тумб­лери тощо), що здійснюють перемикання в колах керування;

6) регулятори, призначені для підтримки тієї чи іншої величини (напруги, швидкості тощо) на певному рівні;

7) обмежувачі ходу (кінцеві й шляхові вимикачі), які здійснюють вимикання - електродвигунів або переводять їх на інший режим роботи (гальмування, реверсування);

8) гальмівні електромагніти, призначені для гальмування вимкне­них електродвигунів;

9) серводвигуни, що виконують допоміжні функції (поворот командо контролера, пересування повзуна реостата тощо);

10) електромагнітні муфти, призначені для автоматичного з'єднан­
ня двигунів з механізмами;

11)електронні прилади (напівпровідникові й оптичні), що визна­чають роботу деяких кіл схеми;

12) слідкуючі пристрої, призначені для забезпечення роботи елек­тродвигунів за певним законом.

 

2.Нагрівання та охолодження електродвигунів.

Робота електродвигуна, так як і в будь-якому іншому механізмі, супроводжується втратами енергії, які перетворюється в теплоту. Температура двигуна визначається не тільки навантаженням, яке залежить від температури навколишнього середовища. Коли температура двигуна досягне встановленого значення, процес нагрівання зупиняється і все тепло, що виділяється двигуном в навколишнє середовище.

В початковий період роботи двигун практично має температуру довкілля, тому вся теплота, яка виділяється йде на підвищення температури його частин. Далі кількість теплоти розсіюється в навколишнє середовище, збільшується і через деякий час наступає режим теплової рівноваги, при якому все тепло, яке виділяється в двигуні, розсіюється з його поверхні в навколишнє середовище.

Найчутливіша до перегріву електрична ізоляція обмоток. Під дією високих температур відбувається теплове старіння ізоляції, яке проявляється в погіршенні її електроізоляційних та механічних властивостей.

При перевищенні вказаної температури термін служби ізоляції різко скорочується. Сильний перегрів двигуна може негативно вплинути на роботу інших елементів.

Контрольні питання:

1.З чого складається привод виконавчого механізму?

2. Які бувають види елек­тропривода?

3. За якими ознаками вибирають двигун для електропривода?

4. Що обмежує навантаження електродвигуна?

5. Які бувають режими роботи електродви­гуна?

6. Які правила вибору електродвигуна при тривалому, короткочасному, по­вторно-короткочасному та переміжному режимах роботи?

7. Які переваги та недоліки двигуна постійного струму порівняно з.двигуном змінного струму?

8. Як вибирають електродвигун за частотою обертання?

9. Які існують конструктивні виконання електродвигунів?

10. Яка апаратура застосовується при ручному керуванні електро­приводом?

11. Яка апаратура застосовується при автоматичному керуванні електро­приводом? 12. Які існують типи реле?

13. Що таке контактор, які його призначення й будова?

14. Яка апаратура застосовується для захисту електродвигунів?

15. У чо­му полягає автоматизація керування електроприводом?

Форма контролю: усне опитування.

 

Методична рекомендація до самостійної роботи №7

 

Тема: Передача та розподіл електричної енергії.

Навчальна мета: ознайомлення студентів з будовою повітряних та кабельних ліній електропередач, заземленням, зануленням, захистом від блискавки.

План

1.Джерела електричної енергії.

2.Повітряні та кабельні лінії електропередач.

3.Захист від блискавки.

4. Заземлення, занулення.

Зміст

- опрацювати навчальний матеріал;

- дати усно відповіді на питання.

Література:

Обов’язкова:

1. Данилов И.А., Иванов П. М. Общая электротехника с основами электроники: учеб. пособ. для неэлектротехнических спец. Техникумов.-М.: Высшая школа, 1989, с.362-396

Додаткова:

1. Попов В, С., Николаев С. А. Общая электротехника с основами электроники.учеб для техникумов. –М., Энергия, 1976, с.362-396

Методичні рекомендації

1.Джерела електричної енергії.

 

Джерелом електричної енергії для живлення різних струмопри­ймачів у виробництві й побуті є електричні генератори, встановлені на електростанціях.

