ЭЛЕКТРОТЕХНИКА С ОСНОВАМИ ЭЛЕКТРОНИКИ

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА С ОСНОВАМИ ЭЛЕКТРОНИКИ

Программа, методические рекомендации

для учащихся пищевых специальностей заочного отделения

Рассмотрено и одобрено на заседании цикловой комиссии преподавателей спецпредметов специальности 2-36 03 31 «Монтаж и эксплуатация электрооборудования»

Протокол № от 2008 г.

Председатель комиссии /Д.М.Горох/

Методические указания по дисциплине «Электротехника с основами электроники»

Пояснительная записка

Дисциплина «Электротехника с основами электроники» состоит из двух частей.

Электротехника – это отрасль науки и техники, связанная с применением электрических и магнитных явлений для преобразования энергии, получения и обработки материалов, передачи информации, охватывающая вопросы получения, преобразования и использования электрической энергии в практической деятельности человека.

Электроника – это наука о взаимодействии элементарных заряженных частиц с электромагнитными полями и о методах создания электронных приборов и устройств, в которых это взаимодействие используется для передачи, обработки и хранения информации. Наиболее характерными видами таких преобразований является генерирование, усиление и прием электромагнитных колебаний в широком диапазоне частот.

Современная энергетика – это ведущая отрасль народного хозяйства страны в развитии научно-технического прогресса, интенсификации общественного производства.

Современные предприятия отрасли представляют собой высокомеханизированные хозяйства, оснащенные новейшими типам энергетического оборудования, эффективными средствами автоматизации, надежными и экономичными системами энергоснабжения. Все промышленные предприятия насыщены разнообразными приборами контроля каждого типа технологического процесса, которые значительно сокращают, а порой и полностью исключают выход некачественной продукции. Средства и приборы электроники буквально пронизывают все технологические операции, обеспечивая высокое качество работы предприятия.

Поэтому в настоящее время специалист любого профиля должен в совершенстве овладеть теоретическими и практическими знаниями в области электротехники Ии электроники, без которых он не может успешно решать сложнейшие задачи современного производства.

Предмет «Электротехника с основами электроники» состоит из двух разделов, содержащих 14 тем.

Программой дисциплины предусматривается изучение электрических цепей постоянного тока, электромагнетизма, однофазных и трехфазных электрических цепей, а также изучаются электрические измерения, машины постоянного и переменного тока. Все эти вопросы освещены в первом разделе предмета.

Во втором разделе дисциплины изучаются электровакуумные и полупроводниковые приборы, схемы выпрямителей, принцип работы усилителей, устройство интегральных микросхем.

Данная дисциплина является теоретической базой для изучения последующих дисциплин специального цикла, ее изучение базируется на ученом материале физики и математики.

В результате изучения программного материала учащийся должен знать:

На уровне представления:

¨ Электрические явления в цепях постоянного тока.

¨ Законы, которым они подчиняются.

¨ Режимы работы цепей постоянного тока.

¨ Вопросы преобразования электрической энергии в тепловую.

¨ Способы соединения резисторов.

¨ Основные магнитные величины и их размерность.

¨ Процессы, происходящие при намагничивании и перемагничивании ферромагнитных веществ.

¨ Явление электромагнитной индукции.

¨ Классификацию электроизмерительных приборов, их устройство и принцип действия.

¨ Особенности цепей переменного тока.

¨ Особенности трехфазных цепей переменного тока.

¨ Назначение, устройство и принцип действия трансформаторов и асинхронных двигателей.

¨ Представлять особенности машин постоянного тока.

¨ Принцип действия полупроводниковых приборов и области их применения.

На уровне понимания:

¨ Методику расчета цепей постоянного тока.

¨ Методику одно- и трехфазных цепей переменного тока.

¨ Методику исследования траснформатора.

¨ Методику расчета мощности и выбора электродвигателей.

¨ Методику расчета выпрямителей и подбора диодов для них.

Учащийся должен уметь:

¨ Читать простые схемы электрических цепей.

¨ Изображать схемы простых соединений электрических цепей и уметь собирать их.

¨ Уметь вычислять эквивалентное сопротивление цепи при различных способах соединения резисторов.

¨ Чертить векторные диаграммы для простейших цепей, содержащих R, L и С и определять токи в них.

