Электротехника и электроника Ч.1


Презентация изнутри:

Слайд 1

Электротехника и электроника Ч.1


Слайд 2

Основной: 2. Касаткин, А.С. Электротехника: учеб. пособие / А.С. Касаткин. ? М.: Academia, 2003. 2007. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ЛЕКЦИЯ 1


Слайд 3

3. Иванов, И.И. Электротехника: учеб. Пособие / И.И. Иванов, Г.И. Соловьев, В.С. Равдоник. – СПб.: Лань, 2008. Дополнительный: 4. Евсеев, М.Е. Теоретические основы электротехники. Установившиеся процессы в линейных электрических цепях: сб. тестовых карт: учеб. пособие / М.Е. Евсеев. ? СПб.: Изд-во СЗТУ, 2006.


Слайд 4


Слайд 5


Слайд 6

1. Электрическая цепь, ее элементы и параметры Электрические цепи синусоидального тока Резонанс в линейных электрических цепях Методы расчета сложных электрических цепей Индуктивно связанные цепи Трёхфазные источники ЭДС Электрические машины Электротехника и электроника ч.1 2. 3. 4. 5. 6. 7. Структурная схема дисциплины


Слайд 7

[A] – ампер ; q [Кл] – кулон Раздел 1. Электрическая цепь, ее элементы и параметры 1.1. Электрическое напряжение и ток. Условное положительное направление тока Упорядоченное движение зарядов под воздействием электрического поля называется электрическим током.


Слайд 8

За положительное направление тока принимается направление движение положительных зарядов. Поэтому стрелка направлена к потенциалу, который больше по величине потенциала откуда стрелка выходит Перед расчетом на схеме стрелками обозна- чаются условные положительные направления токов, которые выбираются произвольно. Направления напряжения и тока должны совпадать по направлению


Слайд 9

Разность потенциалов на участке электрической цепи – называется напряжением. i А u В ??А ??В [В] – вольт ?А, ?В – потенциалы точек А и В; u – мгновенное напряжение (изменяется во времени). Положительное направление а принимается таким же, как у тока на этом участке. Напряжение u связано с работой А по переносу заряда q :


Слайд 10

1.2. Мгновенная мощность и энергия р – мгновенная мощность [Вт] – ватт; W – энергия, [Дж] – джоуль


Слайд 11

1.3. Идеальный элемент – сопротивление iR R uR Элемент электрической цепи, в котором происходит необратимый процесс превращения электрической энергии в тепло и больше ничего – называется идеальным элементом сопротивления. R – количественно определяется величиной сопротивления, [Ом] g – проводимость, [См] – сименс


Слайд 12

Основная характеристика сопротивления – вольтамперная характеристика, зависимость мгновенных значений напряжения uR от мгновенных значений тока iR . uR iR 1 2 1 – характеристика линейна R = const 2 – характеристика нелинейна R ? const


Слайд 13

Связь напряжений и токов в сопротивлении Таким образом мгновенная мощность – Р > 0, т. е. энергия от источника поступает в сопротивление и превращается в тепло.


Слайд 14

1.4. Идеальный элемент – индуктивность – потокосцепление w – число витков; Ф – магнитный поток, [Вб] – вебер L – величина индуктивности, характеризует способность конструкции создавать магнитное поле, [Гн] – генри. L iL uL Индуктивность – идеальный элемент, запасающий энергию в виде энергии магнитного поля. [Вб] [Гн]


Слайд 15

Основная характеристика индуктивности – веберамперная характеристика, зависимость потокосцепления от тока. 1 – характеристика линейна. (воздух, дерево, медь, алюминий и т. д.), L = const 2 – характеристика нелинейна. Магнитное поле распространяется в ферромагнетике, L ? const При попытке изменить магнитный поток согласно закону электромагнитной индукции, индуктивность развивает ЭДС, препятствующую этому изменению.


Слайд 16

В результате на индуктивности появляется напряжение: Таким образом мгновенная мощность Если р ? 0 – индуктивность запасает энергию от источника; Если р ? 0 – индуктивность отдает энергию источнику.


Слайд 17

1.5. Идеальный элемент емкость Емкость – идеальный элемент, запасающий энергию в виде энергии электрического поля. [Ф] – фарада Связь мгновенного напряжения и тока:


Слайд 18

Если р ? 0 – емкость запасает энергию; если р ? 0 – емкость отдает энергию.


Слайд 19

Контрольные вопросы к лекции 1 1. Что происходит с энергией, которая поступает в сопротивление? 2. Укажите основное свойство индуктивности. 3. Укажите основное свойство емкости. 4. Если р ? 0 – индуктивность запасает энергию от источника или отдает энергию источнику ? 5. Если р < 0 – емкость запасает энергию от источника или отдает энергию источнику? 6. Укажите единицы измерения индуктивности, емкости, магнитного потока.