Типи електростанцій визначаються джерелами енергії, що викори­стовуються для роботи їх.

Основний вид електростанцій у нас — великі районні електро­станції, які постачають електричну енергію населеним; пунктам і підприємствам, віддаленим на сотні кілометрів.

Залежно від джерела енергії електростанції поділяються на тепло­ві, гідравлічні, вітряні, сонячні (геліоелектростанції) й атомні.

На теплових електростанціях (ТЕС) генератори приводяться в рух паровими турбінами або двигунами внутрішнього згоряння. Джерелом енергії для паротурбінних установок з вугілля, торф, дрова, природний газ, а для двигунів внутрішнього згоряння — нафта, гас, рідше бен­зин. У паротурбінних установках і двигунах внутрішнього згоряння з енергетичної точки зору відбувається один і той самий процес пере­творення хімічної енергії палива в електричну енергію. Цей процес складається з кількох етапів, кожний з яких пов'язаний з неминучими втратами енергії. Тому к..к. д. ТЕС низький — не вище 30 %. К. к. д. теплоелектроцентралей (ТЕЦ, у яких спрацьована пара турбіни ви­користовується для нагрівання води, що постачається підприємствам і житловим будинкам, досягає 50 %.)

На гідравлічних електростанціях (ГЕС) генератори приводяться в дію водяними турбінами. Джерелом енергії є потенціальна енергія во­ди, яка виникає при створенні греблею різниці в її рівнях. ГЕС порів­няно з ТЕС простіші в обслуговуванні, мають вищий к. к. д. і працюють на безплатному паливі. До недоліків ГЕС слід віднести більші капітальні витрати при їх спорудженні.

На вітряних електростанціях (ВЕС) генератор приводиться в рух вітряним колесом. Джерелом енергії є кінетична енергія частинок по­вітря. К. к. д. ВЕС невеликий і будувати їх доцільно лише там, де є постійні вітри.

На сонячних електростанціях (СЕС) первинним двигуном є парова
турбіна. Промениста енергія Сонця вловлюється дзеркалами і нагрі­ває воду в котлі. Останній виробляє пару для турбіни, яка й перетво­рює теплову енергію в електричну. _

Енергію Сонця на СЕС можна використовувати й іншим способом, спрямовуючи вловлювані дзеркалами промені на систему напівпро­відників. При цьому відбувається безпосереднє перетворення променис­тої енергії Сонця в електричну. Проте промислової СЕС з напівпровід­никами поки що не існує.

На атомних електростанціях (АЕС) первинним двигуном є парова турбіна,.а джерелом енергії — ядерний реактор. Енергія, що звіль­няється при розпаді ядер ізотопів урану, перетворюється в ядерному реакторі в теплову енергію. В реакторі (або, як його називають, атом­ному котлі) нагрівається первинний теплоносій — вода, газ або роз­плавлені солі деяких металів. Теплоносій містить радіоактивні речо­вини, тому безпосередньо використовувати його не можна. Він надхо­дить у теплообмінник, де віддає свою теплоту воді. Остання, вже вільна від радіоактивних домішок, випаровується, а пара надходить у парову турбіну АЕС.

2. Повітряні та кабельні лінії електропередач.

 

При передаванні великих електричних потужностей на значну відстань доцільно застосовувати високу напругу, бо при цьому змен­шується сила струму при тій же потужності, а значить, зменшуються переріз проводів, втрати електричної енергії й вартість усієї ЛЕП. Однак при збільшенні напруги доводиться дбати про поліпшення ізоляції. На основі досвіду експлуатації встановлено найвигідніші співвідношення між довжиною ЛЕП та її напругою. Для ЛЕП зав­довжки до 5 км доцільно застосовувати напругу 6—10 кВ, до 50 км — 35 кВ, понад 50 км 110кВ і 220 кВ. Найвища напруга, що застосо­вується в ЛЕП, становить 1150 кВ.