¨ Составлять схемы выпрямителей

Учащийся должен уметь пользоваться справочной и технической литературой.

Распределение часов по темам носит рекомендательный характер. При необходимости предметные (цикловые) комиссии могут вносить обоснованные изменения при соблюдении бюджета времени, выделенного на изучение данного предмета.

Материал, изучаемый по учебнику, необходимо конспектировать в тетради. Основные определения следует подчеркивать, формулы выделять. Электрические схемы должны быть вычерчены в условных обозначениях, соответствующих действующим ГОСТам.

После проработки какой-либо темы необходимо без помощи учебника вывести доказательство законов и формул. Нельзя ничего оставлять непонятым при изучении предмета; если самому не удается преодолеть затруднение, то необходимо обратиться за консультацией к преподавателю.

Серьезное внимание должно быть уделено задачам и вопросам для самопроверки, а также разбору решений типовых примеров, помещенных в учебнике и в настоящих рекомендациях.

Учащиеся должны систематически работать с учебниками; длительные перерывы срывают сроки выполнения учебного плана и снижают качество работы учащихся.

Для закрепления теоретических знаний и приобретения практических навыков и умений программой предмета предусмотрено проведение 6 лабораторных работ.

Для проверки знаний учащихся программой предусматривается выполнение одной домашней контрольной работы, которая выполняется после изучения всего теоретического курса. Рекомендации по выполнению контрольной работы на заочном отделении приведены ниже.

Литература

1. Данилов И.А., Иванов П.М. Общая электротехника с основами электроники: Учеб.пособие для студ неэлектротехн. спец.средних учеб. заведений. 4-е изд., пер. – М.: Высш. шк., 2000. – 752 с..: ил.

2. Усс Л.В., Красько А.С., Кримович Г.С. Общая электротехника с основами электроники Мн.: Выш. школа, 1990

3. Усс Л.В. Лабораторный практикум по общей электротехнике с основами электроники Мн.: Выш. школа, 1993

4. Евдокимов Ф.Е. Общая электротехника: Учебник для учащ. неэлектротехнич. спец. техникумов.-2-е изд.- М.: Высш.шк., 1990

5. Галкин В.И., Пелевин Е.В. Промышленная электроника и микроэлектроника. Учеб.-Мн.: Беларусь, 2000

Примерный тематический план

№ п/п	Наименование разделов и тем	Количество учебных часов
Для дневной формы	Для заочной формы
Всего	В том числе	Всего	В том числе
Практические.работы	Лабораторные работы	Практические работы	Лабораторные работы
	Введение		-	-	-	-	-
1. 1.1. 1.2. 1.3. 1.4. 1.5. 1.6. 1.7.	Основы электротехники Электрические цепи постоянного тока Электромагнетизм Цепи однофазного переменного тока Трехфазный переменный ток Электрические измерения Машины переменного тока Машины постоянного тока		- - - - - - -	- - -	- - -	- - - - - - -	- - - - -
	Итого по разделу:		-			-
2. 2.1. 2.2. 2.3. 2.4. 2.5. 2.6.	Основы электроники Электровакуумные и газоразрядные приборы Полупроводниковые приборы Фотоэлектронные приборы Выпрямители Электронные усилители и генераторы Интегральные микросхемы		- - - - - -	- - - - - -	- - - - -	- - - - - -	- - - - - -
	Итого по разделу		-	-		-	-
	Всего по дисциплине		-			-

Содержание предмета и методические рекомендации по его изучению

Введение

Электрическая энергия, ее свойства, особенности и применение. Основные этапы развития отечественной электротехники. Роль электрификации в развитии передовых технологий, автоматизации технологических процессов. Краткое содержание предмета. Значение электротехнической подготовки специалистов среднего звена для освоения новой технологии современного производства.

Методические указания

Практически во всех областях деятельности современного общества применяется электрическая энергия.

Энергия – общая количественная мера различных форм движения материи.

Электрическая энергия получается путем преобразования других видов энергии (механической, тепловой, химической, атомной) и обладает ценными свойствами: для ее получения имеется большое количество природных источников; с малыми потерями передается на большие расстояние; легко дробится на сколь угодно малые части; легко преобразуется в нужный вид энергии.

Наибольшая часть электроэнергии для нужд народного хозяйства вырабатывается на тепловых электростанциях (ТЭС).