Слайд 20

ЛЕКЦИЯ 2 Схемы замещения идеальными элементами R, L, C Cхема замещения катушки индуктивности (дросселя) i u Ф Ф Е Е Е Е Ф – магнитное поле; Е – электрическое поле


Слайд 21

R – сопротивление проводов; (нагрев) L – основной параметр (магнитное поле); С – межвитковая емкость (нежелательный параметр) Cхема замещения конденсатора R – тепловые потери в диэлектрике; L – собственная индуктивность (нежелательный параметр); С – основной параметр


Слайд 22

1.6. Источники напряжения. Источники тока Источником напряжения – называется источник, напряжение на зажимах которого мало зависит от потребляемого от него тока. RВН u RН a b Идеальный источник ЭДС RВН – внутреннее сопротивление источника; RН – сопротивление нагрузки i


Слайд 23

Внешняя характеристика источника – зависимость u от i, u(i) u e 0 i RВН = 0 RВН ? 0 Источником тока – называется источник, ток которого мало зависит от напряжения на его зажимах. J u RН a b i – внутренняя проводимость источника


Слайд 24

Идеальный источник тока Внешняя характеристика источника – зависимость i от u, i (u) i J 0 u = 0 ? 0 i1


Слайд 25

1.7. Основные понятия, относящиеся к электрической цепи Схема состоит из ветвей, узлов и контуров.


Слайд 26

Законы Кирхгофа 1. Алгебраическая сумма токов в узле равна нулю. 2. Алгебраическая сумма ЭДС, действующих в контуре, равна алгебраической сумме напряжений на элементах контура.


Слайд 27


Слайд 28

1.8. Электрические цепи постоянного тока Расчет цепи при последовательном соединении


Слайд 29

По второму закону Кирхгофа: Расчет цепи при параллельном соединении


Слайд 30

По первому закону Кирхгофа: gЭ


Слайд 31

ПРИМЕР. Дано: R1 = 8 Ом; R2 = 8 Ом; R3 = 4 Ом. Найти: RЭ – ? Расчет ведем через проводимость: При параллельном соединении двух элементов. R1 U R2 Найти: R12 – ? Также:


Слайд 32

Расчет электрической цепи при смешанном соединении участка I1 R1 U1 I3 R4 I R3 I2 U U2 U4 U3 II R2 а) ПРИМЕР. Дано: R1 = 3 Ом; R2 = 8 Ом; R3 = 2 Ом; R4 = 6 Ом; U = 14 В. Найти: все напряжения и токи – ? 1. Задачу решаем по закону Ома: 2. Для определения RЭ поэтапно упрощаем схему, рассчитывая те участки, где элементы соединены явно последовательно и явно параллельно:


Слайд 33

R1 На упрощенной схеме обозначаем U и I, перенося их с исходной схемы, если это возможно. I1 U1 I3 R34 I2 U U2 U34 R2 б) 3. Определяем входной ток: 4. Остальные напряжения и токи определяем первоначально по самой простой схеме в): в)


Слайд 34

Переходим к схеме б): Переходим к исходной схеме а):


Слайд 35

Поверка по законам Кирхгофа: 1-й контур 2-й контур


Слайд 36

Контрольные вопросы к лекции 2 1. Какой источник называется источником напряжения ? 2. Какой источник называется источником напряжения ? 3. Чему равна алгебраическая сумма токов в узле в любой момент времени? 4. Чему равна алгебраическая сумма напряжений в контуре в любой момент времени? 5. Чему равно полное сопротивление цепи, состоящей из последовательно соединенных сопротивлений? 6. Чему равно полное сопротивление цепи, состоящей из параллельно соединенных сопротивлений?


Слайд 37

Раздел 2. Электрические цепи синусоидального тока Производство Транспортировка Потребление ПРИМЕР. U = 100 В; Р = 100000 кВт. Тогда Учитывая, что допустимая плотность тока: 33 33 ЛЕКЦИЯ 3


Слайд 38

2.1. Периодические синусоидальные u, i , e Um, Im, Em, - максимальные значения или амплитуда синусоиды; Т – период т. е. интервал, через который процесс повторяется. [Гц] герц – циклическая частота синусоиды [рад/с] – круговая или угловая частота


Слайд 39

Действующие значения переменных синусоидальных ЭДС, напряжений и токов e, u, i Действующее значение переменного тока численно равно величине постоянного тока, эквивалентно данному переменному по выделяемому теплу и производимой работе. Математически действующее значение: Действующие значения переменных е, u, i обозначаются теми же буквами, что и постоянные – E, U, I .