Оскільки генератори змінного струму, встановлювані на електро­станціях, простіші й економічніші від генераторів постійного струму, а на місцях споживання енергії трифазний асинхронний двигун є ос­новним струмоприймачем, електропостачання віддаленого потужного споживача електричної енергії здійснюється так. На електростанції виробляється трифазний змінний струм напругою до 35 кВ, який тут же підвищується за допомогою трансформаторів і випрямляється випрям­лячами. Постійний струм високої напруги передається по ЛЕП на ве­лику відстань до місця споживання. Тут він за допомогою інверторів знову перетворюється в трифазний струм високої напруги, трансформу­ється в трифазний струм низької напруги і йде на живлення струмо­приймачів.

 

3.Захист від блискавки.

 

При розряді блискавки в будову чи споруду струм розряду спричинює теплову, механічну та електромеханічну дії. Теплова дія струму може призвести до розжарювання або на­віть плавлення струмовідводу. Механічна дія струму може повні­стю зруйнувати дерев'яні конструкції, а конструкціям з металу та цегли завдати значних пошкоджень. Що стосується залізобетонних конструкцій, то вони мають відповідати таким вимогам: усі стержні арматури повинні бути з'єднані між собою з обох кінців і зі спо­рудою, що захищає від блискавки. Максимально допустима тем­пература стальної арматури при проходженні струму розряду не повинна перевищувати 100 °С.

Можливе також виникнення різниці потенціалів у приміщен­нях внаслідок занесення високих потенціалів блискавки через під­земні та надземні металеві конструкції. Ці явища, як правило, не є небезпечними для звичайних будов або споруд, бо спричинюють лише слабке іскріння, яке саме по собі не призводить до пожежі. Але для приміщень з вибухонебезпечними концентраціями пари чи газу або значними концентраціями горючого пилу вони дуже небез­печні, оскільки можуть призвести до вибуху чи пожежі.

Отже, занесення високих потенціалів до вибухонебезпечних бу­дов і споруд недопустиме. Навіть для звичайних будов і споруд занесення високих потенціалів може бути небезпечним для людей або може призвести до пожежі внаслідок пробою ізоляції проводів.

Таким чином, залежно від призначення будови або споруди за­стосовують ті чи інші способи їх захисту.

Залежно від ступеня вибухонебезпечності, характеру дії на них блискавки та технологічних процесів, які відбуваються в них, усі будови та споруди поділяються на три категорії:

1) будови та споруди, що належать, до класів В-І і В-ІІ. Вибух від блискавки в таких приміщеннях призводить, як правило, до значних руйнувань і людських жертв;

2) будови та споруди класів В-Іа, В-1б та В-ІІа. Вибух у таких приміщеннях призводить до невеликих руйнувань без людських жертв;

3) будови та споруди класів П-І, І П-ІІ, П-ІІа. Приміщення кла­сів П-І і П-ІІ — це такі, де не виключене виникнення горючого пи­лу та завислих органічних волокон, що призводить до пожежі. До приміщень класу П-ІІа належать складські приміщення, де збері­гаються горючі волокнисті матеріали, а також гаражі, елеватори, санаторії, будинки відпочинку та деякі інші будови.

Захист від первинної дії (прямих ударів) блискавки. Цей захист здійснюється за допомогою різного типу блискавковідводів. Блис­кавковідвід — це металева чи дерев'яна конструкція, що височіє над об'єктом, який треба захистити ві і блискавки. Вона сприймає прямий удар блискавки і відводить її струм у землю.

Незалежно від конструкції блискавковідводу він має такі скла­дові частини:

а)блискавкоприймач, який безпосередньо приймає прямі удариблискавки;

б)струмовідвід, який відводить - струм блискавки до заземлю­вача;

в)заземлювач, який відводить струм блискавки в землю;

г)конструкцію, на якій монтуються блискавкоприймач і стру­мовідвід.

Будови та споруди першої категорії мають захищатися ок­ремо встановленими чи встановленими на дахах будов і споруд ізольованими стержньовими або тросовими блискавковідводами, опір заземлювача яких не повинен перевищувати 10 Ом.