ТЭС являются основным источником загрязнения атмосферы диоксидом серы, выбрасываемым вместе с дымовыми газами, что значительно ухудшает экологию.

Учитывая быстрое истощение запасов органического топлива и неблагоприятное воздействие ТЭС на окружающую среду, их доля в объеме производства электроэнергии постепенно уменьшается.

В нашей стране на втором месте по объему производства электроэнергии находятся гидроэлектростанции (ГЭС).

Важнейшую роль в энергетике играют атомные электростанции (АЭС).

Для передачи электроэнергии на расстояние и распределения ее между электроприемниками используются линии электропередач, трансформаторы, аппаратура управления и защиты.

Электрическая энергия широко используется в промышленности, на транспорте, в сельском хозяйстве и быту.

Вопросы для самоконтроля

1. Назовите основные источники получения электрической энергии.

2. Какие нетрадиционные (возобновляемы) источники электрической энергии Вам известны?

3. Назовите основные отрасли народного хозяйства, работа которых предполагает широкое использование электрической энергии.

4. Поясните способы получения электрической энергии на тепловых, атомных и гидроэлектростанциях.

5. Какие электрические станции оказывают наименьшее отрицательное влияние на экологическую обстановку?

Литература

[1]с.5-6

Методические указания

Изучение темы начинают с электрической цепи и ее элементов.

Электрическая цепь – это совокупность устройств и объектов, образующих замкнутый путь для протекания электрического тока, электромагнитные процессы в которой могут быть описаны с помощью понятий тока, напряжения, ЭДС и сопротивления.

Электрический ток – это направленное движение носителей зарядов.

Сила тока определяется количеством электричества (зарядом), проходящим через поперечное сечение проводника в единицу времени:

I = Q/ t

Единицей силы тока является ампер (А):

1А = 1Кл /1 с

Плотность тока (А/мм²)

J=I/ S

I – ток в проводнике, А S – площадь поперечного сечения, мм².

Закон Ома для участка цепи: ток, проходящий по участку цепи, прямо пропорционален напряжению U, приложенному к этому участку, и обратно пропорционален его сопротивлению R, т.е.

I = U / R

где U – в вольтах (В); R – в Омах (Ом).

Закон Ома для всей цепи

I = Е / (R+r)

где Е – электродвижущая сила источника электрической энергии, В; R – сопротивление внешней цепи, Ом; r – внутреннее сопротивление источника, Ом.

Электрическое сопротивление проводника

R = U / I

Величину, обратную сопротивлению, называют проводимостью G и выражают в сименсах (См), 1 См = 1/Ом:

G= 1 / R

Сопротивление провода

R = ρ ·l / S

где ρ – удельное сопротивление, Ом·мм²/м; l - длина проводника, м; S - площадь его поперечного сечения, мм².

Сопротивление проводника зависит от температуры:

R₂ = R₁· [1+α (t₂ – t₁)]

где R₁– сопротивление проводника при температуре t₁, Ом; R₂- сопротивление проводника при температуре t₂, Ом; α - температурный коэффициент сопротивления, численно равный относительному приращению сопротивления при нагревании проводника на 1⁰С.

Закон Джоуля – Ленца.

Количество теплоты (Дж), выделенное при прохождении постоянного тока в проводнике,

Q= I²·R·t

или

Q= 0, 24 ·I²·R·t

здесь Q выражено в калориях.

Первый закон Кирхгофа

Сумма токов, направленных к узлу, равна сумме токов, направленных от узла, или алгебраическая сумма токов в узле равна нулю:

I₁+ I₃+ … + I_n = I₂+ I₄+ … + I_k

где I₁, I₃, I_n - токи, направленные к узлу; I₂, I₄, I_k - токи, направленные от узла.

Со знаком «+» записывают токи, направленные к узлу, со знаком «-« - от узла.

Второй закон Кирхгофа

В замкнутом контуре электрической цепи алгебраическая сумма э.д.с. равна алгебраической сумме падений напряжений вдоль того же контура:

∑ E= ∑ I·R

При составлении уравнений по этому закону э.д.с. записывают со знаком «+», если ее направление совпадает с выбранным направлением обхода контура. Падения напряжения записывают со знаком «+», если направление тока через резистор совпадает с выбранным направлением обхода контура.