Слайд 40

Для синусоиды: Определим амплитуду напряжения в розетке:


Слайд 41

2.2.


Слайд 42

Синусоидальный ток в сопротивлении В сопротивлении напряжение и ток совпадают по фазе:


Слайд 43


Слайд 44

Осциллограммы напряжения и тока в сопротивлении


Слайд 45

Синусоидальный ток в индуктивности u - реактивное сопротивление индуктивности p 0 u,i ?t u i p>0 p?0


Слайд 46

Осциллограммы напряжения и тока в индуктивности


Слайд 47

Синусоидальный ток в емкости - реактивное сопротивление емкости - напряжение изменяется по синусоидальному закону


Слайд 48

Синусоидальный ток в емкости - реактивное сопротивление емкости p 0 u,i ?t u i p>0 p?0


Слайд 49

Осциллограммы напряжения и тока в емкости


Слайд 50

2.3. Расчет электрический цепи синусоидального тока с помощью векторной диаграммы VR = 40 В; VL = 105 В; VC = 75 В; Vвх – ? В цепях переменного синусоидального тока законы Кирхгофа выполняются в векторной форме:


Слайд 51

Построим векторную диаграмму, принимая за основание вектор тока, который проходит через все элементы. По теореме Пифагора:


Слайд 52

1. Чему равна амплитуда напряжения (тока) ? 2. Чему равно действующее значение напряжения (тока)? 3. С какой целью изображают синусоидальные токи и напряжения векторами ? 4. Какое фазовое соотношение между током и напряжением в индуктивности? 5. Какое фазовое соотношение между током и напряжением в сопротивлении? 6. Какое фазовое соотношение между током и напряжением в емкости? Контрольные вопросы к лекции 3


Слайд 53

2.4. Комплексный метод расчета цепей переменного синусоидального тока Каждому комплексному числу на комплексной плоскости соответствует вектор. 0 Im Re ЛЕКЦИЯ 4


Слайд 54

В полярной системе координат А Переход от алгебраической формы записи к показательной: – показательная форма записи комплексного числа, где А – модуль числа; ? - аргумент. Переход наоборот осуществляется по формуле Эйлера:


Слайд 55

Операции с комплексными числами Пример: Сложение: Вычитание: Умножение: Деление:


Слайд 56

Сложение и вычитание в показательной форме записи осуществить невозможно, а умножение и деление:


Слайд 57

Рассмотрим комплексную функцию времени: Комплексное изображение периодических синусоидальных e, u, i, их производных и интегралов


Слайд 58

Такая комплексная функция времени содержит информацию о синусоидальном переменном токе, поэтому переменные е, u, i можно изображать комплексными функциями времени комплексное изображение – · – комплексная амплитуда – комплексное действующее значение


Слайд 59

Изображение производной и интеграла имеет вид: . . . . Законы Ома и Кирхгофа в комплексной форме L i1 uC I R C uR uL u Требуется определить параметры синусоидального тока i при синусоидальном входном напряжении:


Слайд 60

По второму закону Кирхгофа: (1) Запишем комплексное выражение уравнения (1):


Слайд 61

(2) (2) – это комплексное изображение уравнения (1). (3) – комплексное сопротивление – закон Ома в комплексной форме


Слайд 62

Комплексные сопротивления элементов: ЗАДАЧА i R = 10 Ом; L = 0,1 Гн; U = 14 sin 100 t Решение Комплексная амплитуда тока –


Слайд 63

Переведем комплексный ток из алгебраической формы записи в показательную:


Слайд 64

R = 2 Ом; XL = 2 Ом; ХС = 2 Ом. Z - ? Комплексное сопротивление и комплексная проводимость


Слайд 65

По комплексному сопротивлению можно составить эквивалентную схему цепи,


Слайд 66

Если Z = 1 ? j1 ? схема замещения такая где Rц =1 Ом; Ху = 1 Ом. Сопротивление данной цепи имеет активно-емкостной характер.


Слайд 67

Рассмотрим комплексное сопротивление в алгебраической и показательной формах записи z – полное сопротивление цепи, которое показывает, Ом


Слайд 68

комплексная проводимость Y : Y ? это величина обратная комплексному сопротивлению. Рассмотрим Y в алгебраической, показательной формах записи: где gц ? активная проводимость цепи; bц ? реактивная проводимость цепи;


Слайд 69

Полная проводимость цепи ? показывает, как цепь сдвигает ток относительно напряжения по фазе.