Будови та споруди другої категорії звичайно захищають блиска­вковідводами, що встановлюють безпосередньо на об'єкті. Якщо будова чи споруда має металевий дах, то його можна використати як блискавкоприймач за умови прокладання спеціальних струмовідводів, які з'єднують дах із заземлювачем через кожні 25 м. Крім того, всі неметалеві частини будови чи споруди, що височі­ють над дахом, повинні мати блискавкоприймачі, які з'єднуються з дахом за допомогою металевих провідників.

Будови та споруди третьої категорії захищають блискавковід­водами будь-якого типу. Опір кожного їх заземлювача не повинен перевищувати 20 Ом.

Захист від вторинної дії блискавки. Будови та споруди першої категорії. Щоб виключити іскроутворення, спричинене електроста­тичною індукцією, необхідно заземлювати за допомогою окремого заземлювача всі металеві елементи, що знаходяться всередині об'­єкта, та вводи в об'єкт металевих комунікацій. Щоб запобігти іс­кроутворенню, зумовленому електромагнітною індукцією, всі тру­бопроводи і металеві елементи будови та споруди, які зближені до 10 см, повинні мати металеві з'єднання через кожні 20 м небезпеч­ного зближення.

Для виключення занесення високих потенціалів заземлювачі блискавковідводів повинні бути розміщені на певній відстані як від самого об'єкта, так і від підземних провідникових комунікацій. Не допустити занесення високих потенціалів надземними та під­земними комунікаціями можна з'єднанням останніх на вводах в об'єкт із заземлювачем захисту від вторинних дій блискавки. Ввід повітряних ліній будь-якого призначення для об'єктів першої кате­горії заборонено.

Будови та споруди другої категорії. При наявності контура за­хисного заземлення електрообладнання спеціальних заходів щодо захисту від електростатичної індукції вживати не треба. Захист від електромагнітної індукції полягає у влаштуванні перемичок.

Будови та споруди третьої категорії. Для них захист від вторин­ної дії блискавки не потрібний. Виконується лише захист від за­несення високих потенціалів через повітряні лінії електропередачі, напругою до 1000 В (ввід яких дозволяється) та через трубопрово­ди. Перший захист здійснюється заземленням штирів ізоляторів на кінцевій опорі, а другий — заземленням трубопроводів на вводі в об'єкт. Дозволяється використовувати в обох випадках заземлення для захисту від прямого удару блискавки.

4. Заземлення, занулення.

 

Цехи сучасних промислових підприємств дуже насичені електро­установками. Розподільні шафи, освітлювальні щити, електродвигуни, електролампи, зварювальні апарати, пускорегулювальна апаратура в справному стані не являють небезпеки для цехового персоналу, бо їх струмоведучі частини звичайно захищені надійно, а захисні кожухи відокремлено від струмоведучих частин ізоляцією. Проте при пошко­дженні ізоляції захисні металеві оболонки струмоведучих частин по­трапляють під напругу, й людину, яка доторкнеться до них, може ура­зити струм.

Якщо умови будуть такими, що через тіло людини пройде струм потерпілий зазнає опіків і загального нервового потрясіння. Якщо струм перевищуватиме 0, 1 А, то може настати смерть, бо електричним ударом будуть уражені центри дихання й серцевої діяльності людини.

 

Рис. 1Проходження струму через людину (а) та заземлення за­хисного кожуха рубильника (б)

Подивимось, як відбувається ураження людини електричним стру­мом (рис. 1, а).

Якщо в точці в станеться пробій ізоляції рубильника, то напруга мережі через провід 1 потрапить на його захисний кожух, і через люди­ну, яка доторкнеться до нього, пройде струм по колу 1-е-Ял-f-с-R - провід 2 мережі, де Rл— опір людського тіла, а R — опір ізоляції про­водів відносно землі. При достатньо малому опорі (стара чи волога ізоляція мережі) й перехідному опорі в точці / (людина у вогкому взутті, без захисних калош) струм може виявитись небезпечним для здоров'я та життя потерпілого.