Тема 1.2. Электромагнетизм

Магнитное поле и его характеристики. Взаимодействие магнитного поля и проводника с током. Электромагнитная сила. Ферромагнитные вещества и их намагничивание. Магнитная проницаемость. Кривые намагничивания.

Магнитная цепь. Электромагниты и их применение. Электромагнитная индукция. Правило правой руки. Закон Ленца. Преобразование электрической энергии в механическую. Самоиндукция. Индуктивность. Вихревые токи и их значение.

Методические указания

Электромагнитная сила.

На проводник с током длиной l, находящийся в магнитном поле, перпендикулярно направлению поля действует сила F, выражаемая в ньютонах (Н):

Если проводник с током расположен под углом α к вектору магнитной индукции В, то

Направление электромагнитной силы определяют по правилу левой руки.

Механическую работу по перемещению проводника с током в магнитном поле на расстояние a вычисляют по формуле

где S –площадь, описанная проводником при его перемещении, м².

Работу выражают в джоулях (Дж).

Закон полного тока

Полный ток – это алгебраическая сумма токов, пронизывающих поверхность, ограниченную замкнутым контуром.

По закону полного тока намагничивающая сила F_m (н.с.) вдоль замкнутого контура равна полному току:

1. Напряженность H, (А/м), магнитного поля в точке, удаленной на расстояние R от прямолинейного проводника:

Магнитная индукция

2. Напряженность магнитного поля внутри проводника в точке, удаленной от ее оси на расстояние а,

Если а = R, то напряженность на поверхности такого проводника

где R – радиус цилиндрического проводника, м.

3. Напряженность магнитного поля в центре кольцевого проводника

’

где R – радиус кольца, м.

4. Напряженность магнитного поля внутри кольцевой катушки

где R_х– радиус от центра кольцевой катушки до искомой точки, м.

Магнитная индукция

5. Напряженность магнитного поля на средней магнитной линии кольцевой (тороидальной) катушки

где I– ток в обмотке катушки, А; w- число витков катушки; l - длина средней магнитной линии катушки, м.

Магнитная индукция

Магнитный поток

где S - площадь поперечного сечения катушки, м².

Электромагнитная индукция

В проводе, перемещающемся в магнитном поле и при этом пересекающим магнитные линии, возбуждается электродвижущая сила электромагнитной индукции. Это явление называется электромагниной индукцией:

где Е - э.д.с. электромагнитной индукции, В; В – магнитная индукция, Тл; l- активная длина проводника, м; v- скорость перемещения проводника, м/с.

При движении проводника в плоскости, расположенной под углом α к вектору магнитной индукции,

Направление наведенной э.д.с. определяется правилом правой руки.

Мгновенное значение электродвижущей силы, наведенной в контуре,

где dФ /dt – скорость изменения магнитного потока.

Э.д.с., наведенная в катушке с числом витков w

или

где ψ – потокосцепление, Вб; ψ =Ф w.

Индуктивность

Коэффициент пропорциональности между потокосцеплением самоиндукции ψ _L и током катушки I или контура при неизменной магнитной проницаемости среды называют индуктивностью L и выражают в генри (Гн):

Явление возникновения э.д.с. в контуре, вызванное изменением тока I в этом же контуре, называют самоиндукцией, а наведенная при этом э.д.с. – э.д.с. самоиндукции

или

Энергия магнитного поля

Для кольцевой катушки энергия магнитного поля W, выражаемая в джоулях (Дж)

Вопросы для самоконтроля

1. Что называется магнитным потоком? Магнитной индукцией?

2. Что такое МДС? Магнитное напряжение? Как они направлены?

3. Как формулируется закон полного тока?

4. чем отличаются диамагнитные, парамагнитные и ферромагнитные вещества?

5. Как происходит намагничивание ферромагнетиков? Какими свойствами они обладают?

6. В чем отличие магнитотвердых и магнитомягких материалов?

7. Напишите формулу, связывающую магнитную индукцию, напряженность и магнитную проницаемость.

8. Как работает электромагнит?

9. Как рассчитывается работа электромагнитных сил?

10. Сформулируйте принцип электромагнитной индукции.

11. Сформулируйте принцип Ленца применительно к контуру.

12. Что такое собственная индуктивность?