Слайд 70

2.5. Расчет разветвленной электрической цепи переменного синусоидального тока комплексным методом R = 2 Ом; XL = 2 Ом; ХС = 2 Ом; U = 6 B. Требуется найти комплексные значения всех токов, а также их действующие значения. 1. Задачу решаем по закону Ома 2. Определяем комплексное сопротивление Z :


Слайд 71

Комплексное сопротивление элементов: 3. Определяем комплексные значения напряжения и токов:


Слайд 72

Проверка по законам Кирхгофа: Напряжение


Слайд 73

Контрольные вопросы к лекции 4 С какой целью применяют комплексное изображение периодических синусоидальных e, u, i ? Выполняются ли законы Ома и Кирхгофа в комплексной форме ? 3. Если Z = 1 ? j1, то из каких элементов состоит схема замещения? 4. Если Z = 1 +j1, то из каких элементов состоит схема замещения? 5. Можно ли по комплексному сопротивлению составить электрическую схему?


Слайд 74

2.6. Активная, реактивная, полная мощности. Коэффициент мощности Среднее значение мощности за период называется активной мощностью и обозначается Р ЛЕКЦИЯ 5


Слайд 75

? =0 [Вт] – активная мощность цепи переменного тока


Слайд 76


Слайд 77


Слайд 78


Слайд 79

Рассмотрим электрическую систему, состоящую из источника 1, приемника электрической энергии 2 и линии электропередач, либо кабеля. 1 2 Р Q Активная мощность Р характеризует поток энергии от источ-ника к приемнику превращается в приемнике в тепло или работу. Q – реактивная мощность, характеризующая процесс обмена энергией между источником и приемником [вар]


Слайд 80

Обменные процессы характеризуемы реактивной мощностью Q загружающей источник и линию электропередач бесполезной энергией, поэтому необходимо уменьшить реактивную мощность Полная мощность S – это мощность источника, необходимого для электропитания данного приемника. [ВА]


Слайд 81

Найдем связь между активной, реактивной и полной мощностями:


Слайд 82

ПРИМЕР. У потребителя электрической энергии активная мощность Р = 1000 Вт, реактивная мощность Q - 1000 Вар. Требуется определить полную мощность источника S , необходимую для питания такого электрического приемника. Решение. Основным показателем качества потребителя электрической энергии является коэффициент мощности: Для цепей переменного тока:


Слайд 83

Для электрических цепей переменного тока показатель качества потребляемой энергии это косинус на практике составляет: По результатам расчета комплексным методом можно определить энергетические характеристики цепи, используя комплексную мощность * * * I – комплексное число, сопряженное входному току данной цепи Действительная часть комплексной мощности это активная мощность Р, а мнимая часть это реактивная мощность Q.


Слайд 84

ПРИМЕР. Решение. Требуется определить Р и Q. *


Слайд 85

Компенсация реактивной мощности Рассмотрим структуру, содержащую источник городских электросетей 1, подстанцию на территории предприятия 2 и потребителя электрической энергии с активно-индуктивным характером нагрузки. RН LH CК 1 2


Слайд 86

Раздел 3. Резонанс в линейных электрических цепях Резонансом в электрической цепи называется такое явление, когда при наличии в цепи сопротивлений индуктивностей и емкостей, напряжение и ток совпадают по фазе 3.1. Резонанс в цепи с последовательным соединением R, L, C (резонанс напряжений)


Слайд 87

Условие резонанса вытекает из равенства нулю резонансного сопротивления цепи: Резонанс достигается подбором индуктивности, емкости или частоты: - резонансная частота Запишем комплексное сопротивление цепи:


Слайд 88

- значение индуктивности для резонанса - значение емкости для резонанса Из условий резонанса следует: т. е. реактивное сопротивление индуктивность или емкость равны:


Слайд 89

Напряжение на элементах: Построим векторную диаграмму, исходя из второго закона Кирхгофа: В такой схеме напряжение на индуктивностях и емкостях может быть значительно больше входного напряжения, поэтому такой резонанс называется резонансом напряжения.


Слайд 90

3.2. Частотные характеристики цепи с последовательно соединенными R, L и С jXL R -jXC Построим частотные характеристики активного и реактивного сопротивления электрической схемы: а также частотную характеристику полного сопротивления цепи:


Слайд 91

XC(?) X R XL(?) -Z(?) R(?) ? ?0 0 Построим частотную характеристику тока в данной цепи:


Слайд 92

0 ? I U/R 0,7(U/R) ?0 ?1 ?2 ?0


Слайд 93

Контрольные вопросы к лекции 5 1. Если ? = 0, то чему будет равна реактивная мощность? 2. С какой целью производят компенсацию реактивной мощности? 3. Чему равна действительная часть комплексной мощности? 4. Чему равна мнимая часть комплексной мощности? 5. Чему равен угол сдвига фаз между током и напряжением при резонансе? 6. При изменении только частоты на входе цепи с реактивными элементами будет ли изменятся величина тока?