Щоб запобігти ураженню людини струмом, корпус рубильника за­землюють, тобто з'єднують заземлюючим проводом із заземлювачем — пристроєм із забитих у землю стальних труб, з'єднаних між собою стальною штабою. Сукупність заземлюючого проводу й заземлювача називається захисним заземленням (рис.1, б).

При пробої на заземлений захисний кожух рубильника струм про­йде по двох паралельних колах: через захисне заземлення (провід 1-е- заземлювач -с-R- провід 2) і через людину (провід 1-е-Rл-f-с-R- провід 2).

 

Рис 2. До розгляду заземлення й занулення в системах трифазного струму.

 

Оскільки опір людського тіла в кілька тисяч разів більший від опо­ру заземлювача, через людину пройде дуже малий струм, який не зав­дасть їй ніякої шкоди. Опір заземлювача бажано робити якнайменшим (звичайно близько 4 Ом).

Спосіб з'єднання захисних оболонок електроустаткування з зазем­лювачем залежить від схеми електропостачання підприємства, яка мо­же бути з ізольованою чи з заземленою нейтраллю при три- та чотирипровідній системах трифазного струму.

У системі з ізольованою нейтраллю (рис. 2, а) захисне заземлен­ня виконується у вигляді шин, які відходять від заземлених корпу­сів електроустаткування й приєднуються до замкненого контура цехо­вої заземлюючої магістралі, з'єднуваної в кількох точках із заземлю­вачем.

У системі з заземленою нейтраллю при трипровідній мережі (рис. 2, б) схема заземлення та сама, але заземлююча контурна ма­гістраль приєднується до нульової точки трансформатора, з'єднува­ної з заземлювачем.

При пробої будь-якої фази на корпус електроустаткування вини­кає однофазне коротке замикання, яке призводить до розплавлення за­побіжника на пошкодженій фазі й до вимкнення. Зазначений спосіб захисту від пробою на корпус електроустаткування називається за­хисним зануленням.

У системі з заземленою нейтраллю при чотирипровідній мережі (рис. 2, в) нульовий провід підводиться до кожного апарата. До цього проводу приєднуються всі корпуси електроустаткування й ар­матури світильників. Цей спосіб захисту від пробою теж називається захисним заземленням.

Захисне заземлення й занулення виконуватимуть свої функції ли­ше тоді, коли опір заземлювача буде достатньо малим, а цілість кіл за­землення й занулення систематично перевірятиметься.

 

Контрольні питання:

1. За яким принципом розміщуються електростанції?

2.Як класифікуються електростанції?

3. Як поділяються ТЕС?

4. Який принцип дії ТЕС і ВЕС?

5. Який принцип дії СЕС і АЕС?

6. Якого основного правила треба додержуватися при пе­редаванні електричної енергії на велику відстань?

7. Що таке інвертор?

8. Які переваги передавання електричної енергії постійним струмом?

9. Як поділяються ЛЕП?

10.Як поділяються ТП щодо конструкції й призначення?

11. Як здійснюється електропостачання підприємств у містах?

12. Які бувають схеми цехового електропоста­чання?

13. Які переваги радіальної схеми електропостачання споживачів над магіст­ральною?

14. Як здійснюється захист від первинної дії (прямих ударів) блискавки?

15. Як здійснюється захист від вторинної дії блискавки?

 

Методична рекомендація до самостійної роботи №8

 

Тема: Тиристори: будова, принцип дії, умовне позначення, маркування.

Навчальна мета: ознайомлення студентів з будовою тиристорів.

План

1. Тиристори: будова, принцип дії, умовне позначення, маркування.

Зміст

- опрацювати навчальний матеріал;

- дати усно відповіді на питання.

Література:

Обов’язкова:

1. Данилов И.А., Иванов П. М. Общая электротехника с основами электроники: учеб. пособ. для неэлектротехнических спец. Техникумов.-М.: Высшая школа, 1989, с.503-508

2. Паначевний Б.І., Свергун Ю.Ф. Загальна електротехніка: теорія та практикум._ Каравела, 2003, с.243-245

Додаткова:

1. Попов В, С., Николаев С. А. Общая электротехника с основами электроники.учеб для техникумов. –М., Энергия, 1976

Методичні рекомендації

 

1.Тиристори: будова, принцип дії, умовне позначення, маркування.