13. Что такое вихревые токи? Где они используются?

Литература

[1] §3.1-3.5, §3.7-3.17

Методические указания

Резонанс напряжений.

В неразветвленной цепи RLC при равенстве реактивных X_L= X_C сопротивлений наступает резонанс напряжений:

ω ·L= 1/(ω ·C),

откуда угловая резонансная частота

резонансная частота

Полное сопротивление цепи при резонансе напряжений равно активному сопротивлению и приобретает минимальное значение:

Ток в цепи при постоянстве действующего значения входного напряжения U имеет наибольшее значение и совпадает по фазе с напряжением, т.е. φ =0 и коэффициент мощности cos φ =1.

При резонансе напряжений падения напряжений U_L и U_C находятся в противофазе, равны между собой U_L = U_C и приобретают максимальное значение.

Вопросы для самоконтроля

1. Какие значения переменного тока Вы знаете?

2. Что такое фаза, начальная фаза, сдвиг фаз?

3. Как определить отстающую по фазе величину?

4. Что называется векторной диаграммой?

5. Какие элементы цепи обладают активным сопротивлением, а какие реактивным?

6. От каких факторов зависит реактивное сопротивление?

7. Дайте определение активной и реактивной мощности. В чем их различие?

8. Что такое резонанс напряжений? Какими признаками он характеризуется?

Литература

[1] §4.1-4.7

Лабораторная работа №3 «Последовательное соединение катушки индуктивности и конденсатора»

Литература: [2]с.44-51

Методические указания

Измерение – это нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств.

Чтобы произвести измерение, т.е. сравнить измеряемую величину с единицей измерения, необходимо иметь эту единицу – меру. Мера – это средство измерения, предназначенное для воспроизведения физической величины заданного размера.

При измерениях используют не только меры, но и измерительные приборы, с помощью которых выполняют процесс сравнения измеряемой величины с единицей измерения.

Измерительный прибор – средство измерения, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем.

Электроизмерительные приборы подразделяют на две группы: приборы непосредственной оценки и приборы сравнения.

Приборы непосредственной оценки (амперметры, вольтметры, омметры, ваттметры и т.д.) позволяют определить числовое значение измеряемой величины по отсчетному устройству.

Прибор сравнения (мосты, компенсаторы) применяют для сравнения измеряемой величины с мерой. Они используются для проведения более точных измерений.

По принципу действия все электроизмерительные приборы делят на приборы магнитоэлектрической, электромагнитной, электродинамической, индукционной и других систем.

Показание прибора – это значение измеряемой величины, определяемое сделанным отсчетом и переводным множителем (например, ценой деления).

Отсчет – это число, прочитанное по отсчетному устройству измерительного прибора (по шкале, цифровому табло).

Погрешности измерений. Абсолютная погрешность – это разность между измеренным и действительным значением измеряемой величины:

где А_изм – измеряемое значение; А – действительное значение.

Абсолютную погрешность выражают в единицах измеряемой величины. Абсолютную погрешность, взятую с обратным знаком, называют поправкой.

Относительная погрешность β равна отношению абсолютной погрешности Δ А к действительному значению измеряемой величины и выражается в процентах:

Приведенная погрешность измерительного прибора – это отношение абсолютной погрешности к номинальному значению. Номинальное значение для прибора с односторонней шкалой равно верхнему пределу измерения, для прибора с двусторонней шкалой (с нулем посредине) – арифметической сумме верхних пределов измерения.

Наибольшее значение приведенной погрешности в рабочем диапазоне шкалы измерительного прибора называют основной приведенной погрешностью, выражают в процентах и указывают на шкале этого прибора. Приборы подразделяются по величине основной приведенной погрешности (классу точности) на восемь классов: 0, 05; 0, 1; 0, 2; 0, 5; 1, 0; 1, 5; 2, 5 и 4, 0.

Измерение напряжений и токов. Измерения напряжения производят с помощью вольтметра, подключаемого параллельно тому участку цепи, на котором производят измерение.

Для расширения пределов измерения вольтметра на постоянном токе применяются добавочные сопротивления, на переменном токе – добавочные сопротивления и измерительные трансформаторы напряжения.