Слайд 94

Раздел 4. Методы расчета сложных электрических цепей Электрическая цепь, содержащая несколько источников ЭДС называется сложной. 4.1. Расчет сложных цепей на основании законов Кирхгофа Лекция 6


Слайд 95

Алгоритм расчета 1. Составляем (q-1) уравнение по первому закону Кирхгофа (q – число узлов). Составляем (р – q +1) уравнение по второму закону Кирхгофа для независимых контуров (р – число ветвей). Объединяем уравнения (1,2,3) в систему.


Слайд 96

2. Выражаем в системе все напряжения через токи U4 = R4 I3 U5 = R5 I3 U1 = R1 I1 ; U2 = R2 I2; U3 = R3 I3 3


Слайд 97

Решаем систему (4) и находим токи I1,I2,I3 . ? - определитель системы (4). ?1, ?2, ? 3 – алгебраические дополнения. Пример : Определите токи I1, I2 ,I3 если R1 = 4 Ом , R2 = 4 Ом, R3 = 2 Ом, Е1 =12 В, Е2 = 2 В.


Слайд 98

Решение : 1. Система по законам Кирхгофа: 2. Выражаем напряжение через токи:


Слайд 99

3. Подставляем в систему исходные данные и решаем:


Слайд 100

Получаем :


Слайд 101

4.2. Метод контурных токов Метод контурных токов позволяет уменьшить число уравнений в системе, описывающей цепь. Для этого в независимых контурах обозначают контурные токи (I11,I22)


Слайд 102

Система в общем виде: R11 I11 + R12 I22 + R13 I33 +…..+R1n Inn =E11 R21 I11 + R21 I22 + R23 I33 +…..+R2n Inn =E22 - - - - - - - - - - - - - - - - Rn1 I11 + Rn1 I22 + Rn3 I33 +…..+Rnn Inn =Enn


Слайд 103

Алгоритм расчета 1. Записываем в общем виде систему уравнений для данного количества контурных токов: R11 I 11+ R12 I 22 =E11 R21 I 11+ R22 I 22 =E11 2. Вычисляем коэффициенты в системе уравнений: а) R11 ; R22 - собственные сопротивления контуров, вычисляются как сумма сопротивлений входящих в данный контур. R11= R1 + R2 + R3 ; R22 = R3 + R4 + R5 ; б) R12 = R21 - взаимное сопротивление контуров. R12 = R21 = R3


Слайд 104

в) E11 ; E22 … - собственные ЭДС контуров E11 =E1 ; E22= E2 ; 3. Подставим коэффициенты в систему и находим контурные токи I11; I22; 4. По контурным токам находим токи в ветвях: I1 = I11; I2 = I11 + I22; I3 = I22 ; Пример: определите токи I1; I2; I3 если: R1= 4 Ом, R2= 4 Ом, R3= 2 Ом E1 = 12 В, E2 = 2 В.


Слайд 105

Решение 1. Система в общем виде: R11 I 11+ R12 I 22 =E11 R21 I 11+ R22 I 22 =E11 2. Коэффициенты системы: R11 = R1 + R2 =4+4=8 Ом. R22 = R2 + R3 =4+2=6 Ом. R12 = R21=4 Ом. E1 = 12 В, E2 = 2 В.


Слайд 106

Вычислим I11 ; I22 8 I11 + 4 I22 =12, 4 I11+ 6 I22 = 2 . 4. Токи в ветвях : I1= I11=2A ; I2= I11 + I22 = 1A ; I3 = I22 = -1A .


Слайд 107

4.3. Метод узловых напряжений


Слайд 108

Обозначим узловые напряжения в схеме U10, U20 …Uno Система уравнений в общем виде: g11U10 - g12U20 - g13 U30 - … g1nUno = I11 - g21U10 +g22U20 - g23 U30 - … g2nUno = I22 ------------------------------------- - gn1U10 - gn2U20 - gn3 U30 - …+gnnUno = Inn


Слайд 109

Алгоритм расчёта Запишем в общем виде систему уравнений: g11U10 - g12U20 = I11 - g21U10 + g22U20 = I22 2. Вычислим коэффициенты в системе: а) g11; g22 ….собственные проводимости узлов как сумма проводимости ветвей находящихся в данном узле.