Тиристорами називаються напівпровідникові прилади з трьома і більше p-n переходами, які можуть перемикатися із закритого стану у відкрите і навпаки.

У закритому стані опір тиристора складає десятки мільйонів Омів, і, він практично не пропускає струм при напрузі до десятків вольт. У відкритому стані опір тиристора незначний. Падіння напруги на ньому близько 1 В при струмах в десятка і сотні ампер. Перехід тиристора з одного стану в інший проходить за дуже короткий час практично стрибком.

Тиристори випускають двох видів - діодні тиристори (діністори) і тріодних тиристори (триністор).

Основне застосування діністоров - схеми з ключовим режимом роботи. Наявність на вольт-амперній характеристиці падаючої ділянки з негативним диференціальним опором розширює практичні використання діністорів.

Суттєвим недоліком діністора є неможливість керувати напругою включення, не змінюючи зовнішнього напруги. Цей недолік усунуто в керованому тиристорі (тріністорі), в якому, як було сказано вище, один з емітерів зроблений керуючим. Можливість управляти напругою перемикання в тріністорі здійснюється за допомогою подачі напруги на третій - керуючий електрод. Керуючий електрод може бути підключений до будь-якої з баз тріністора. Використання тієї чи іншої бази призводить лише до зміни полярності джерела керуючого на напруги. Полярність напруги, що управляє повинна бути такою, щоб полегшувати включення тріністора. З ростом керуючого струму зменшується потенційний бар'єр, що призводить до збільшення інжектованих зарядів, а отже, до зростання струму і зниження напруги перемикання.

При відсутності керуючого струму тріністор перетворюється на діністор. Керуючий струм переводить тріністор тільки із закритого стану у

відкритий. Для включення досить ввести в коло емітера короткочасний імпульс струму, причому меншої величини, ніж струм у навантаженні тріністора. Після переходу тріністора у відкритий стан керуючий електрод втрачає свої управляючі властивості. Для переводу тріністора в закритий стан необхідно зменшити напругу на його аноді до величини,. При якій струм тиристора стане менше струму включення або подати на керуючий електрод імпульс зворотної полярності.

Тиристори характеризуються такими параметрами:

1. Напруга включення Uвкл- пряме напруга, при якій тиристор переходить із закритого у відкритий стан. Напруга перемикання в залежності від типу тиристора може коливатися від одиниць до декількох тисяч вольт.

2. Струм ввімкнення - прямий струм, при якому тиристор переходить у відкритий стан.

3. Струм управління - найменший струм в колі керуючого електрода, що забезпечує перехід тріністора із закритого стану у відкритий при даному напрузі на його аноді. Керуючий струм обумовлюється керуючою напругою прикладеною між керуючим електродом і емітером. Він значно менше струму, протікаючого через тріністор.

4. Струм вимикання - струм, нижче якого тиристор переходить з відкритого в закритий стан.

5. Залишкова напруга - напруга, яка відповідає відкритому стану тиристора, воно не перевищує 1-2 В.

6. Час включення - час, протягом якого струм, через тиристор зростає до 0, 9 встановленого значення з моменту подачі керуючої напруги. Час включення не перевищує 1 мкс.

7. Час виключення - час, протягом якого тиристор встигає перейти з відкритого в

закритий стан.

Тиристори виготовляються з кремнію методом сплавлення і дифузії або методом послідовної дифузії. Застосування кремнію при виробництві тиристорів пояснюється тим, що у кремнію залежність коефіцієнта передачі струму від струму найяскравіше виражена, ніж у германію, а також у нього малі струми при зворотному включенні p-n-переходу. Крім того, кремній витримує більш високі температури, що сприяє більш високої стабільності параметрів тиристора.