Добавочное сопротивление включают последовательно с вольтметром:

где r_д – добавочное сопротивление, Ом; r_В - сопротивление вольтметра, Ом; m- число, показывающее, во сколько раз необходимо увеличить предел измерения вольтметра.

Измерение токов в ветвях производят с помощью амперметров, включаемых в них последовательно.

Для измерения тока, большего номинального значения амперметра в цепях постоянного тока применяют шунты, а в цепях переменного тока – измерительные трансформаторы тока.

Шунт – это сопротивление, включаемое последовательно в измеряемую цепь, а амперметр подключается к нему параллельно.

Сопротивление шунта:

где r_a – сопротивление амперметра, Ом; n – коэффициент шунтирования, показывающий, во сколько раз увеличивается предел измерения амперметра с включенным шунтом.

Вопросы для самоконтроля

1. Что такое измерение? Какие методы измерений Вы знаете?

2. Что такое абсолютная и относительная погрешности измерений?

3. Что такое класс точности прибора?

4. Каков принцип действия приборов магнитоэлектрической системы? Электромагнитной?

5. Каков принцип действия ваттметра?

6. Поясните принцип действия индукционного счетчика.

7. Как измеряют мощность и энергию?

8. Какие преобразователи называют параметрическими?

Литература: [1] §11.1-11.8, 11.11, 11.14

Методические указания

Трансформаторы. Трансформатором называют статический электромагнитный аппарат, предназначенный для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения. Принцип действия трансформатора основан на явлении электромагнитной индукции.

Простейший трансформатор состоит из магнитопровода (сердечника), выполненного из ферромагнитного материала и двух обмоток, расположенных на стрежнях магнитопровода.

Действующие значения электродвижущих сил, наводимых в первичной и во вторичной обмотках, определяют по формулам:

где Е₁ и Е₂ – ЭДС первичной и вторичной обмоток, В; f – частота переменного тока, Гц; Ф_m – амплитудное значение магнитного потока, Вб; ω ₁ и ω ₂ - число витков первичной и вторичной обмоток.

Отношение ЭДС обмоток, равное отношению чисел витков обмоток, называют коэффициентом трансформации:

КПД трансформатора при номинальной нагрузке определяется отношением активных мощностей на выходе и входе трансформатора:

где Р₂ – активная мощность, потребляемая нагрузкой трансформатора, Вт; Р₁- активная мощность, поступающая в обмотку из сети, Вт; Р_к и Р_х– потери мощности при коротком замыкании и холостом ходе, Вт; Р_э1 и Р_э2 - электрические потери в первичной и вторичной обмотках, Вт.

Коэффициент полезного действия трансформатора при любой нагрузке определяют по формуле:

где β =I₂/I_2ном – коэффициент нагрузки, определяемый как отношение тока во вторичной обмотке к номинальному току вторичной обмотки; S_ном = U_1номI_1ном – полная мощность, потребляемая трансформатором при номинальной нагрузке, В·А; cosφ ₂ – коэффициент мощности вторичной обмотки.

Асинхронные электродвигатели. В основе их работы лежит образование вращающегося магнитного поля при протекании трехфазного тока по обмоткам неподвижной части машины – статора. Частота вращения магнитного поля n₁, мин^-1

где f – частота переменного тока в сети, Гц; р – число пар полюсов в обмотке.

Ротор асинхронного двигателя вращается с частотой n₂, мин^-1, которая в реальных условиях не может достичь частоты вращения магнитного поля статора.

Скольжение s – это отношение разности между частотой вращения магнитного поля статора и частотой вращения ротора машины переменного тока к частоте вращения магнитного поля:

Активная мощность, потребляемая двигателем из сети:

где U_1ф – фазное значение напряжения, В; I_1ф – Фазное значение тока, А; U₁ – линейное значение напряжения, В; I₁ – линейное значение тока, А; cosφ – угол сдвига фаз между током и напряжением (коэффициент мощности).

Полезная мощность на валу двигателя:

где Р_1э – электрические потери в статоре, Вт; Р_2э - электрические потери ротора, Вт; Р_1м - потери в стали статора, Вт; Р_2м - магнитные потери ротора, Вт; Р_мх – механические потери, Вт; Р_д - дополнительные потери, Вт.