Слайд 110

б) g12=g21 ; g13 =g31…. = взаимные проводимости узлов . g12 = g21= ; в) I11 ; I22; I33 – возмущающие токи узлов, преобразуя источники напряжения в источники тока I11= ; I22 = - ; Подставляем коэффициенты в систему и определяем узловые напряжения . При необходимости вычисляем остальные напряжения и токи. 1 R3 E1 R1 E2 R5


Слайд 111

Пример: определите токи I1; I2; I3 ; если: Решение 1. Уравнение в общем виде: g11U10=I11 . R1 = 4 Ом, R2 = 4 Ом, R3 = 2 Ом E1 = 12 В, E2 = 2 В.


Слайд 112

Коэффициенты уравнения: g11 = + + = + + = 1 (См); I11= + = + = 4 A; 3 . Вычисляем U10: U10= = = 4 В; 4. Находим I1, I2, I3; I2= = = 1 A; 1 R1 1 R2 1 4 1 R3 I11 g1 1 1 2 1 4 E1 R1 12 4 2 2 E2 R3 U10 R2 4 1 4 4


Слайд 113

I1 = = = 2 A; I3 = = = -1 A; E1 – U10 R1 12 - 4 4 E2 – U10 R3 2 -2 2 Применим обобщенный закон Ома для расчета токов в ветвях


Слайд 114

Контрольные вопросы к лекции 6 1. Сколько уравнений надо составить при расчете сложной цепи методом на основе законов Кирхгофа? 2. Сколько уравнений надо составить при расчете сложной цепи методом контурных токов? 3. Сколько уравнений надо составить при расчете сложной цепи методом узловых напряжений?


Слайд 115

4. Сколько уравнений надо составить для этой схемы? а) по законам Кирхгофа: б) методом контурных токов; в) методом узловых напряжений Контрольные вопросы к лекции 6


Слайд 116

4.4. Метод наложения Согласно методу наложения ток в любой ветви сложной электрической цепи может быть вычислен как алгебраическая сумма токов от воздействия каждого источника в Лекция 7


Слайд 117

Пример: определите токи I1; I2; I3 если: R1= 4 Ом , R2= 4 Ом , R3= 2 Ом , E1 = 12 В, E1 = 12 В.


Слайд 118

Решение Находим токи от воздействия E1 полагая E2 =0. R 23 = = = Ом ; R Э = R1 + R23 = 4 + = Ом ; R2R3 R2 + R3 4?2 4 + 2 4 3 16 3 4 3 = =


Слайд 119

I1 = = = A = 2,25 A; U23 = R23 I1 = * = 3В; I2 = = = 0.75 A ; I3 = = = 1.5 A; 2. Находим токи от воздействия E2 полагая E1=0. E1 RЭ 12?3 16 9 4 4 3 9 4 V23 R2 3 4 V23 R3 3 2


Слайд 120

R12 = = = 2 Ом; R2 = R3 + R12 = 2 + 2 = 4 Ом ; I3 = = = 0.5 A ; V23 = R12 * I3 =2 * 0.5 = 1 В; I1 = = = 0.25 A; I2 = = = 0.25 A ; 3. Найдём токи в ветвях: I1= I1 –I1 = 2.25 – 0.25 = 2 A; I2= I2 + I2 = 0.75 + 0.25= 1 A; I3 = -I3 + I3 = -1.5 + 0.5 = -1 A; R1 * R2 R1 + R2 4 * 4 4 + 4 E2 R12 2 4 V23 R1 1 4 V23 R2 1 4


Слайд 121

Раздел 5. Индуктивно связанные цепи Если при изменении во времени тока в одной катушке на зажимах второй возникает ЭДС ? такие катушки называются индуктивно связанными. Это, например, катушки на стальных сердечниках электрических машин и аппаратов, трансформаторы, провода линий электропередач, а также многие другие электротехнические устройства.


Слайд 122

1 2 1 2 u1 u2 i2 При протекании в первой катушке синусоидального тока в ней возникает магнитное поле, характеризуемое потокосцеплением самоиндукции , где Это потокосцепление в соответствии с законом электромагнитной индукции индуцирует в первой катушке ЭДС самоиндукции: еL1 .


Слайд 123

Напряжение на этой катушке численно равно этой ЭДС, но направлено в противоположную сторону и поэтому имеет обратный знак = ? называется потокосцеплением взаимной индукции второй катушки, вызванное током первой катушки. ЭДС взаимной индукции Взаимная индуктивность


Слайд 124

При одновременном протекании токов в обеих катушках в соответствии с принципом наложения имеем распределение их магнитных потоков, указанное на рис. u1 u2 i1 i2 еL1 ?еМ12 еL2 ?еМ21 L1 L2


Слайд 125

Согласное включение Встречное включение


Слайд 126

5.1. Цепь с трансформаторной связью между катушками . В этих уравнениях знак (+) у составляющих вида соответствует согласному включению катушек, а знак (?) – встречному включению.