В умовному позначенні тиристорів перші елемент буква К або цифра 2 вказують на матеріал, з якого виконаний тирuстор. Другим елементом є букви Н для некерованих і буква У для керованих тиристорів. Третій елемент - тризначне число, що визначають, на який струм розрахований тиристор.

Тиристори з граничним струмом до 0, 3 А позначаються числа 101 - 199, при струмі від 0, 3 до 10 А - 201 - 299, при струмі понад 10 А -301 -399.

В даний час промисловість випускає в основному керовані тиристори, оскільки вони дозволяють керувати напругою живлення, що розширює області їх практичного застосування. За зовнішнім виглядом нагадують тиристори транзистори і діоди середньої потужності.

 

Контрольні питання:

1. Які вихідні матеріали використовуються для виготовлення напівпровідників?

2. Що називається власною та домішковою провідністю напівпровідників?

3. Що таке основні і неосновні носії заряду?

4. Пояснити властивості і характеристику електронно-діркового переходу.

5. Дати характеристику випрямним напівпровідниковим діодам.

6. Які вимоги пред'являються до високочастотних універсальних діодів?

7. Зобразіть схему включення кремнієвого стабілітрона.

 

 

Методична рекомендація до самостійної роботи №9

 

Тема: Стабілізатори струму та напруги. Згладжувальні фільтри.

Навчальна мета: ознайомлення студентів з стабілізаторами струму та напруги.

План

1.Стабілізатори струму.

2.Стабілізатори напруги.

3.Згладжувальні фільтри.

Зміст

- опрацювати навчальний матеріал;

- дати усно відповіді на питання;

Література:

Обов’язкова:

1. Данилов И.А., Иванов П. М. Общая электротехника с основами электроники: учеб. пособ. для неэлектротехнических спец. Техникумов.-М.: Высшая школа, 1989, с. 525-537

Додаткова:

1. Колонтаєвський Ю.П, Сосков А.Г. Промислова електроніка та мікросхемо техніка: теорія і практикум – К.: Каравела, 2004, с.206-264

 

Методичні рекомендації

1.Стабілізатори струму.

Стабілізатором струму називають пристрій, автоматичних забезпечує підтримку струму на-завантажувальними пристрої з заданим ступенем точності.

У сучасних електронних пристроях стабілізатори постійного струму використовують для створення стабільного постійного струму (наприклад, в електронному мікроскопі).

Стабілізатори струму, так само як і стабілізатори напруги, можуть бути параметричними та компенсаційними.

У параметричних стабілізаторах струму нелінійний елемент включають послідовно з навантажувальним пристроєм.

В якості нелінійного елемента застосовують прилад, вольтамперна характеристика якого містить ділянку, де струм через нього майже не залежить від напруги на ньому. Таку характеристику можуть мати біполярні і польові транзистори, а також електронні прилади, які називаються бареттерами.

Бареттер складається з герметичного балона, заповненого воднем або іншим інертним газом, в який поміщена вольфрамова або сталева нитка з виведеними назовні виводами.

Переваги стабілізаторів струму з баретерами їхня простота і можливість використання як на постійному, так і на змінному струмі, недоліками є малий коефіцієнт стабілізації, низький ККД, недостатня надійність і значна інерційність.

Кращі результати дають компенсаційні стабілізатори струму.

Рис 10. Компенсаційний стабілізатор струму.

У транзисторному стабілізаторі постійного струму (рис. 4.) послідовно з навантаженням включається еталонний резистор, напруга на якому стабілізується за допомогою звичайного стабілізатора напруги VД1.

При зміні струму в навантаженні стабілізатора сигнал неузгодженості посилюється з допомогою підсилювача постійного струму, виконаного на транзисторі VТ2, і впливає на регулюючий елемент - транзистор VТ1. У результаті струм, що протікає через навантаження, залишається незмінним.

Подібні схеми дозволяють отримати коефіцієнт стабілізації = 100 200.

2.Стабілізатори напруги.

 

Сучасна електроніка пред'являє жорсткі вимоги пульсаціям вихідної напруги джерела живлення. Постійна напруга джерел живлення має бути незмінним. Основними причи

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Додатки | Примечания.




© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.