Важным вопросом темы является вращающий момент асинхронного двигателя М, Н·м, который определяет способность двигателя приводить во вращение рабочую машину:

Вопросы для самоконтроля

Что такое трансформатор? В чем его назначение?
устройство и принцип действия трансформатора.
Каково назначение магнитопровода трансформатора?
от чего зависят электрические и магнитные потери трансформатора?
Каким образом можно повысить КПД трансформатора?
Что называется коэффициентом трансформации?
Объясните принцип действия асинхронного двигателя.
От чего зависит вращающий момент асинхронного двигателя?
Изобразите рабочие характеристики асинхронного двигателя.
Что такое скольжение?
Как изменить направление вращения трехфазного асинхронного двигателя?
Почему пусковой ток асинхронного двигателя значительно превышает его номинальный ток?
Какие способы запуска асинхронных двигателей Вы знаете?
Каково назначение магнитных пускателей?

Литература: [1] §7.1 – 7.7, 8.1 – 8.11

Лабораторная работа №5 «Испытание однофазного трансформатора»

Литература: [2]с.79-85

Лабораторная работа №6 « Испытание трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором»

Литература: [2]с.96-101

Методические указания

Машины постоянного тока подразделяются на генераторы и двигатели. В генераторе происходит преобразование механической энергии в электрическую; в двигателе происходит преобразование электрической энергии в механическую. Учитывая принцип обратимости электрических машин, одну и ту же машину можно использовать как в качестве генератора, так и в качестве двигателя.

Электродвигатели постоянного тока могут развивать большой пусковой момент, позволяют плавно регулировать частоту вращения в широких пределах. Поэтому их применяют в качестве тяговых двигателей на всех видах электрического транспорта, в подъемных устройствах, в автоматизированных приводах сложных агрегатов. В автоматике машины постоянного тока применяют в качестве исполнительных устройств, преобразователей сигналов, измерителей скорости.

Конструкция машины постоянного тока в основном такая же, как и других электрических машин. Она имеет неподвижную часть – статор (индуктор), который состоит из станины, магнитных полюсов, подшипниковых щитов и подшипников. Внутри статора находится ротор (якорь), состоящий из сердечника якоря, коллектора, вала ротора и вентилятора. Опорой ротора служат подшипники, укрепленные в боковых щитах. Станина является несущей частью машины, на которой размещаются все остальные детали. Изнутри к станине крепятся главные полюсы. Полюс состоит из сердечника, полюсного наконечника и обмотки возбуждения. При протекании постоянного тока по обмотке возбуждения создается основной магнитный поток машины. Важнейшей частью машин постоянного тока является коллектор, собираемый на оправке из медных пластин, и изолированных друг от друга миканитом. В генераторе коллектор служит для выпрямления переменного тока, наводимого в обмотке коря при его вращении; в двигателе постоянного тока с помощью коллектора ток определенного направления из сети поступает в ту часть обмотки якоря, которая в данный момент находится под полюсом, при этом обеспечивается непрерывное вращение якоря.

Для работы генератора необходим возбуждающий ЭДС магнитный поток. Он может быть создан или постоянными магнитами или электромагнитным путем.

Генераторы с возбуждением постоянными магнитами (у которых полюсы постоянные магниты) называются магнитоэлектрическими.

В генераторах с электромагнитным возбуждением магнитный поток создается за счет тока возбуждения, протекающего по обмотке возбуждения. Различают генераторы с независимым возбуждением, в которых обмотка возбуждения получает питание от постороннего источника энергии постоянного тока и генераторы с самовозбуждением, в которых питание обмотки возбуждения производится от самого генератора.

Генераторы с самовозбуждением в свою очередь подразделяются на: 1) генераторы параллельного возбуждения (шунтовые), у которых обмотка возбуждения присоединена параллельно обмотке якоря; 2) генераторы последовательного возбуждения (сериесные), у которых обмотка возбуждения присоединена последовательно обмотке якоря; 3) генераторы смешанного возбуждения (компаундные), имеющие две обмотки возбуждения: одну включенную параллельно обмотке якоря, а другую – последовательно.

На практике получили распространение двигатели постоянного тока как параллельного возбуждения, так и последовательного.

При непосредственном включении двигателя постоянного тока в сеть на номинальное напряжение его пусковой ток оказывается в 10-15 раз больше номинального, так как сопротивления якоря относительно мало.

12 3 4 5 6 7 8 Следующая ⇒