Слайд 127

Обозначаем в этих уравнениях для краткости записи


Слайд 128

Пример. В цепи с трансформаторной связью двух идеальных (без активных сопротивлений) катушек индуктивности к катушке Х1 приложено синусоидальное напряжение частотой f = 500 Гц, а катушка Х2 разомкнута. Действующее значение тока в катушке Х1 составляет =10 A, а напряжение на разомкнутых зажимах катушки Х2 составляет = 50 B Требуется определить величину взаимной индуктивности М этих катушек.


Слайд 129

= 0


Слайд 130

ОМ Гн


Слайд 131

Контрольные вопросы к лекции 7 1. Можно ли применять метод наложения к нелинейным цепям? 2. Какие две катушки называют индуктивно связанными? 3. Какое условие необходимо наложить на две катушки, чтобы они были индуктивно связанные? 4. Какое включение бывает двух и индуктивно связанных катушек? 5. От чего зависит коэффициент взаимной индуктивности?


Слайд 132

Раздел 6. Трёхфазные источники ЭДС Трёхфазным называется источник генерирующий три синусоидальных ЭДС одинаковой частоты и амплитуды и имеющий разный фазовый сдвиг в 120° еА = EmAsin? t еВ= EmВsin (? t - 120?) еС= EmСsin (? t - 240?) ЛЕКЦИЯ 8


Слайд 133

Запишем ЭДС в комплексной форме: Трёхфазная система симметрична , если EA=EB=EC , а фазовый сдвиг 120 Условие симметричности: EA+EB+EC=0


Слайд 134

6.1. Расчёт симметричной трёхфазной цепи при включении приёмника звездой с нулевым проводом.


Слайд 135

ZфA, ZфB , ZфC – фазные сопротивления приёмника. iфA, iфB, iфC –фазные токи приёмника. UфA ,UфB, UфC – фазные напряжения приёмника. AA , BB , CC - линейные провода. 00 – нулевой провод. iлA , iлB , iлC – линейные токи. i0- - ток нулевого провода. UлAB ,UлBC ,UлCA – линейные напряжения Приёмник симметричный : ZфA= ZфB = ZфC тогда: UфA =UфB=UфC=Uф IфA= IфB=IфC = Iф. Iл =Iф =Uф / Zф. По второму закону Кирхгофа :


Слайд 136

UлAB =UфA – UфB ; UлAB =UфA – UфB ; UлAB =UфA – UфB. Векторные диаграммы. i0= iфA + iфB + iфC=0. Uл= 3 * Uф Например: Uф=220в Uл =?; Uл = v3Uф = v3 * 220=380в. Общепромышленная сеть 220 / 380в 50 Гц ;


Слайд 137

6.2. Расчёт симметричной трёхфазной цепи при включении приёмника треугольником.


Слайд 138

ZфAВ = ZфBС = ZфCА= Zф; UлAB =UлBC = UлCA = Uл; IфAВ= IфBС=IфCА = Iф; UфAВ =UфBС=UфCА=Uф; Iф =Uф / Zф; Uл = Uф По первому закону Кирхгофа: iлA= iфAВ - iфCА . iлB= iфBС – iфAВ. iлC= iфCА – iфBС.


Слайд 139

В результате Iл = 3 * Iф


Слайд 140

7.1. Трансформаторы Трансформатор – это статический электромагнитный аппарат, который преобразует параметры переменного тока: напряжение, ток, частоту, число фаз. В простейшем случае трансформатор представляет собой магнитопровод, с размещёнными на нём двумя обмотками Раздел 7. Электрические машины


Слайд 141


Слайд 142

Трансформаторы классифицируются: – по области применения (силовые, измерительные, специальные); – по конструкции (стержневые, броневые, тороидальные); – по способу охлаждения (сухие, масляные); – по электрическим параметрам (мощности, напряжению, частоте); – по числу фаз (однофазные, трёхфазные и многофазные); – по числу обмоток (двухобмоточные и многообмоточные); – по напряжению: повышающие (U2 > U1) и понижающие (U2 < U1).


Слайд 143

Схемы соединения трансформаторов


Слайд 144

Полная мощность: однофазного трансформатора – S = U•I, ВА; трёхфазного трансформатора – S = 3•Uф•Iф, ВА. Активная мощность нагрузки P = S•cos?, Вт; реактивная мощность Q = S?sin?, вар; где ? – угол нагрузки. В паспортных данных трансформатора приводятся значения полной мощности Sн вторичной обмотки и линейные значения токов и напряжений (Uн, Iн) первичной обмотки.


Слайд 145

Схема замещения трансформатора


Слайд 146

В эксплуатации трансформатор может находится в одном из трёх режимов: под нагрузкой, в режиме холостого хода и в режиме короткого замыкания. Последние два режима аварийные и недопустимы, однако проводят опыты холостого хода и короткого замыкания с целью определения параметров трансформатора без подключения его на нагрузку.


Слайд 147

К параметрам холостого хода относят: В режиме холостого хода вторичная обмотка разомкнута. Коэффициент трансформации - Коэффициент мощности - Потери мощности холостого хода трансформатора


Слайд 148

Режим короткого замыкания В режиме короткого замыкания вторичная обмотка замкнута накоротко. Напряжение короткого замыкания


Слайд 149

Параметрами короткого замыкания называют полное, активное и индуктивное сопротивления короткого замыкания, Ом Потери мощности короткого замыкания трансформатора


Слайд 150

ВНЕШНИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ Вторичное напряжение трансформатора Зависимость КПД трансформатора от нагрузки Под КПД трансформатора понимают отношение отдаваемой им активной мощности Р2 и подводимой активной мощности Р1, % где -коэффициент загрузки


Слайд 151

Косвенный метод расчета КПД где Р0 – потери холостого хода при U1=U1ном, Вт; Рк – потери короткого замыкания при I1=I1ном, Вт; Sном – номинальная мощность трансформатора, ВА. ;


Слайд 152

Контрольные вопросы к лекции 8 Какая трехфазная цепь называется симметричной? Чему равен угол сдвига фаз между фазными ЭДС ? Чему равен ток нулевого провода в симметричной трехфазной схеме? В каких режимах может работать трансформатор? С какой целью производят режим короткого замыкания трансформатора ? С какой целью производят режим холостого хода трансформатора ? Зависит ли КПД трансформатора от нагрузки?


Слайд 153

7.2. Асинхронные машины ЛЕКЦИЯ 9


Слайд 154

Асинхронная машина – это бесколлекторная машина переменного тока, у которой в установившемся режиме магнитное поле, участвующее в основном процессе преобразования энергии, и ротор вращаются с разными скоростями. Механическая частота вращения ротора асинхронной машины в установившемся режиме может быть ниже и выше синхронной частоты вращения поля, при этом ротор может вращаться в сторону, противоположную вращению поля.


Слайд 155

В зависимости от частоты и направления вращения ротора различают четыре режима работы асинхронной машины. I. Двигательный режим, когда 0 < ?р < ?с. II. Генераторный режим, когда ?с < ?р < + ?. III. Тормозной режим, когда ротор асинхронной машины вращается в сторону противоположную вращению магнитному полю статору, т.е. ?р < 0. IY. Трансформаторный режим, когда асинхронная машина эксплуатируется при неподвижном роторе, т.е. ?р = 0. Наибольшее предпочтение асинхронные машины получили при работе в двигательном режиме.


Слайд 156

Преобразование активной мощности Р1, подводимой к статору двигателя, представлена в виде энергетической диаграммы.


Слайд 157


Слайд 158

Вращающий момент асинхронного двигателя (АД) Момент развиваемый АД Скольжение , Коэффициент мощности трехфазной машины где n2 – частота вращения ротора, об/мин где


Слайд 159

7.3. МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА (МПТ) Двигатели постоянного тока обеспечивают большие пределы регулирования частоты вращения при высоких энергетических показателях и механических характеристиках, удовлетворяющих требованиям большинства механизмов. Генераторы постоянного тока применяются для питания электролизных и гальванических установок, обмоток возбуждения синхронных машин и во многих автономных установках.


Слайд 160

Машины постоянного тока – многообмоточные электрические машины. На статоре машины может быть выполнено несколько обмоток возбуждения: обмотка независимого возбуждения wв, обмотка последовательного (сериесная) wc или параллельного возбуждения (шунтовая) wш, компенсационная обмотка wк, обмотка добавочных полюсов wдп.


Слайд 161


Слайд 162

Характеристика холостого хода генератора при постоянной частоте и независимости тока возбуждения


Слайд 163


Слайд 164

Регулировочные характеристики


Слайд 165


Слайд 166

Контрольные вопросы к лекции 9 Какие режимы работы асинхронной машины различают? Из каких основных узлов состоит асинхронная машина ? Из каких основных узлов состоят машины постоянного тока? Какие возможны схемы возбуждения ДПТ? При каких условиях снимают характеристики холостого хода генератора постоянного тока ? На что указывает внешняя характеристика генератора ? Что является регулировочной характеристикой генератора?


×

HTML:





Ссылка: