ŽEMAITIJOS KOLEGIJA
ANTANAS PUPALĖ PUPALĖ
ELEKTROTECHNIKA KONSPEKTAS
2005
TURINYS PRATARMĖ PRATARMĖ ........................................................... ........................................................................................ ........................................................... ........................................ .......... 3 ĮVADAS. ELEKTROS MOKSLO SAMPRATA........................ SAMPRATA ................................................... ................................................ .....................44 1. NUOLATINĖ NUOLATINĖS SROVĖ SROVĖS GRANDINĖ GRANDINĖ............................................................. ................................................................................. ....................55 1.1. Nuolatin 1.1. Nuolatinėės srovė srovės grandinė grandinės ir pagrindiniai dė d ėsniai....................................................... sniai......................................................... 6 1.2. Nuolatin 1.2. Nuolatinėės srovė srovės šaltiniai.............................. šaltiniai ............................................................. ............................................................. .................................. .... 12 2. VIENFAZĖ VIENFAZĖ IR TRIFAZĖ TRIFAZĖ KINTAMOJI SROVĖ SROVĖ ........................................................... ................................................................. ...... 16 2.1. Kintamoji elektros srovė srovė, pagrindinė pagrindinės charakteristikos .................................................. ..................................................17 17 2.2. Kintamos srovė srovės grandinė grandinės........................................... s.......................................................................... ................................................... ....................19 19 2.3. Trifazė Trifazė kintamoji srovė srovė ........................................................... ......................................................................................... ........................................ .......... 27 3. ELEKTRINIAI MATAVIMAI ............................................................. ............................................................................................ ................................... 36 3.1. Elektrinių Elektrinių matavim matavimų ų ssą vokos, vokos, metodai ir priemonė priemon ės ...................................................... ......................................................37 37 3.2. Tiesioginė Tiesioginės atskaitos prietaisų prietaisų matuokliai................................. matuokliai............................................................. ...................................... .......... 40 3.3. Elektrinių Elektrinių dydži dydžių ų matavimas.............................................. matavimas............................................................................ ............................................. ............... 47 4. ELEKTROMAGNETIZMAS IR TRANSFORMATORIAI ................................................. .................................................51 51 4.1. Elektros srovė srovės magnetinis laukas ir pagrindiniai dė d ėsniai............................................... sniai............................................... 52 4.2. Transformatoriaus konstrukcija ir veikimo principas ..................................................... ..................................................... 56 5. NUOLATINĖ NUOLATINĖS SROVĖ SROVĖS MAŠINOS ........................................................ ................................................................................... ...........................63 63 5.1. Bendros žinios apie elektros mašinas. Nuolatinė Nuolatin ės srovė srovės mašinų mašinų konstrukcija konstrukcija ir veikimas.......................................................... veikimas......................................................................................... ............................................................. .................................. .... 64 5.2. Nuolatin 5.2. Nuolatinėės srovė srovės variklis. Jo ypatybė ypatybės............................................ s.......................................................................... ................................ 70 5.3. Nuolatin 5.3. Nuolatinėės srovė srovės generatorius. Jo ypatybė ypatybės ......................................................... ................................................................... .......... 74 6. KINTAMOS SROVĖ SROVĖS MAŠINOS........................... MAŠINOS ......................................................... ............................................................ ................................ 77 6.1. Asinchroninio elektros variklio konstrukcija konstrukcija ir veikimas ............................................... ...............................................78 78 6.2. Elektros variklio valdymo ir apsaugos aparatai .......................................................... .............................................................. .... 85 7. ELEKTRONIKOS PAGRINDAI.......................... PAGRINDAI ........................................................ ........................................................... ................................... ...... 92 7.1. Puslaidininkiniai diodai ir jjų ų panaudojimas panaudojimas .......................................................... .................................................................... .......... 93 7.2. Puslaidininkiniai tranzistoriai ir jų j ų panaudojimas panaudojimas............................ ........................................................... ...............................103 103 8. AUTOMATIKOS, SIGNALIZACIJOS SIGNALIZACIJOS IR APSAUGOS APARATAI ................................ ................................ 110 8.1. Jutikliai ............................................................ ........................................................................................ ......................................................... .................................... ....... 111
2
PRATARMĖ Šiuo metu Lietuvoje yra daugiau kaip milijonas automobili ų . Dauguma jų jų - lengvieji, kuriuos vairuoja į vairių vairių profesij profesijų ų žmon žmonėės , kurie nelabai supranta apie automobilio elektros į rangą rangą . Šiuolaikiniai automobiliai, be standartinė standartin ės elektros į rangos, rangos, tai yra akumuliatoriaus, generatoriaus, apšvietimo, uždegimo ir signalizacijos indikacinių indikacini ų prietaisų prietaisų , prikimšti į vairios vairios elektroninė elektroninės aparatū aparatūros, kuri valdo variklio darbą darb ą , kontroliuoja jo parametrus užtikrina keleivi ų salono mikroklimatą mikroklimatą ir komfortą komfortą . Aukštos klasė klasės automobiliai apr ū pinti autopilotais, kurie gali palaikyti užprogramuotą užprogramuotą automobilio automobilio variklio darbą darb ą . Remontuojant automobilius dažnas jo gedimas susiję susij ę s su elektros gedimais. Norint elektrinius į renginius renginius sutaisyti reikia žinoti šių šių į renginių renginių veikimo principus. Elektrotechnika nagrinė nagrinė ja elektros į renginių renginių veikimo veikimo principus. Šis konspektas skirtas automobilių automobili ų techninio eksploatavimo specialybė specialyb ės inžinieriams susipažinti su elektrotechnikos mokslo pagrindais, kuriais paremta automobili ų elektros į rengimų rengimų veikimas. Kiekvienos temos struktū struktūra yra tokia: tikslas, aiškinamasis tekstas, nauji terminai, klausimai ir užduotys, siū siūloma veikla.
Rekomenduojamos Rekomenduojamos literatūros sąrašas 1. S. Masiokas. Elektrotechnika, Vilnius, 1989. 2. V. Popovas, S. Nikolajevas. Elektrotechnika ir elektronikos pagrindai. Vilnius, 1989. 3. O. Leonova, V. Safronovas. Elektrotechnikos pagrindai ir elektriniai matavimai, Vilnius, 1977.
3
ĮVADAS. ELEKTROS MOKSLO SAMPRATA Tikslas Šio skyriaus tikslas yra supažindinti su elektros kilme, elektros mokslo vystymosi raida.
Įvadas Žmonija nežino ir neturi patogesnė patogesn ės, higieniškesnė higieniškesnės ir universalesnė universalesnės energijos kaip elektros energija. Ją J ą galima perduoti tolimais atstumais, lengva paversti kitos r ū r ūšies energija. Pagamintas elektros energijos kiekis yra laikomas vienu iš svarbiausių svarbiausi ų valstybin valstybinėės ūkinė kinės veiklos rodiklių rodiklių , todė todėl rašomas mū mūsų šalies ų šalies statistinių statistinių suvestini suvestinių ų lenteli lentelių ų pirmoje pirmoje eilutė eilutė je. Elektrotechnika- tai technikos mokslo šaka, apr ė apr ė pianti elektrinių elektrinių ir magnetinių magnetinių reiškinių reiškinių teoriją teoriją ir jų praktinį praktinį taikymą taikymą . Šiuolaikinė Šiuolaikinė je elektrotechnikoje galima į žvelgti žvelgti dvi pagrindines kryptis- energetinę energetin ę ir ir informacinę informacinę . Kiekvieną Kiekvieną iš iš jų jų savo savo ruožtu galima išskaidyti į smulkesnes į smulkesnes sritis, iš kurių kurių nemaža nemaža dalis jau pripažį pripaž į stamos stamos atskirais elektrotechniškaisiais mokslais. Energetinė Energetinė elektrotechnika nagrinė nagrin ė ja problemas, susijusias su elektros energijos gamyba, jos perdavimu ir vartojimu, pavertus j ą kitos ą kitos r ūšies energija, pavyzdžiui, mechanine, šilumine, šviesos (elektros pavaros, elektrotermija, šviesos technika). Medžiagoms apdirbti gali b ūti naudojama elektros energija (elektrotechnologija: elektrochemija, elektroerozija, elektrinis suvirinimas ir kt.) arba elektronų elektronų ar ar jonų jonų srautai srautai (eljonika). Informacinė Informacinė elektrotechnika nagrinė nagrin ė ja problemas, susijusias su elektros energijos pakeitimu informacijos signalais, jų j ų transformacija, transformacija, laikymu ir perdavimu (automatika, elektronika, elektriniai ryšiai, skaič skaičiavimo technika). Visos elektrotechnikos sritys yra glaudžiai susijusios ir neretai sunku nustatyti jų j ų tarpusavio tarpusavio ribas. Jų Jų į į taisai taisai sudaro tam tikr ą ą, organiškai neatskiriamą neatskiriamą dal dalį į į į vairiausių vairiausių šiuolaikini šiuolaikinių ų technologini technologinių ų į renginių renginių . Antra vertus, kuriant į vairius vairius ir labai skirtingus į renginius, renginius, yra pritaikomi panašū panaš ūs elektriniai ir magnetiniai reiškiniai, jų j ų ddėsniai. Pleč Plečiantis elektros energijos gamybai ir didė did ė jant elektrinių elektrinių galiai, elektros energijos nuostoliai sudaro labai svarbią svarbi ą ekologinę ekologinę problemą problemą . Tai- gamtos teršimas šiluma ir kuro degimo produktais. Pavyzdžiui, prognozuojama, kad 2000 metais JAV elektrin ėms aušinti bus suvartojama 2/3 visų visų sutekam sutekamų ų jų jų ggėlų jų jų vanden vandenų ų . Ekologiškai švariomis yra laikomos tos elektrinė elektrin ės, kurios naudoja atsinaujinanč atsinaujinan čius energijos šaltinius. Tai vandens, saulė saulės, vė vė jo, žemė žemės gelmių gelmių šilumos šilumos elektrinė elektrinės. Šiuo metu iš jų j ų pla plaččiausiai yra naudojamos hidroelektrinė hidroelektrin ės, kurios pagamina apie 21- 23% visos pasaulyje gaminamos elektros energijos. Didžiausias energijos šaltinis yra Saulė Saul ė, kuri per metus spinduliuoja į Žem į Žemę ę apie apie 7,5 · 1017 kW··h energijos. Palyginimui galime pasakyti, kad 1975m. Žem ė je buvo suvartota apie 7,3 · 1013 kW kW··h visų kW visų r ūsių sių energijos. Kitaip tariant, saulė saul ės energija, patenkanti į 1/4 į 1/4 Egipto teritorijos plotą plot ą , galė galėtų patenkinti ų patenkinti viso pasaulio vis visų ų r r ūšių šių energijos energijos poreikius (1972 metų met ų duomenimis). duomenimis). Kaip matome, žmonija kol kas nepajė nepaj ėgia išnaudoti Saulė Saulės energijos, o kuria priemones papildomai energijai išgauti ir tuo pač pačiu dar papildomai šildo planetą planet ą . XX šimtmeč šimtmečio antroje pusė pus ė je mokslinink ų ų jėgos yra nukreiptos spr ę ęsti s ti į vairioms vairioms energetinė energetinėms ir ekologinė ekologinėms problemoms, iš kurių kuri ų svarbiausiomis galime laikyti tokias: 1) kaip racionaliau paversti šiluminę šilumin ę energiją energiją elektros energija; 2) kaip panaudoti valdomą valdom ą ją ją termobranduolinę termobranduolinę lengv lengvų ų jų jų element elementų ų sintez sintezėės reakciją reakciją elektros elektros energijai gaminti; 3) kaip racionaliau išnaudoti atsinaujinanč atsinaujinančius elektros energijos šaltinius. Išsprendus pirmą pirmą sias sias dvi problemas, energetiniai Žemė Žem ės ištekliai bū būtų neriboti, bet tai nesumenkina šiluminio teršimo ekologinė ekologin ės gr ėsmė smės. Manoma, kad tai bū b ūtų tik ų tik JT tarpinė tarpinė -pakopa ir laikina išeitis, kol žmonija sugebė sugeb ės tiesiogiai panaudoti Saulė Saulės energiją energiją savo energetiniams poreikiams tenkinti. Bet tai jau XXI šimtmeč šimtmečio mokslo problema... 4
1. SKYRIUS NUOLATINĖS SROVĖS GRANDINĖS
5
1.1. NUOLATINĖS SROVĖS GRANDINĖS IR PAGRINDINIAI DĖSNIAI TIKSLAS Šio skyriaus tikslas yra supažindinti su nuolatinė nuolatin ės srovė srovės grandinė grandinėmis ir jų jų skaič skaičiavimo pagrindiniais dė dėsniais. Gerai išstudijavus medžiagą medžiagą , reik ėtų žinoti: ų žinoti: 1) kaip gali bū būti jungiami grandinė grandin ės elementai tarpusavyje; 2) kaip paskaič paskaičiuojami grandinė grandinės elementai ir grandinė grandin ės elektriniai dydžiai I, U, P, R. Bet kokią kokią nuolatinė nuolatinės srovė srovės grandinę grandinę apibudina keturi parametrai, su kuriais tenka nuolat susidurti. Tai prie elektrinė elektrin ės grandinė grandinės gnybtų gnybtų prijungto prijungto šaltinio į tampa, tampa, grandine tekanč tekan čios srovė srovės stipris, grandinė grandinės vartojama galia ir grandinė grandin ės elektrinė elektrinė varža. Vienetai, kuriais matuojami šie dydžiai, sudaro praktinę praktin ę vienet vienetų ų sistem sistemą ą . Įtampos vienetas voltas rodo potencinę potencin ę į krauto krauto šaltinio galimybę galimyb ę atlikti darbą darbą . Jei elektrovaros jė jėga (evj) priver čia vieno kulono elektros kr ūvį (6,24 milijardus milijardų milijard ų elektronų elektronų ) atlikti vieno džaulio darbą darb ą , tai tokią tokią evj evj sudaro vieno volto potencialų potencial ų skirtumas. skirtumas. Srovė Srovės stiprio vienetas amperas apibū apib ūdina elektros kr ūvio judė judė jimą jimą . Sakoma, kad laidininku teka vieno ampero srovė srov ė, kai to laidininko kiekvienu tašku kas 1 sekund ę pernešamas 1 kulono elektros kr ūvis. Taigi amperas yra elektros srovė srov ės tek ė jimo greič greičio matas. Elektrinė Elektrinės varžos vienetas omas apibū apib ūdina volto ir ampero są s ą ryšį ryšį . Medžiagos varža yra lygi 1 omui, kai 1 volto evj pravaro per ją j ą 11 ampero srovę srovę . Galios vienetas vatas taip pat išreiškiamas voltu ir amperu. 1 vatas - tai tokia galia, kuri ą kuria 1 volto varoma 1 ampero srov ė.
1.1.1. Omo dėsnis Medžiagos savybė savybė priešintis elektros srovė srovės tek ė jimui vadinama elektrine varža. Ji žymima raide R, o jos matavimo vienetas yra omas (žymimas graikiška raide Ω). Srovei elektrinė elektrinėse grandinė grandinėse riboti naudojami specialū special ūs prietaisai- rezistoriai. Jie gaminami iš varžą varžą turin turinččio laidininko ar grynos anglies. Grafinis rezistoriaus žymuo yra toks: Omo dė dėsnis grandinė grandinės daliai rodo, kad srovė srov ės stipris grandinė grandinės dalyje yra tiesiogiai proporcingas tos dalies į tampai tampai ir atvirkšč atvirkščiai proporcingas varžai: I =
U R
,
čia R- laidininko varža omais [Ω [ Ω], U - į tampa tampa voltais [V] ir l - srovė srovė amperais [A]. Varžos matavimo vienetas:
[ R ] =
V A
6
= Ω.
1.1
1.1.2. Savitoji elektrin ė varža Savitoji elektrinė elektrinė varža apibū apibūdina 1 m ilgio ir 1 mm 2 skerspjū skerspjūvio ploto laidininko varžą varž ą , išreiškiamą išreiškiamą omais. omais. Savitoji varža žymima graikiška raide ρ (tariama ro). Pavyzdžiui, vario savitoji varža ρ Cu = 0,0175
Ω ⋅ mm 2 m
, aliuminio- ρ Al = 0,028
Ω ⋅ mm 2 m
.
Kuo mažesnė mažesnė savitoji medžiagos varža, tuo didesnis tos medžiagos laidumas. Savitosios varžos terminas buvo į vestas, vestas, norint palyginti skirtingų skirting ų medžiagų medžiagų laidumą laidumą . Laidininko varža R apskaič apskaičiuojama pagal formulę formul ę : R =
ρ ⋅ l S
,
1.2
čia R - laidininko varža [Ω [ Ω]; ρ - savitoji medžiagos varža; l - laidininko ilgis [m]; S - laidininko skerspjū skerspjūvio plotas [mm2]. Greta savitosios varžos ρ vieneto
Ω ⋅ mm 2 m
vartojamas ir kitas vienetas, t. y. Ω·m. Ω·m.
1.1.3. Nuoseklusis element ų jungimas Nuosekliai sujungtais prietaisais teka ta pati srovė srovė, todė todėl, atjungus bet kur į į grandinė grandinės prietaisą prietaisą nustos nustos tek ėti. Į tampos tampos pasiskirstymas nuosekliojoje grandin ė je
1 pav. Nuoseklusis jungimas Kirchhofo į tampos tampos dė dėsnis: į tampos tampos kritimų kritimų nuosekliosios grandinė grandinės elementuose suma lygi maitinimo į tampai tampai (elektrovarai): U = U1 + U2 + U3 +… Įtampos kritimas rezistoriuje U = srovė srov ės stipris I x rezistoriaus varža R . Pilnutinė nuosekliosios grandin ė s varža
Remiantis Kirchhofo dė d ėsniu: ir Omo dė dėsniu
U = U1 + U2 + U3 +… U = I · R,
galima rašyti I · R = I · R 1 + I · R 2 + I · R 3 7
1.3
arba I · R = I ·(R 1 + R 2 + R 3)
Iš čia
R = R 1 + R 2 + R 3.
1.4
Taigi pilnutinė pilnutinė nuosekliosios grandinė grandinės varža lygi ją ją sudaranč sudarančių elementų elementų varžų varžų sumai. srovę , ampermetras jungiamas į grandin į grandinę ę nuosekliai. nuosekliai. Dėmesio! Matuojant srovę
1.1.4. Lygiagretusis elementų jungimas Įtampos kritimas lygiagreč lygiagre čiai vienas su kitu sujungtuose rezistoriuose yra toks pat. Srovė s lygiagreč iojoje iojoje grandin ė je
Kirchhofo srovė srovės dėsnis: Į vieną vieną grandinė grandinės tašk ą ą į tekanč tekančių srovių srovių stiprių stiprių suma lygi ištekanč ištekančių iš ų iš to taško srovių srovių stipri stiprių ų sumai. sumai.
2 pav. Lygiagretusis jungimas Srovių Srovių balansas: balansas: Mazgas A: l = l1 + l2 + l3 Mazgas B: l1 + l2 + l3 = l
1.5
Srovė Srovės stipris neišsišakojusioje lygiagreč lygiagrečiosios grandinė grandinės dalyje lygus lygiagreč lygiagre čiai sujungtais rezistoriais tekanč tekančių srovi ų srovių ų stipri stiprių ų sumai. sumai. Kuo didesnė didesnė lygiagreč lygiagrečios šakos rezistoriaus varža, tuo silpnesnė silpnesn ė srovė srovė teka tuo rezistoriumi. lygiagre čiai su prietaisais, kurių kurių į tampos tampos kritimas Dėmesio! Voltmetras visada jungiamas lygiagreč matuojamas. Pilnutinė lygiagreč iojo iojo jungimo varža
Pilnutinė Pilnutinė lygiagreč lygiagrečiai sujungtų sujungtų rezistorių rezistorių varža visada yra mažesnė mažesnė už atskir ų ų junginio rezistorių rezistorių varž varžą ą . Remiantis srovių srovių balanso balanso są są lyga, lyga, galima rašyti: l = l1 + l2 + l3,
arba U Re
=
U
+
U
R1 R2
8
+
U R3
.
Iš čia 1 Re
=
1
+
1
R1 R2
+
1 R3
.
1.6
Atskiras atvejis- dviejų dviejų rezistori rezistorių ų lygiagretusis lygiagretusis jungimas: 1 Re
=
1
+
1
R ⋅ R Re = 1 2 R1 + R2
⇒
R1 R2
1.1.5. Mišrusis element ų jungimas Tokiose grandinė grandinėse rezistoriai tarpusavyje jungimai ir nuosekliai, ir lygiagreč lygiagre čiai.
3 pav. Mišriojo jungimo schema Kai grandinė grandinė je yra tik vienas elektrovaros šaltinis, arba viena grandinė grandin ės į tampa, tampa, tokios grandinė grandinės yra skaič skaičiuojamos ekvivalentinio keitimo metodu. Grandin ė paprastinama palaipsniuinuosekliai ir lygiagreč lygiagre čiai sujungtus imtuvus keič kei čiant ekvivalentiniais, kol lieka tik vienas imtuvas. Tiriant taikomi Omo ir Kirchhofo dė d ėsniai.
1.1.6. Nuolatinės srovės darbas ir galia Darbas - tai vienos r ūšies energijos virsmas kitos r ūšies energija. Energija nusako galimybę galimyb ę atlikti darbą darbą . Darbą Darbą galima galima išreikšti lygybe: MECHANINIS DARBAS = JĖ J ĖGA x JĖ JĖGOS VEIKIMO KRYPTIMI NUEITAS KELIAS, arba simboliais A = Fs.
1.7
Darbo (energijos) vienetas yra džaulis (J): [A] = N · m = N · m = J. Galia vadinamas per vienetinį vienetin į laik laik ą suvartojamas ą suvartojamas energijos kiekis: P =
A t
.
Galios vienetas yra džaulis per sekundę sekund ę , arba vatas:
[ P ] = Nm = J = W s
s
9
1.8
Elektros srovė srovės energija W išreiškiama formule: W = I2 · R · R · t
1.9
Šią Šią formul formulę ę galima galima parašyti kitaip, sandaugą sandaug ą IR IR pagal Omo dė dėsnį snį grandin grandinėės daliai pakeič pakeičiant į tampa tampa U: W = U · l · t.
1.10
Elektros energija matuojama džauliais ir vatsekund ėmis: [W] = V · A · s = Ws, o galia - vatais: 1 V · A = 1W. 1 Ws = 1J. arba 1 W = 1 J/s. Komerciniuose matavimuose elektros energijos matas yra ne džaulis, o kilovatvaland ė (kWh).
1.1.7 Elektrinės grandinės darbo režimai Kiekviena elektrinė elektrin ė grandinė grandinė dirba tam tikru režimu. Aptarsime bū b ūdingesnius režimus, pasirink ę pavyzdžiu ę pavyzdžiu elementarią elementari ą ją ją grandin grandinę ę , kurios šaltinio E = const ir R t = const, o imtuvo varža gali kisti (4 pav.).
4 pav. Elektrinė Elektrinė grandinė grandinė, kurios režimą režimą galima galima keisti, keič keičiant imtuvo varžą varž ą R R Tušč Tuščioji eiga. Išjungus jungiklį jungikl į S, S, grandinė grandinė nutraukiama (R = ∞), srovė srovė ja nebeteka: I = 0. Galime apskaič apskaičiuoti šaltinio tušč tuščiosios eigos į tampą tampą : U0 = E – R t · 0 = E, t. y. šaltiniui dirbant tušč tuš čią ja, eiga, jo į tampa tampa lygi EVJ. Vardinis (nominalusis) režimas. Tai toks grandinė grandin ės režimas, kuriam yra apskaič apskai čiuoti visi jos elementai. Jį Jį nusakantys nusakantys elektriniai elementų element ų parametrai parametrai yra vadinami vardiniais (nominaliaisiais). Vardinė Vardinė srovė srovė yra didžiausia leistina ilgalaik ė grandinė grandinės srovė srovė. Kai imtuvu teka vardinė vardin ė srovė srovė I N, jame gaunamas vardinis į tampos tampos kritimas U N, imtuvo galia taip pat yra vardinė vardin ė: P N = U N I N. Didesnė Didesnė už vardinę vardinę srovė srovė imtuvui gali bū b ūti pavojinga, nes jame išsiskiria šilumos kiekis, didesnis už leistiną leistiną . Kai imtuvo srovė srov ė, taigi ir galia, mažesnė mažesn ė už vardinę vardinę , jis nepakankamai išnaudojamas, jame suvartojamas mažesnis energijos kiekis. 10
Trumpojo jungimo režimas. Tai toks grandin ės režimas, kai imtuvo varža lygi nuliui: R = 0. Trumpojo jungimo srovė srov ė bus: I K =
E
=
E
0 + Rt Rt
.
Tai stipriausia grandinė grandin ės srovė srovė, nes ją ją riboja tik šaltinio vidinė vidin ė varža. Kadangi galingų galing ų šaltinių šaltinių vidinė vidinė varža yra maža, tai dažniausiai trumpojo jungimo srov ė yra neleistinai stipri ir pavojinga grandin gr andinėės elementams bei pač pa čiam šaltiniui. Imtuvo ir šaltinio trumpojo jungimo į tampa tampa yra lygi nuliui. Grandinė Grandinės elementų elementų apsaugai nuo trumpojo jungimo srovė srov ės pavojingo poveikio į jungiami saugikliai. Saugiklio lydusis į dėklas yra lengvai besilydanč besilydan čio metalo vielelė vielelė, kuri, neleistinai sustipr ė jus srovei, į kaista kaista ir išsilydydama nutraukia grandinę grandin ę .
Nauji terminai: grandinės srovei riboti. rezistorius - specialus prietaisas grandinė Kartojimo klausimai 1. Paaiškinkite kas tai yra : -nuolatinė -nuolatinė elektros srovė srovė; -elektrinė -elektrinė varža, elektrinis laidumas; -vidinė -vidinė varža, savitoji varža; -elektros energijos šaltinis, imtuvas; -grandinė -grandinės mazgas, šaka, kontū kontūras. 2. Kokia grandine gali tek ėti srovė srovė? 3. Nubraižykite grandinė grandinės elementų elementų sutartinius sutartinius ženklus? 4. Kokia srovė srovės, į tampos tampos EVJ kryptis yra sutartinė sutartin ė? 5. Nubraižykite elementarios elektrinė elektrinės grandinė grandinės schemą schemą ir ir pažymė pažymėkite srovė srovės, į tampos tampos ir EVJ kryptis. 6. Parašykite Omo dė dėsnį snį grandin grandinėės daliai. 7. Parašykite Omo dė dėsnį snį visai visai elementariajai grandinei. 8. Nubraižykite šakotą šakotą grandin grandinę ę ir ir užrašykite lygtis pagal I ir II Kirchhofo dė d ėsnius. 9. Užrašykite formulę formulę grandin grandinėės elementų elementų galiai galiai paskaič paskaičiuoti. 10. Kokiu atveju grandinė grandin ė veikia tušč tuščią ją ją eiga eiga ir kuo ypatingas šis r ėžimas? 11. Kaip suprantate šaltinio ir imtuvo vardinį vardin į r r ėžimą žimą ? 12. Kokiu atveju grandinė grandin ė veikia trumpojo jungimo r ėžimu ir kuo jis ypatingas? Kaip apskaič apskaičiuoti trumpo jungimo srovę srov ę ?
Užduotys ir papildoma veikla Paskaič Paskaičiuokite grandinė grandin ės parametrus
Rasti: I1; I2; I3; P1; P2; P3; P4; P5; P5; P6. P6. 11
1.2. NUOLATINĖS SROVĖS ŠALTINIAI Tikslas: Šio skyriaus tikslas supažindinti su nuolatinė nuolatin ės srovė srovės šaltiniais, jų jų charakteristikomis, veikimo principais ir panaudojimo galimybė galimyb ėmis. Išnagrinė Išnagrinė jus skyrių skyrių tur tur ėtume mok ėti: • paaiškinti cheminių cheminių srov srovėės elementų elementų veikim veikimą ą ir ir sandar ą ą; • paaiškinti akumuliatoriaus konstrukciją konstrukciją , veikimą veikimą ir ir aptarnavimą aptarnavimą . dviej ų tipų tipų : EVJ ir srovė srovės. Juos EVJ ir srovės šaltiniai. Elektros energijos šaltiniai esti dviejų panagrinė panagrinėsime kaip idealiuosius ir realiuosius. Plač Pla čiausiai naudojami EVJ šaltiniai (5 pav.).
5 pav. Idealiojo (a) ir realiojo (b) EVJ šaltinių šaltini ų schemos schemos Praktikoje imtuvai dažniausiai jungiami prie elektros energijos tiekimo tinklo. Kadangi jo galia paprastai yra daug didesnė didesn ė nei imtuvų imtuvų galia, galia, tinklą tinklą laikysime laikysime idealiuoju EVJ šaltiniu, kurio E = U = const, R t = 0. Pasitaiko atvejų atvejų , kai reikia, kad grandinė grandin ės srovė srovė išliktų išliktų pastovi, kintant imtuvų imtuv ų varžai, pavyzdžiui, elektrinio suvirinimo grandinė grandin ė je. Toliau nagrinė nagrinėsime praktiškai dažniau sutinkamas grandines, kurioms energij ą tiekia elektros tinklas arba EVJ šaltiniai.
1.2.1. Cheminiai srov ės šaltiniai Elementai Tarp elektrodo ir elektrolito, į kur į į jis į merktas, merktas, visada susidaro tam tikras potencialų potencial ų skirtumas, kuris priklauso nuo elektrodo medžiagos ir elektrolito sud s udėėties. Elektrodo potencialas atsiranda todė tod ėl, kad elektrodo medžiaga, veikiama chemiškai, tirpsta elektrolite (pvz., cinkas sieros r ūgšties tirpale) ir jo teigiami jonai pereina į elektrolitą elektrolitą . Elektrode vyrauja neigiami kr ūviai, o jį jį lieč liečianč iančiame elektrolito sluoksnyje- teigiami, todė tod ėl elektrodo paviršiuje susidaro dvigubas sluoksnis, kartu ir elektrinis laukas, nukreiptas iš elektrolito į elektrodą elektrodą . To lauko jė j ėgos trukdo teigiamiems jonams pereiti iš elektrodo į tirpal į tirpalą ą - atsveria elektrodo tirpinimo chemines jė j ėgas. Taip susidaro elektrodo potencialas. Įmerk ę ę į elektrolitą elektrolitą du skirtingų skirtingų medžiagų medžiagų elektrodus, tarp jų j ų taip pat gauname potencialų potencial ų skirtumą skirtumą - evj E = φ1 – φ – φ2. Vadinasi, į taisas, taisas, sudarytas iš dviejų dviejų skirting skirtingų ų medžiag medžiagų ų elektrod elektrodų ų , yra evj šaltinis- pirminis srovė srovės šaltinis, arba elementas, kuriame cheminė chemin ė energija negr į įžtamai ž tamai paver čiama elektros energija. Labai plač plačiai naudojami sausi ir šlapi mangano-cinko elementai. Jie b ūna indelinė indelinės ir galetinė galetinės konstrukcijų konstrukcijų . Indelinė Indelinės konstrukcijos elemento cinko elektrodas yra stiklin ės formos (6 pav.), kurio viduje į taisytas taisytas teigiamas elektrodas- anglies strypelis. Jis apgaubtas depoliarizatoriumi, sudarytu iš mangano dioksido, grafito ir suodžių suodži ų . Cinko stiklinė stiklin ė pripildoma elektrolito- amonio chlorido vandeninio tirpalo, kuriam sutirštinti į beriama krakmolo. Elemento elektrovaros elektrovaros jė j ėga E = 1,5V. 12
6 pav. Indelio tipo mangano-cinko elementas
1.2.2. Akumuliatorius ir jo konstrukcija Vienas iš pagrindinių pagrindini ų akumuliatoriaus darbo režimų režim ų yra starterio maitinimas, paleidžiant vidaus degimo variklį varikl į Šiam Šiam tikslui naudojami starteriniai akumuliatoriai. 7 paveiksle parodyta tokio akumuliatoriaus konstrukcija. Į ebolitinį ebolitinį ar kitok į į r ūgšč gščiai atspar ų ų indą indą 1 į statomos statomos švininė švininės plokštelė plokštelės 20, užpildytos aktyvią aktyvi ą ja mase. Plokštelė Plokštelės pagrindas yra grotelių groteli ų formos r ėmelis, pagamintas iš 93- 94% švino ir 6-7% stibio lydinio. Aktyvioji masė mas ė gaminama iš švino miltelių milteli ų su su į vairiais vairiais priedais pagal sudė sud ėtingą tingą technologiją technologiją , kuri, be to nuolat tobulinama. Gamykla išleidžia akumuliatorius su į krautomis krautomis plokštė plokštėmis. Plokštelių Plokštelių yra du tipai (teigiamos ir neigiamos). Jos sustatytos pakaitomis ir sujungtos tarpusavyje kas antra. Vienos jų j ų sujungtos su teigiamu, kitos su neigiamu gnybtu. Kad plokštelė plokštel ės nesusiliestų nesusiliestų , tarp jų jų yra skyrikliai 19- plonos, akytos sintetinė sintetin ės medžiagos plokštelė plokštelės. Gnybtai į tvirtinti tvirtinti dangtelyje, kurio lietimosi su indu vietos užlietos specialia mase. Dangtelyje yra anga elektrolitui pilti. Ji užsukama kamšč kamš čiu 10. Taip į rengta rengta viena akumuliatoriaus sekcija. Jos į tampatampa- 2 voltai. Nuosekliai (vienos sekcijos pliusą plius ą su kitos sekcijos minusu) sujungus sekcijas, gaunama baterija. Akumuliatoriai žymimi skaitmenimis ir raidė raid ėmis, pavyzdžiui, 6ST68PMS. Pirmas skaitmuo rodo akumuliatoriaus sekcijų sekcij ų skaič skaičių . Raidė Raidės ST (TST) reiškia, kad akumuliatorius paprastas starterinis arba skirtas sunkioms darbo są s ą lygoms. lygoms. Tolesnis skaič skaičius reiškia akumuliatoriaus talpą talp ą , iškraunant jį jį per 10 val. Po talpos rašoma raidė raid ė rodo bako medžiagą medžiag ą (P- plastmasė plastmasė, E- ebonitas). Paskutini ženklas reiškia skyriklio tipą tip ą (MS(MS- miplastas su stiklo vata, R- miporas).
13
7 pav. Akumuliatoriaus konstrukcija: 1- indas; 2- r ū r ūgšč gščiai atsparus į dėklas; 3 ir 17 plokštelių plokštelių ausel auselėės; 4 ir 16- kepur ėlės; 5- bitumas; 6- dangtis; 7 ir 14- švino į vor vor ės; 8 ir 15- į vadai; vadai; 9guminis tarpiklis; 10- kamštis; 11- guminė gumin ė į vor vor ė; 12- anga dujoms išeiti; 13- tarpelementinė tarpelementin ė jungtis; 18- apsauginė apsauginė plokštelė plokštelė; 19- skyriklis; 20- plokštelė plokštel ė; 21- briaunos. Šarminiai akumuliatoriai taip vadinami todė tod ėl, kad jų jų elektrolitas yra šarmas - kalio šarmo (KOH) arba natrio šarmo (NaOH) 21% vandenims tirpalas. Juos J uos sudaro du plokšteliu blokai, į taisyti taisyti plieniniame inde su elektrolitu. Plokštelė Plokštel ės- tai plieniniuose r ėmuose į statytos statytos plieninė plieninės dėžutė žutės su aktyvią aktyvią ja mase. Nikelio ir kadmio elemento neigiamų neigiamų plokšteli plokštelių ų aktyvioji aktyvioji masė masė yra akytasis kadmis, o nikelio ir geležies- akytoji geležis. Abiej ų akumuliatorių akumuliatorių teigiamų teigiamų plokštelių plokštelių aktyvioji masė masėnikelio hidroksidas Ni(OH)3
1.2.3. Fotoelementai ir saulės baterijos Fotoelementas yra puslaidininkinis į taisas, taisas, kuriame šviesos energija ver čiama elektros energija. Pirmieji puslaidininkiniai fotoelementai buvo sukurti ir praktiškai vartojami- daugiau kaip prieš ketvirtį ketvirtį amžiaus. Juose puslaidininkis buvo vario oksidas, paskui geresniuose fotoelementuose- selenas. Seleno fotoelementai gaminami ir dabar. Pavyzdžiui, jie vartojami liuksmetruose- apšviestumo matavimo prietaisuose. Seleno fotoelementas yra fotografijos eksponometre, kuriuo matuojamas fotografuojamo objekto apšviestumas. Seleno fotoelement ų naudingumo koeficientas ne didesnis kaip 0,1%, ir jie vartojami tik matavimams. Germanio fotoelementų fotoelement ų n. k. apie 5%, silicio- 7-11% ir daugiau. Iš silicio fotoelement ų sudaromos saulė saulės baterijos, kurios saulė saul ės spinduliavimo energiją energij ą ver ver čia tiesiog elektros energija.
Nauji terminai: taisas, kuriame šviesos energija ver čiama elektros energija. Fotoelementas yra puslaidininkinis į taisas, Liuksmetras- apšviestumo matavimo prietaisas. Kartojimo klausimai 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Paaiškinkite koks yra idealus EVJ šaltinis, koks realus. Kokius žinote nuolatinė nuolatin ės srovė srovės šaltinius? Iš ko sudarytas cheminis nuolatinė nuolatin ės srovė srovės šaltinis? Kaip gaunama elektros srovė srov ė elemente? Kokia akumuliatoriaus konstrukcija? Kaip paruošiamas elektrolitas? Koks į krauto krauto akumuliatoriaus elektrolito tankis? 14
8. Kas yra akumuliatoriaus talpa? 9. Kokie bū būna akumuliatoriai? 10. Kas tai yra sulfatacija? 11. Kokie galimi akumuliatoriaus gedimai? 12. Kaip veikia saulė saulės baterija?
Užduotys ir papildoma veikla Nuvykite į artimiausią artimiausią autodalių autodalių parduotuvę parduotuvę ir sužinokite dabartiniu metu naudojamus akumuliatorių akumuliatorių tipus ir užrašykite jų j ų techninius parametrus. Pateikite analizę analiz ę kurie akumuliatoriai dabartiniu metu yra geriausi.
15
2. SKYRIUS VIENFAZĖ IR TRIFAZĖ KINTAMOJI SROVĖ
16
2.1. KINTAMOJI ELEKTROS SROVĖ. PAGRINDINĖS CHARAKTERISTIKOS TIKSLAS Šio skyriaus tikslas supažindinti su kintamosios srovė srov ės gavimu ir pagrindinė pagrindinėmis charakteristikomis, kuriomis apibudinama kintamoji srovė srov ė. Išnagrinė Išnagrinė jus šį šį skyri skyrių ų tur tur ėtume mok ėti: • paaiškinti kaip gaunama kintamoji elektros elektros srovė srov ė; • paaiškinti kas yra srovė srovės dažnis, periodas, amplitudinė amplitudin ė, vidutinė vidutinė ir efektinė efektinė vertė vertės; • paaiškinti kas yra fazė fazė ir fazių fazių skirtumas. skirtumas. Kintamoji srovė srovė, kitaip nei nuolatinė nuolatin ė, neteka nuolat ta pač pa čia kryptimi, o periodiškai keič kei čia tek ė jimo kryptį kryptį . Tokia srovė srov ė, kur į laik į laik ą tek ą tek ė jusi viena kryptimi, paskui ima tek ėti priešinga kryptimi ir toks krypties kaitos procesas vyksta tol, kol į jungta elektrinė elektrinė grandinė grandinė. Iš čia ir kilo terminas kintamoji elektros srovė srovė. Kadangi srovė srovė bet kuria elektrine grandine teka iš maitinimo šaltinio teigiamojo gnybto į neigiamą neigiamą jį jį (iš tikr ų ų jų j ų elektronai juda priešinga kryptimi - iš neigiamojo gnybto į teigiamą teigiamą jį jį ), ), tai kintamoji srovė srovė gali atsirasti tik tada, kai maitinimo šaltinio gnybtų gnybt ų į tampos tampos poliškumas nuolat kinta. Tokių Tokių savybi savybių ų turintys turintys maitinimo šaltiniai vadinami kintamosios srovė srov ės šaltiniais. Kintamajai srovei generuoti naudojamos specialios mašinos, kurian čios kintamą kintamą ją ją elektrovaros jė jėgą (evj). Tokios mašinos, sudarytos iš pastoviame magnetiniame lauke sukamos apvijos kilpos, kurioje generuojama sinusinė sinusin ės formos evj,
2.1.1. Specialios kintamosios srov ės grandinių sąvokos Pateiktame primityvaus generatoriaus pavyzdyje laidininko r ė r ėmelis sukamas magnetiniame lauke. Čia tenka kalbė kalbėti apie generuojamą generuojam ą į tampą tampą , kurios momentinė momentin ė vertė vertė priklauso nuo besisukanč besisukančio r ėmelio padė padėties. Taigi prisiminkime sukamą sukam ą jį jį judes judesį į ir ir jį jį apib apibūūdinanč dinančius dydžius. tampos ar srovė srovės skaitinė skaitinė vertė vertė atitinka r ėmelio posū posūk į į, kampu Dažnis. Kai kintamosios į tampos 360°, sakoma, kad atliktas vienas ciklas. Kintamosios į tampos tampos ar srovė srov ės dažnis - tai tokių toki ų ciklų ciklų skaič skaičius per vieną vieną sekundę sekundę . Kuo daugiau ciklų cikl ų atliekama per 1 sekundę sekund ę , tuo didesnis yra dažnis. Taigi dažnis yra ciklų ciklų skai skaiččius per sekundę sekundę , o dažnio matavimo vienetas- hercas (Hz). Europoje ir Pietų Piet ų Amerikoje standartinis kintamosios į tampos tampos dažnis yra 50Hz. JAV standartinis elektrinių elektrinių dažnis dažnis yra 60Hz. tampos ar srovė srovės, periodas - tai laikas, per kur į į Periodas. Kintamojo signalo, pavyzdžiui, į tampos šis signalas padaro visą vis ą cikl ciklą ą . Periodas matuojamas sekundė sekundėmis. dviej ų vienodo dažnio sinusinių sinusinių laikines charakteristikas, vartojama Fazė. Norint palyginti dviejų fazė fazės są voka. voka. Fazė Fazė reikalinga, norint apibr ėžti momentinę momentinę sinusinio signalo vertę vertę . Visas sinusinio signalo ciklas gali bū būti išskleistas laipsniais. Šie laipsniai dažnai vadinami sinusinio signalo faziniu kampu. Fazių Fazių skirtumas. Jei du identiškus generatorius į jungsime vienu metu ir suksime tuo pač pa čiu greič greičiu, tai jų jų generuojami sinusiniai signalai vienu metu į gis gis didžiausią didžiausią ir mažiausią mažiausią vertę vertę (maksimumą (maksimumą ir minimumą minimumą ), ), taigi šių šių signalų signalų fazė fazės sutaps. Bet jei vieną vien ą generatorių generatorių į jungsime anksč anksčiau, o kitą kit ą -- vė v ėliau, tai jų jų generuojami generuojami signalai į gis gis maksimumą maksimumą ir ir minimumą minimumą skirtingu skirtingu laiku, taigi jų jų faz fazėėse nebesutaps. Praktikoje vartojami posakiai "Vienas signalas faze pralenkia kitą kit ą " arba "Vienas signalas faze atsilieka nuo kito signalo" padeda į vertinti vertinti dviejų dviejų sinusinių sinusinių į tampos tampos ar srovė srovės signalų signalų tarpusavio padė padėtį . Tas signalas, kuris yra pasislink ę ęs į priek į į, palyginti su kitu, pralenkia šį š į savo faze. Suprantama, kad antrasis signalas savo faze atsilieka nuo pirmojo. Du sinusiniai signalai, kurių kuri ų fazė fazės sutampa, pavaizduoti 8 paveiksle, a. Tuo tarpu 8 paveiksle, b, pavaizduotų pavaizduotų sinusini sinusinių ų signal signalų ų ll1 ir l 2 fazė fazės nesutampa. Signalas l 1 pralenkia signalą signal ą ll2 90° kampu. 17
8 pav. Fazių Fazių skirtumo skirtumo iliustravimas. srovės ar į tampos tampos amplitudė amplitudė- tai didžiausia srovė srovės ar į tampos tampos Amplitudė. Kintamosios srovė vertė vertė, pasiekiama per ciklą cikl ą : Amplitudė Amplitudė būna teigiama ir neigiama. Žiū Ži ūrint grafik ą ą, matyti, kad amplitudė amplitudė - tai atstumas nuo horizontalios simetrijos ašies iki tolimiausio signalą signal ą apibū apibūdinanč dinančios kreivė kreivės taško į vien į vieną ą arba arba į kita į kita pusę pusę . Amplitudė Amplitudė dar vadinama signalo maksimumu. Tai sinusinė sinusin ės į tampos tampos ar srovė srovės stiprio vertė vertė konkreč konkrečiu laiko momentu. Ji Momentinė vertė. priklauso nuo pasirinkto laiko momento. Momentinė Momentin ė sinusinio signalo vertė vertė gali kisti nuo nulio iki didžiausios jo vertė vertės (maksimumo). srovės ar į tampos tampos vidutinė vidutinė vertė vertė (vidurkis) yra vertė vert ė, gauta Vidutinė vertė. Kintamosios srovė apskaič apskaičiavus visų visų momentini momentinių ų ver ver čių vidurk ų vidurk į per į per vieną vieną pusperiod pusperiodį į . Kadangi per pusperiodį pusperiod į sinusinio sinusinio signalo vertė vertė kinta nuo nulio iki didžiausios vertė vert ės ir vė vėl sumažė sumažė ja iki nulio, tai vidutinė vidutin ė jo vertė vertė yra tarp nulio ir didžiausios signalo vertė vert ės. Idealaus sinusinio signalo vidutinė vidutin ė vieno pusperiodžio vertė vert ė sudaro 0,637 didžiausios signalo vertė vert ės. tampos ar srovė srovės efektinė efektinė vertė vertė- tai tokia jos vertė vert ė, kuri Efektinė vertė. Kintamosios į tampos varžinė varžinė je grandinė grandinė je išskiria tiek pat šilumos kiek ir tokio pat dydžio nuolatinė nuolatin ė į tampa tampa ar srovė srovė. Taigi kintamoji srovė srovė, kurios efektinė efektin ė vertė vertė yra 1A, tek ėdama, pavyzdžiui, 10Ω 10 Ω varžos rezistoriaus grandine, išskiria tiek pat šilumos, kiek ir 1A nuolatin ė srovė srovė, tek ėdama to paties 10Ω 10Ω varžos rezistoriaus grandine. Idealios sinusinė sinusin ės srovė srovės efektinė efektinė vertė vertė lygi 0,707 didžiausios jos vertė vert ės.
Nauji terminai: ciklų skai skaiččius laiko vienetą vienetą . Dažnis- ciklų vert ė susieta su tam tikra fazinio kampo reikšme. Fazė - sinusinio signalo vertė dviejų sinusini sinusinių ų signal signalų ų pradži pradžių ų skirtumas skirtumas laike. Fazių skirtumas - dviejų srov ės ar į ar į tampos tampos vertė vertė, pasiekiama per ciklą cikl ą . Amplitudė - tai didžiausia srovė Kartojimo klausimai Paaiškinkite , kas tai yra: -kintamoji srovė srovė, sinusinė sinusinė, nesinusinė nesinusinė srovė srovė; -momentinė -momentinė, amplitudinė amplitudinė, efektinė efektinė, vidutinė vidutinė vertė vertė; -periodas, dažnis, kampinis dažnis; -fazė -fazė, pradinė pradinė fazė fazė, fazių fazių skirtumas; skirtumas; -kompleksinė -kompleksinė ir pilnutinė pilnutinė varža; -kompleksinė -kompleksinė, pilnutinė pilnutinė, aktyvioji, reaktyvioji galia; -galios koeficientas.
Užduotys ir papildoma veikla Nubraižykite dviejų dviejų srovi srovių ų sinusoid sinusoidėės ir pavaizduokite tas sroves vektoriškai, kai srovė srov ės: a- faze sutampa; b- yra priešingų priešing ų fazi fazių ų ;
18
2.2. KINTAMOSIOS SROVĖS GRANDINĖS TIKSLAS Šio skyriaus tikslas supažindinti su kintamosios srovė srov ės grandinė grandinėmis, jų jų elementais, elementais, elementų elementų jungimo bū būdais, grandinių grandinių parametr parametr ų skai ų skaiččiavimu. 2.2.1. Varžinės kintamosios srovės grandinės Nuolatinė Nuolatinės srovė srovės grandinė grandinėse srovė srovės tek ė jimui priešinasi tik varža. Kintamosios srovė srovės grandinė grandinėse varža taip pat reiškiasi, nors čia yra ir kitų kit ų priežasč priežasčių , stabdanč stabdančių kintamosios srovė srovės tek ė jimą jimą . Tač Tačiau jei kitų kitų priežasč priežasčių į taka, taka, palyginti su grandinė grandin ės varža, yra nedidelė nedidel ė, į jas galima neatsižvelgti. Tada tokia kintamosios srovė srov ės grandinė grandinė vadinama varžine. Prie rezistoriaus prijungus kintamą kintamą ją ją į tampą tampą , grandine ima tek ėti kintamoji srovė srov ė. Momentinė Momentinė srovė srovės stiprio vertė vertė yra tiesiogiai proporcinga momentinei į tampos tampos vertei ir atvirkšč atvirkš čiai proporcinga rezistoriaus varžai. Taigi momentinė momentin ė srovė srovė varžinė varžinė je grandinė grandin ė je paklū paklūsta Omo dė dėsniui taip pat, kaip ir nuolatinė nuolatin ės srovė srovės grandinė grandinė je. Vadinasi, kai į tampa tampa lygi nuliui, tai ir srovė srov ės stipris varžinė varžinė je grandinė grandinė je yra lygus nuliui. Kai į tampa tampa į gyja gyja didžiausią didžiausią vertę vertę , tai ir srovė srovės stipris grandinė grandinė je yra didžiausias. Kaip matyti iš 9 paveiksle pateiktų pateiktų grafik ų ų , varžinė varžinės grandinė grandinės maitinimo į tampa tampa ir ta grandine tekanti srovė srov ė visada sutampa savo faze.
9 pav. Kintamosios į tampos tampos ir srovė srovės są są ryšis ryšis varžinė varžinė je grandinė grandinė je grandinės vartojama galia priklauso nuo maitinimo į tampos tampos ir grandine Galia. Bet kurios grandinė tekanč tekančios srovė srovės stiprio. Kadangi idealioje varžinė varžin ė je kintamosios srovė srovės grandinė grandinė je galioja Omo dėsnis, tai tik ėtina, kad tokioje grandinė grandin ė je išsiskirianč išsiskiriančią galią galią galima apskaič apskaičiuoti taip pat, kaip ir nuolatinė nuolatinės srovė srovės grandinė grandinė je. Iš tiesų tiesų taip ir yra. Varžinė Varžin ės kintamosios srovė srovės grandinė grandinės vartojama galia apskaič apskaičiuojama pagal formulę formul ę P = UI. Kadangi srovė srovės stipris ir į tampa tampa kintamosios srovė srovės grandinė grandinėse gali į gyti gyti į vairias vairias vertes, tai kalbama ir apie į vairias vairias galios vertes. Paprastai mus domina ne momentinė momentin ė, bet viso į tampos tampos periodo galia. Ji vadinama tiesiog galia, arba vidutine galia, ir apskaič apskai čiuojama remiantis efektinė efektin ėmis srovė srovės ir į ir į tampos tampos vertė vertėmis. Tai galia, išskirianti rezistoriuje tiek pat šilumos, kiek ir atitinkama nuolatin ės srovė srovės galia: P = Uef Ief Baigiant galima konstatuoti, kad varžinė varžin ėse kintamosios srovė srovės grandinė grandinėse galioja tie patys dėsniai ir tos pač pačios priklausomybė priklausomybės, kaip ir nuolatinė nuolatin ės srovė srovės grandinė grandinėse.
2.2.2. Nevaržinės kintamosios srovės grandinės Srovė Srovės tek ė jimui kintamosios srovė srovės grandinė grandinėmis priešinasi ne tik grandinių grandini ų varža, varža, bet ir jų jų induktyvumas bei talpa. 19
2.2.2.1. Induktyvioji kintamosios srov ės grandinė Kintamoji srovė srovė, tek ėdama elektrine grandine ar laidininku, generuoja jame tam tikr ą tikr ą priešpriešinę priešpriešinę evj. evj. Ši evj gali bū b ūti išreikšta formule: E = -L(∆ -L(∆l / ∆t);
2.1
čia L - grandinė grandinės induktyvumas, išreiškiamas henriais [H]; ∆l- srovė srovės stiprio pokytis per apibr ėžtą žtą laiko laiko tarpą tarpą ∆ ∆t. Minuso ženklas rodo, kad šios indukuotosios evj kryptis yra priešinga srov ės tek ė jimo krypč krypčiai. 1 Henris lygus induktyvumui tokios grandin ės ar ritė ritės, kurioje srovė srovė, kišdama 1 ampero per sekundę sekundę grei greiččiu, indukuoja 1 volto priešpriešinę priešpriešin ę evj. evj. Kadangi idealioje induktyviojoje grandinė grandin ė je srovei priešinasi tik indukuotoji evj, tai ji buvo pavadinta reaktyvią reaktyvią ja induktyvią induktyvią ja varža. Sinusinė Sinusinės srovė srovės kitimo greitį greitį galima išreikšti kampiniu generatoriaus apvijos sukimosi greič grei čiu ω = 2πf (čia f- srovė srovės kitimo dažnis), todė tod ėl induktyviosios grandinė grandinės reaktyvioji varža į gyja gyja tokią tokią išraišk išraišk ą ą: XL = 2π 2πfL = ωL
2.2
Kintamosios į tampos tampos ir srovė srovės są są ryšis ryšis idealioje induktyviojoje grandinė grandin ė je. Induktyviosios grandinė grandin ės maitinimo į tampa tampa nesutampa savo faze su srove. Indukuotoji priešpriešinė priešpriešinė evj ver čia srovę srovę atsilikti nuo maitinimo į tampos tampos 90° kampu. Tai pavaizduota 10 paveiksle.
10 pav. Kintamosios srovė srov ės ir į ir į tampos tampos są są ryšis ryšis induktyvioje grandinė grandin ė je
2.2.2.2. Talpinės kintamosios srov ės grandinės Elektrinė Elektrinės grandinė grandinės talpa - tai galimybė galimyb ės kaupti elektros kr ūvį matas. į matas. Talpa lygi grandinė grandin ė je sukauptam kr ūviui (kulonais), atitinkanč atitinkan čiam vieną vieną prijungtos prijungtos maitinimo į tampos tampos voltą voltą . Grandinė Grandinės ar jos elemento (kondensatoriaus) talpa išreiškiama formule: formule: C =
Q U
2.3
čia C - talpa faradais [F], Q - sukauptas kr ūvis kulonais, U - prijungta į tampa tampa voltais. Taigi kondensatoriaus talpa lygi 1 faradui, jeigu prijungus pri ė jo gnybtų gnybtų 1 volto į tampą tampą , kondensatorius sukaupia 1 kulono elektros kr ū kr ūvį .
20
Kintamosios į tampos tampos ir srovė srov ės są są ryšis ryšis idealioje talpinė talpinė je grandinė grandinė je Nuolatinė Nuolatinės srovė srovės grandinė grandinė je kondensatorius nutraukia srovė srov ės tek ė jimą jimą . Visiškai į krautas krautas ir į ir į nuolatinė nuolatinės srovė srovės grandinę grandinę į jungtas kondensatorius nutraukia srovę srov ę , nes jame nutr ūksta elektronų elektronų judė judė jimas. Srovė Srovė gali vė vėl tek ėti tik tada, kai kondensatorius dirbtinai iškraunamas. Prie kintamosios srovė srovės grandinė grandinės prijungta į tampa tampa periodiškai keič kei čia savo ženklą ženklą , todė todėl elektronų elektronų jud judėė jimas nenutr ūksta ir kondensatoriaus grandine teka kintamoji elektros srovė srov ė. Kaip ir prie induktyviosios, prie talpinė talpin ės grandinė grandinės prijungta į tampa tampa ir grandine tekanti srovė srov ė nesutampa savo faze. Tač Ta čiau talpinė talpinė je grandinė grandinė je, priešingai nei induktyviojoje, srovė srov ė pralenkia prijungtą prijungtą į į tampą tampą 90° 90° kampu (11 pav.).
11 pav. Įtampos ir srovė srovės tarpusavio są są ryšis ryšis talpinė talpinė je kintamosios srovė srovės grandinė grandinė je gnybt ų prijungus kintamą kintamą ją ją į tampą tampą , Talpinė reaktyvioji varža. Prie kondensatoriaus gnybtų kondensatorius periodiškai į sikrauna sikrauna ir išsikrauna ir vė v ėl į sikrauna sikrauna priešingo ženklo į tampa. tampa. Tekanti į krovos krovos srovė srovė yra proporcinga kondensatoriaus talpai ir prijungtos į tampos tampos amplitudei. Kr ūvio kitimo greitis priklauso nuo į tampos tampos kitimo dažnio. Atsižvelgiant į tai, kad srovė srovė apibū apibūdina elektronų elektronų jud judėė jimo greitį greitį , galima rašyti: l = 2 πfCU. Pagal Omo dė dėsnį snį I =
U X c
, čia Xc - talpinė talpinė reaktyvioji kondensatoriaus varža. Remdamiesi
kondensatoriumi tekanč tekančios srovė srovės stiprio išraiška, gauname: X c =
1 2π fC
2.4
2.2.3. Mišriosios kintamosios srovės grandinės Praktiškai rezistoriai, induktyvumo ritė rit ės ir kondensatoriai bū b ūna sujungiami į elektrines grandines į vairiausiais vairiausiais bū būdais. Šiame skyrelyje kaip tik ir nagrinė nagrin ėsime mišrią mišrią sias sias elektrines grandines su rezistoriais, induktyvumo ritė rit ėmis bei kondensatoriais.
2.2.3.1. RL grandinės RL grandinė grandinės - tai grandinė grandinės, kuriose nuosekliai ar lygiagreč lygiagre čiai sujungti rezistoriai bei induktyvumo ritė rit ės. Kadangi daugumos elektrinių elektrini ų į renginių renginių maitinimo grandinė grandinės turi ir varžą varžą , ir induktyvumą induktyvumą (pavyzdžiui, maitinimo transformatoriaus ritė rit ė), tai tokios grandinė grandin ės yra labai paplitusios.
21
Nuoseklioji RL grandinė.
Nuosekliosios RL grandinė grandinės, sudarytos iš varžos R rezistoriaus ir induktyvumo L rit ės, schema pavaizduota 12 paveiksle.
12 pav. Nuoseklioji RL grandinė grandin ė (a) ir jos vektorinė vektorin ė diagrama (b) Prijungus prie nuosekliosios RL grandinė grandin ės gnybtų gnybtų maitinimo į tampą tampą , grandine ima tek ėti srovė srovė, kuri sukuria į tampos tampos kritimą kritimą rezistoriuje rezistoriuje bei ritė rit ė je (reikalingą (reikaling ą rit ritėė je indukuotai priešpriešinei evj į veikti), veikti), į tampos tampos kritimas rezistoriuje savo faze sutampa su grandine tekan čia srove, o į tampos tampos kritimas ritė ritė je pralenkia srovę srovę 90° 90° kampu, į tampos tampos kritimas rezistoriuje yra tiesiogiai proporcingas srovei (UR = IR), o induktyvumo rit ė je – ritė ritės induktyvumui (U L = IXL). Tai galima pavaizduoti grafiškai, taikant vektorinį vektorin į princip principą ą (12 (12 pav., b) U = U R2 + U L2 = ( IR) 2 + ( IX L ) 2 = I R 2 + X L2
2.5
Šią Šią išraišk išraišk ą palygin ą palyginę ę su su Omo dė dėsniu, turime: U = IZ;
2.6
čia Z = R 2 + X L2 - RL grandinė grandinės pilnutinė pilnutinė varža (kartais ji netaisyklingai vadinama impedansu). i mpedansu). Kampas φ atspindi grandinė grandinės maitinimo į tampos tampos ir grandine tekanč tekan čios srovė srovės fazių fazių skirtum skirtumą ą . Lygiagreč ioji ioji RL grandinė.
Lygiagreč Lygiagrečiosios RL grandinė grandin ės schema pavaizduota 13 .paveiksle.
13 pav. Lygiagreč Lygiagre čioji RL grandinė grandin ė (a) ir jos vektorinė vektorinė diagrama (b) Lygiagreč Lygiagrečiojoje grandinė grandinė je suminė suminė šaltinio srovė srovė šakojasi į dvi dalis: srovę srovę IR , tekanč tekančią rezistoriumi ir srovę srovę IIL, tekanč tekančią induktyvumo ą induktyvumo rite. Rezistoriumi tekanti srovė srov ė sutampa savo faze su maitinimo į tampa, tampa, o rite tekanti srovė srov ė atsilieka nuo maitinimo į tampos tampos 90°. Vaizduojant vektoriškai, baziniu vektoriumi šiuo atveju imamas maitinimo į tampos tampos vektorius U . Rezistoriumi tekanti srovė srovės dedamoji I R =
U R
braižoma lygiagreč lygiagre čiai su į tampos tampos vektoriumi, o rite tekanti srovė srov ės dedamoji
22
I L =
U X L
pasukta 90° kampu pagal laikrodžio rodykl ę . Vektorinė Vektorinė šių šių dedam dedamų ų jų jų suma suma sudaro srovė srovės
vektorių vektorių I . Šio vektoriaus modulį modul į II galima apskaič apskaičiuoti pagal formulę formul ę : 2 2 1 1 U U 2 2 = U + I = I R + I L = + 2 2 R X L R X L
Iš Omo dė dėsnio išplaukia, kad I =
U Z
. Ir čia kampas φ rodo maitinimo į tampos tampos ir suminė sumin ės
srovė srovės fazių fazių skirtum skirtumą ą .
2.2.3.2. RC grandin ės RC grandinė grandinėse rezistoriai yra sujungti su kondensatoriais nuosekliai arba lygiagreč lygiagre čiai. Nuoseklioji RC grandinė
Nuosekliosios RC grandinė grandinės schema pateikta 14 paveiksle, a.
14 pav. Nuoseklioji RC grandinė grandin ė (a) ir jos vektorinė vektorin ė diagrama (b). Prijungus maitinimo į tampą tampą U, grandine ima tek ėti kintamoji srovė srovė, kuri sukelia į tampos tampos kritimus rezistoriuje ir kondensatoriuje, į tampos tampos kritimas rezistoriuje U R = IR savo faze sutampa su srove, o į tampos tampos kritimas kondensatoriuje U C = IXC atsilieka nuo grandine tekanč tekan čios srovė srovės 90° kampu. Vaizduojant vektoriškai (14 pav., b), baziniu pasirenkamas suminis srov ės stiprio vektorius tampos kritimo I . Įtampos kritimo rezistoriuje dedamoji atidedama šiame srov ės vektoriuje, o į tampos kondensatoriuje dedamoji - pasukta 90° kampu pagal laikrodžio rodykl ę . Maitinimo į tampos tampos vektorius lygus į tampų tampų kritim kritimų ų vektorinei vektorinei sumai, tad galima rašyti: 2 + U 2 = ( IR) 2 + ( IX ) 2 = I R 2 + X 2 U = U R C C C
Pagal Omo dė dėsnį snį U = IZ, 2 - nuosekliosios RC grandinė čia Z = R 2 + X C grandin ės pilnutinė pilnutinė varža, atspindinti bendr ą ą grandinė grandinės pasipriešinimą pasipriešinimą srov srovėės tek ė jimui. Kampas φ- tai maitinimo šaltinio į tampos tampos U ir suminė sumin ės srovė srovės fazių fazių skirtumas RC grandinė grandinė je.
23
Lygiagreč ioji ioji RC grandin ė
Lygiagreč Lygiagrečiosios RC grandinė grandin ės schema pateikta 15 paveiksle. 15 paveiksle.
15 pav. Lygiagreč Lygiagre čioji RC grandinė grandin ė (a) ir jos vektorinė vektorinė diagrama (b). Lygiagreč Lygiagrečiojoje RC grandinė grandin ė je suminė sumin ė srovė srovė šakojasi į dvi į dvi dedamą dedamą sias: sias: viena iš jų jų I R = teka rezistoriumi, kita I C =
U X C
U R
- kondensatoriumi. Rezistoriumi tekanti srovė srov ės dedamoji savo faze
sutampa su prijungta į tampa, tampa, o tekanti kondensatoriumi - pralenkia prijungt ą į tampą tampą 90° kampu, į tampos tampos vektorių vektorių U laikant baziniu, sudaroma vektorinė vektorin ė srovių srovių diagrama. Ji pavaizduota 15 paveiksle, b. Suminė Suminė grandinė grandinės srovė srovė lygi vektorinei jos dedamų dedam ų jų jų sumai. sumai. Remiantis šia diagrama, galima rašyti: 2 2 U 1 1 U 2 2 = U + I = I R + I C = + 2 2 R X C R X C
Pagal Omo dė dėsnį snį , suminė suminė srovė srovė I =
2.7
U Z
Vektorinė Vektorinė je diagramoje pavaizduotas kampas φ lygus maitinimo į tampos tampos ir suminė suminės srovė srovės fazių fazių skirtumui. skirtumui.
2.2.3.3 LC grandinės Galima į sivaizduoti sivaizduoti grandinę grandinę , kurioje yra tik ideali induktyvumo ritė ritė bei kondensatorius; taigi tos grandinė grandinės aktyvioji (ominė (ominė) varža R lygi nuliui. Nuoseklioji LC grandinė
Grandinė Grandinė, kurioje ideali induktyvumo ritė ritė nuosekliai sujungta su idealiu kondensatoriumi, pavaizduota 16 paveiksle, a. a.
16 pav. Nuoseklioji LC grandinė grandinė (a) ir jos vektorinė vektorinė diagrama (b) Prie nuosekliosios LC grandinė grandinės gnybtų gnybtų prijungus maitinimo į tampą tampą , grandine ima tek ėti srovė srovė, kuri sukuria į tampos tampos kritimą kritimą rit ritėė je bei b ei kondensatoriuje. Įtampos kritimas ritė ritė je U L = IX L90° 24
kampu pralenkia grandine tekanč tekančią srovę srovę , o į tampos tampos kritimas kondensatoriuje UC = IXC tokiu pat kampu atsilieka nuo jį jį suk ūrusios srovė srovės. Vaizduojant grafiškai, šie į tampų tampų kritimai yra nukreipti vienas prieš kitą kitą (16 pav., b). Dė Dėl šios priežasties į tampų tampų balansą balansą nuosekliojoje grandinė grandinė je galime apibudinti tokia lygtimi: U = UL – UC = IXL – IXC = l(XL – XC). Palyginus šią šią išraišk ą ą su Omo dė dėsnio išraiška U = IZ, nesunku apskaič apskaičiuoti nuosekliosios LC grandinė grandinės pilnutinę pilnutinę varž varžą ą : Z = /XL – XC/. Iš čia matyti, kad tokioje grandinė grandinė je susidaro paradoksali situacija - į tampos tampos kritimas kuriame nors viename arba abiejuose elementuose yra didesnis už prijungtą prijungtą maitinimo maitinimo į tampą tampą . Lygiagreč ioji ioji LC grandin ė
Lygiagreč Lygiagrečioji LC grandinė grandinė pavaizduota 17 paveiksle.
17 pav. Lygiagreč Lygiagrečioji LC grandinė grandinė (a) ir jos vektorinė vektorinė diagrama (b) Prie lygiagreč lygiagrečiai sujungtų sujungtų induktyvumo induktyvumo ritė ritės ir kondensatoriaus prijungus kintamą kintamą ją ją į į tampą tampą , kiekviena iš šių šių šak ų ų ima tek ėti srovė srovė. Induktyvumo rite tekanti srovė srovė I L = atsilieka nuo maitinimo į tampos, tampos, o kondensatoriumi tekanti srovė srovė I C =
U X C
U X L
90° kampu
tokiu pat kampu
pralenkia maitinimo į tampą tampą . Vektorinė Vektorinė srovių srovių diagrama diagrama maitinimo į tampos tampos vektoriaus U atžvilgiu pavaizduota 17 paveiksle, b. Matyti, kad grandinė grandinės šakomis tekanč tekančios srovė srovės yra nukreiptos viena priešais kitą kitą , todė todėl suminį suminį grandine grandine tekanč tekančios srovė srovės stipr į galima į galima apskaič apskaičiuoti taip: I = I L − I C =
U X L
−
1 1 = U − X C X X L C U
2 2.4. Kintamosios srov ės grandinės galia Visiškai varžinių varžinių grandinių grandinių , kaip ir nuolatinė nuolatinės srovė srovės grandinių grandinių , vartojama galia lygi maitinimo į tampos tampos ir grandine tekanč tekančios srovė srovės stiprio sandauga: P = UI. Grandinė Grandinėse, turinč turinčiose kondensatorių kondensatorių bei induktyvumo rič ričių , tiekiamos ir suvartotos energijos są są ryšis ryšis yra sudė sudėtingesnis, mat ritė ritės ir kondensatoriai iš šaltinio gaunamą gaunamą energiją energiją ne suvartoja, o laikinai kaupia magnetiniame ir elektriniame lauke, vė vėliau gražindami ją ją šaltiniui. šaltiniui. 25
Grandine, kurioje yra rič ričių ir kondensatorių kondensatorių , tekanč tekančios srovė srovės stipris bei į tampos tampos sandauga lygi iš šaltinio imamai pilnutinei galiai. Tai- šaltinio tiekiama, tač tačiau ne imtuvo suvartojama galia. Realiai suvartojama galia, arba tiesiog galia, išreiškiama priklausomybe: P = UIcosφ UIcosφ
2.8
Dydis cosφ cosφ vadinamas grandinė grandinės galios koeficientu; čia φ - maitinimo į tampos tampos ir srovė srovės fazių fazių skirtumas. skirtumas. Varžinė Varžinė je kintamosios srovė srovės grandinė grandinė je į tampos tampos ir srovė srovės fazė fazės sutampa, todė todėl φ = 0 ir cosφ cosφ = 1. Taigi varžinė varžinė je grandinė grandinė je imtuvas suvartoja visą visą šaltinio tiekiamą tiekiamą energiją energiją . Grandinė Grandinė je, kurią kurią sudaro tik prie maitinimo šaltinio prijungta ideali induktyvumo ritė ritė ar kondensatorius (R = 0), maitinimo į tampos tampos ir grandine tekanč tekančios srovė srovės fazių fazių skirtumas skirtumas lygus 90°, o cos90° = 0. Vadinasi tokia grandinė grandinė energijos nevartoja; visa iš šaltinio gaunama energija gr ą ąžinama ž inama šaltiniui. Kadangi visos praktikoje naudojamos elektrinė elektrinės grandinė grandinės turi varžą varžą , tai jos neišvengiamai vartoja energiją energiją .
Klausimai kartojimui 1. Kas yra bendra nuosekliai sujungtiems imtuvams? Kokio elektrinio dydžio pradinę pradinę fazę fazę patogiausia laikyti nuline? Kod Kodėėl? 2. Kas yra bendra lygiagreč lygiagrečiai sujungtiems imtuvams? Kokio elektrinio dydžio pradinę pradinę fazę fazę patogiausia laikyti nuline? Kod Kodėėl? 3. Kaip paskaič paskaičiuojama nuosekliai ir lygiagreč lygiagrečiai sujungtų sujungtų imtuvų imtuvų kompleksinė kompleksinė, aktyvioji ir reaktyvioji galia? 4. Kaip apskaič apskaičiuojamas galios koeficientas? Kokia jo į taka taka energijos tiekimo sistemos ekonomiškumui? 5. Kaip gerinamas galios koeficientas? Kaip apskaič apskaičiuoti kondensatoriaus talpą talpą galios koeficientui gerinti?
Užduotys ir papildoma veikla Nubraižykite idealaus aktyviojo, aktyviojo, induktyviojo ir talpinio imtuvo srovės ir į ir į tampos tampos vektorines diagramas kompleksinė kompleksinė je plokštumoje.
26
2.3. TRIFAZĖ KINTAMOJI SROVĖ TIKSLAS Šio skyriaus tikslas supažindinti su trifazė trifazės kintamosios srovė srovės gavimu, jos charakteristikomis, imtuvų imtuvų jungimo jungimo bū būdais. 2.3.1. Trifazių grandinių savybės. Šaltiniai ir imtuvai Trifaz ė sistema ir jos privalumai.
Be vienfazių vienfazių grandinių grandinių , kuriose veikia vienas ar keli atskiri EVJ šaltiniai, gali bū būti ir daugiafazė daugiafazės. Daugiafazė Daugiafazė grandinė grandinė yra tokia, kurios šakose yra keletas vienodo dažnio, bet skirtingų skirtingų fazių fazių EVJ, sukurtų sukurtų viename generatoriuje. Kiekviena šaka, kuria teka viena iš daugiafazė daugiafazės grandinė grandinės srovių srovių , vadinama faze. Tai yra antroji elektrotechnikoje dažnai vartojamos są są vokos vokos „fazė „fazė” prasmė prasmė. Pirmoji, kaip jau buvo minė minėta, reiškia sinusinio dydžio argumentą argumentą - kampą kampą . Priklausomai nuo fazių fazių skaič skaičiaus gali bū būti dvifazė dvifazės, trifazė trifazės, šešiafazė šešiafazės ir kitokios daugiafazė daugiafazės grandinė grandinės. Energetikoje ir pramonė pramonė je plač plačiausiai taikoma simetrinė simetrinė trifaze EVJ sistema. Tai tokia sistema, kurią kurią sudaro trys sinusinė sinusinės 50 Hz (arba kitokio) dažnio vienodu amplitudžių amplitudžių EVJ, EVJ, kurios skiriasi 2π 2π/3 (120°) faze. Trifazę Trifazę grandin grandinę ę sudaro: sudaro: 1) trifazis EVJ šaltinis (generatorius); 2) elektros energijos tiekimo linija; 3) imtuvai, kurie gali bū būti vienfaziai (kaitinamosios lempos, vieno šildymo elemento krosnys, vienfaziai varikliai) ar trifaziai (trijų (trijų šildymo šildymo elementų elementų krosnys, krosnys, trifaziai varikliai ir pan.). Lyginant su vienfazė vienfazėmis, trifazių trifazių elektrinių elektrinių grandinių grandinių privalumai yra tokie: a) trifaziai varikliai ekonomiškesni ir patikimesni; b) elektros energijos tiekimo linijoms suvartojama mažiau spalvotų spalvotų jų jų metal metalų ų (vario, (vario, aliuminio); c) trifaziai generatoriai ir transformatoriai yra ekonomiškesni; d) prie trifazio tinklo galima jungti dviejų dviejų skirting skirtingų ų vardini vardinių ų į į tampų tampų imtuvus. imtuvus. Trifaz ė s EVJ sistemos gavimas ir vaizdavimas. Vieną Vieną sinusinę sinusinę EVJ gavome, sukdami laidinink ų ų r ėmelį melį vienalyč vienalyčiame magnetiniame lauke. Kai r ėmeliai yra išdė išdėstomi vienas kito atžvilgiu tam tikru kampu, juose indukuojamos EVJ, kurios skiriasi faze. Trifazei EVJ sistemai gauti tris vienodus r ėmelius (rites) išdė išdėstome taip, kad jų jų plokštumos plokštumos (kartu ir ašys) sudarytų sudarytų 120° 120° kampus (18 pav., a). R ėmelių melių pradžias pradžias pažymime A, B, C, o pabaigasX, Y, Z. Sukant juos vienalyč vienalyčiame magnetiniame lauke pastoviu kampiniu greič greičiu ω, juose indukuojamos sinusinė sinusinės EVJ, kurių kurių faz fazėė skiriasi 120°. Tarkime, kad r ėmelyje A- X indukuotos EVJ pradinė pradinė fazė fazė lygi nuliui. R ėmelyje B- Y indukuotos EVJ pradinė pradinė fazė fazė yra minus 120°, o r ėmelyje CZ - minus 240°. Kitaip tariant, eB ir eC atsilieka nuo eA 120° ir 240° fazė fazėmis. Indukuotų Indukuotų EVJ EVJ kryptys pažymė pažymėtos remiantis dešiniosios rankos taisykle.
18 pav. Trifazių Trifazių EVJ EVJ gavimas: a- sukamuose r ėmeliuose; b- generatoriuje.
27
Praktikoje trifazė trifazė EVJ sistema gaunama sinchroniniuose generatoriuose. Trys apvijos ritė ritės yra sudė sudėtos į statori į statorių ų ir ir nejuda, o sukamas rotorius - nuolatinė nuolatinės srovė srovės elektromagnetas (18 pav., b) Svarbiausia simetrinė simetrinės trifazė trifazės EVJ sistemos savybė savybė yra ta, kad kiekvienu laiko momentu EVJ suma lygi nuliui: eA + eB + eC = 0 arba E A + E B + E C = 0 Laikoma, kad EVJ yra teigiama, kai ji nukreipta iš apvijos pabaigos į pradži į pradžią ą . Generatoriaus apvija elektrinė elektrinėse schemose vaizduojama kaip trys ritė ritės su EVJ arba kaip trys vienfaziai EVJ šaltiniai. Generatoriaus apvijos ir imtuvų jungimo būdai. Prijungus prie kiekvienos šaltinio fazė fazės . imtuvą imtuvą , gaunama trifazė trifazė šešialaidė šešialaidė grandinė grandinė (19 pav., a) Tokia grandinė grandinė yra analogiška trims vienfazė vienfazėms grandinė grandinėms, ir jokių jokių esmini esminių ų privalum privalumų ų ji ji neturi. Sujungus generatoriaus apvijos galus X, Y, Z į vieną vieną mazgą mazgą N, kuris vadinamas neutraliuoju, trys vienfaziai šaltiniai į gyja gyja bendr ą ą potencialą potencialą . Analogiškai sujungus ir imtuvus, šešialaidę šešialaidę grandin grandinę ę galima galima pakeisti keturlaide (19 pav., b). Laidai, jungiantys šaltinio fazių fazių pradžias pradžias su imtuvais, yra vadinami linijiniais laidais. Laidas, jungiantis šaltinio fazių fazių ir imtuvų imtuvų neutraliuosius mazgus, vadinamas neutraliuoju laidu. Taip sujungta šaltinio apvija arba imtuvai vadinami sujungtais žvaigžde su neutraliuoju laidu. Tokio jungimo būdo sutar sutartin tinis is ženkl ženklasas- . Atskir Atskiruu atveju atveju,, kai neutr neutrali aliuoj uojuu laidu laidu srov srovė neteka, jis nebereikalingas, ir grandinė grandinė tampa trilaide (19 pav., c). Taip sujungta šaltinio apvija arba imtuvai yra vadinami sujungtais žvaigžde be neutraliojo laido. Toks sujungimo bū būdas žymimas ženklu Šešialaide grandinę grandinę galima paversti paversti trilaide ir kitaip. kitaip. Taip sujungta sujungta generatoriaus generatoriaus apvija arba imtuvai vadinami sujungtais trikampiu ir žymimi ženklu . Gali būti generatoriaus apvija sujungta , o imtuvai , arba atvirkšč atvirkščiai.
19 pav. Trifazė Trifazė sistema: a- šešialaidė šešialaidė; b- keturlaidė keturlaidė ir c- trilaidė trilaidė, kai generatoriaus apvijos ir imtuvai sujungti žvaigžde. Imtuvai į tą patį patį tinklą tinklą gali bū būti jungiami žvaigžde su neutraliuoju laidu ar be jo arba trikampiu priklausomai nuo to, kokia yra jų jų vardinė vardinė į tampa. tampa. Vienfaziai imtuvai jungiami tarp linijinio laido ir neutraliojo arba tarp dviejų dviejų linijini linijinių ų laid laidų ų . Tiriant trifazes grandines, vienu trifaziu imtuvu galima laikyti tris vienfazius imtuvus ar jų jų grupes, sujungtus taip, kad yra gaunamos trys imtuvų imtuvų faz fazėės. 28
Fazine į tampa tampa (Uƒ) vadinama kiekvienos šaltinio arba imtuvo fazė fazės į tampa. tampa. Sutarta teigiama šaltinio fazinė fazinės į tampos tampos Uƒ kryptimi laikyti jos kryptį kryptį iš iš fazė fazės pradžios (A, B, C) į pabaiga į pabaiga (X, Y, Z). Kai generatorius sujungtas žvaigžde, fazinė fazinės į tampos tampos yra tarp kiekvienos generatoriaus fazė fazės pradžios ir neutraliojo mazgo arba tarp linijinio laido ir neutraliojo- U A , U B , U C ,(19 pav., a ir c). Linijine (Ul) vadinama į tampa tampa tarp dviejų dviejų šaltinio šaltinio fazių fazių pradži pradžių ų . Praktiškai linijinė linijinės į tampos tampos yra tarp dviejų dviejų linijini linijinių ų laid laidų ų . Jų J ų sutartines sutartines teigiamas kryptis nurodo jų jų indeksai: indeksai: U AB , U BC , U CA . Nesunku pastebė pastebėti, kad trikampiu sujungto generatoriaus linijinė linijinė į tampa tampa yra lygi fazinei (žr. 20 pav., b). Sujungus imtuvą imtuvą trikampiu, kiekviena jo fazė fazė į jungiama prie trifazio tinklo linijinė linijinės į tampos tampos (žr. 20 pav., d). Fazine vadinama srovė srovė (Iƒ), tekanti kiekviena šaltinio arba imtuvo faze. Fazinė Fazinės srovė srovės sutartinė sutartinė teigiama kryptis yra tokia pat kaip tos fazė fazės šaltinio EVJ arba imtuvo fazinė fazinės į tampos. tampos. Kai šaltinio apvija arba imtuvai sujungti žvaigžde, fazinė fazinės srovė srovės yra I A , I B , I C , kai trikampiu I AB , I BC , I CA . Linijinė Linijinėmis vadinamos srovė srovės (Il), tekanč tekančios linijiniais laidais- I A , I B , I C , . Jų sutartinė sutartinės teigiamos kryptys- iš šaltinio į imtuvą imtuvą . Kai Šaltinio apvija arba imtuvai sujungti žvaigžde, šaltinio fazė fazėmis arba imtuvais tekanč tekančios fazinė fazinės srovė srovės yra lygios linijinė linijinėms srovė srovėms. Neutraliuoju laidu tekanč tekančios srovė srovės I N sutartinė sutartinė teigiama kryptis- iš imtuvo į šaltinio neutralų neutralų jį jį mazg mazgą ą . Simetrinio generatoriaus EA = EB = EC todė todėl UA = UB = UC = Uƒ Simetrinio trifazio tinklo fazinių fazinių į į tampų tampų efektin efektinėės vertė vertės yra lygios, bet į tampų tampų faz fazėės skiriasi 120°. Linijines į tampas tampas galime apskaič apskaičiuoti analiziškai arba gauti grafiškai, pritaik ę II Kirchhofo dėsnį snį . Fazinė s bei linijinė s įtampos ir srovė s.
U AB = U A − U B ; U CA = U C − U A
U BC = U B − U C
2.9
U AB = U BC = U CA = U l U l = 3U f
2.10
Plač Plačiausiai naudojamų naudojamų žemos žemos į tampos tampos trifazių trifazių šaltini šaltinių ų linijin linijinėės standartinė standartinės vardinė vardinės į tampos tampos yra 230, 400 ir 690V. Prie elektros tinklo prijungus imtuvus, susidaro į tampos tampos kritimas dė d ėl laidų laidų varžos, todė todėl apkrauto tinklo į tampa tampa yra keletu procentų procent ų mažesn mažesnėė nei šaltinio. Standartinė Standartinės vardinė vardinės imtuvų imtuvų į tampos tampos yra atitinkamai 220, 380 ir 660V. Prie trifazio tinklo imtuvus reikia jungti taip, kad jų j ų į tampa tampa bū būtų vardinė vardinė. Trifazio imtuvo vienai fazei tenka fazinė fazin ė tinklo į tampa, tampa, kai imtuvas prie jo prijungiamas žvaigžde, ir linijin ė, kai imtuvas prijungiamas trikampiu. Mūsų respublikoje plač plačiausiai naudojami pramoniniai tinklai, kuri ų linijinė linijinė į tampa tampa yra artima 380V. Vienfazius imtuvus, pavyzdžiui, kaitinamą kaitinam ą sias sias lempas, kurių kurių vardinė vardinė į tampa tampa yra 220V, prie tokio tinklo reikia jungti tarp linijinio laido ir neutraliojo, kad joms tekt ų fazinė fazinė 380 = 220 V į tampa. 380/ tampa. Tarp linijinių linijinių laidų laidų galima jungti tik tokius vienfazius imtuvus, kuri ų 3 vardinė vardinė į tampa tampa yra 380V. Trifazį Trifaz į imtuvą imtuvą prie 380V tinklo reikia jungti žvaigžde, jei jo vardin ė fazinė fazinė į tampa tampa yra 220 V, ir trikampiu, jei 380 V.
29
2.3.2. Žvaigžde sujungtų imtuvų grandinės Trifaziai imtuvai yra jungiami žvaigžde (su neutraliuoju laidu arba be jo), kai j ų fazinė fazinė vardinė vardinė į tampa tampa yra lygi tinklo fazinei į tampai. tampai. Sujungus imtuvą imtuvą žvaigžde su neutraliuoju laidu (žr. 20 pav., c), kiekvienai jo fazei tenka tinklo fazinė fazinės į tampos tampos U A , U B , U C . Juo teka fazinė fazin ės srovė srovės: I A , I B , I C , kurios tuo pač pačiu yra ir linijinė linijinės.
20 pav. Sutartinė Sutartinės teigiamos linijinių linijinių bei bei fazinių fazinių srovi srovių ų ir ir į į tampų tampų kryptys. kryptys. fazės yra vienodos, todė tod ėl jų jų kompleksin kompleksinėės varžos lygios: Simetrinis imtuvas. Jo visos fazė Z A = Z B = Z C = Z
Taikydami Omo dė dėsnį snį : I A =
U A Z
; I B =
U B Z
; I C =
U C Z
.
2.11
Prisiminę Prisiminę fazini fazinių ų į į tampų tampų išraiškas, išraiškas, gauname: I A =
U f Z
; I B =
U f Z
30
; I C =
U f Z
.
Gavome, kad visos fazinė fazinės srovė srovės moduliais yra lygios, todė tod ėl žvaigžde sujungto simetrinio imtuvo: IA = IB = IC = Iƒ = Il =
U f Z
.
2.12
Pritaik ę ę mazgui N I Kirchhofo dė d ėsnį snį neutraliojo laido srovei apskaič apskai čiuoti, iš vektorinė vektorinės diagramos gauname: I N = I A + I B + I C = 0
2.13
Kitaip tariant, kiekvienu laiko momentu fazinių fazini ų srovių srovių suma lygi, nuliui, todė tod ėl žvaigžde sujungto simetrinio imtuvo neutraliuoju laidu srovė srov ė neteka. Simetriniam imtuvui neutralusis laidas nereikalingas, todė todėl toks imtuvas jungiamas žvaigžde be neutraliojo laido. Tokios simetrinė simetrinės trifazė trifazės grandinė grandinės privalumas, lyginant su vienfaze, akivaizdus. Į vienfazį vienfazį tinklą tinklą tris tris šio imtuvo fazes tektų tekt ų jungti jungti šešiais laidais, kai trifazei grandinei pakanka trijų trij ų tokio tokio pat skerspjū skerspjūvio laidų laidų . Kaip tik dė dėl to visi trifaziai imtuvai (varikliai, kaitinimo krosnys ir kt.) yra gaminami simetriniai. nesimetrinį imtuvą imtuvą žvaigžde su neutraliuoju laidu, Nesimetrinis imtuvas. Sujungus nesimetrinį kiekvienai jo fazei tenka fazinė fazin ės į tampos tampos U A , U B , U C . Tarkime, kad dvi imtuvo fazė faz ės yra aktyvaus-induktyvaus, o treč tre čioji aktyvaus-talpinio pobū pobūdžio: φA > 0; φB > 0; φC < 0 (21 pav., a) Fazinė Fazinės srovė srovės: I A =
U A Z A
; I B =
U B Z B
; I C =
U C Z C
.
Neutraliuoju laidu teka srovė srovė, kurią kurią galima apskaič apskaičiuoti analiziškai arba sudaryti I N vektorių vektorių grafiškai. grafiškai. I N = I A + I B + I C
2.14
Trifazis nesimetrinis imtuvas susidaro tuo atveju, kai 5 trifaz į tinkl į tinklą ą yra yra jungiami nevienodi vienfaziai imtuvai. Praktiškai visada stengiamasi vis ų trijų trijų fazių fazių apkrovą apkrovą suvienodinti ar taip paskirstyti, kad neutraliuoju laidu tek ėtų kuo silpnesnė silpnesnė srovė srovė. Praktiškai neutraliuoju laidu dažniausiai teka srovė srovė, silpnesnė silpnesnė už linijines sroves, todė tod ėl neutraliojo laido skerspjū skerspj ūvis parenkamas mažesnis negu keturlaidė keturlaid ės grandinė grandinės linijinių linijinių laid laidų ų . Neutraliojo laido paskirtis. Neutralusis laidas jungia šaltinio ir imtuvo neutraliuosius mazgus. Kai imtuvas yra simetrinis, neutralusis laidas nereikalingas: juo srov ė neteka, neutralių neutralių jų jų mazgų mazgų potencialai potencialai yra lygū lyg ūs. Kai imtuvas yra nesimetrinis ir neutraliuoju laidu teka srov ė, imtuvo neutraliojo mazgo potencialas tampa (jei nepaisome neutraliojo laido varžos) lygus šaltinio neutraliojo mazgo potencialui. Taigi neutraliojo laido dė dėka kiekvienos imtuvo fazė faz ės į tampa tampa lygi tinklo fazinei į tampai. tampai. Nutraukus nesimetrinio imtuvo neutralų neutral ų jį jį laidą laidą , tarp imtuvo ir šaltinio neutralių neutrali ų jų jų mazgų mazgų atsiranda į tampa tampa U N , kurios sutartinė sutartin ė teigiama kryptis yra tokia pat kaip neutraliojo laido srov ės, t. y. iš imtuvo į šaltin į šaltinį į . Atsijungus neutraliajam laidui, kiekvienai nesimetrinio imtuvo fazei tenka kitokia į tampa, tampa, nors tinklo fazinė fazinės į tampos tampos išlieka simetriškos. Imtuvo fazinė fazin ės į tampos tampos gali bū b ūti didesnė didesnės ar mažesnė mažesnės už tinklo, taigi ir už vardines imtuvo į tampas. tampas. Tokie reiškiniai vyksta keturlaidė keturlaid ė je 31
grandinė grandinė je, kai dėl .oksidacijos ar kitų kit ų priežasč priežasčių pablogė pablogė ja neutraliojo laido prijungimo kontaktai arba jis atjungiamas. Toks režimas imtuvui netinkamas, todė tod ėl nesimetriniam imtuvui neutraliojo laido atjungti negalima. Kad keturlaidė keturlaid ės grandinė grandinės neutralusis laidas nebū nebūtų atjungtas, jame nemontuojami nei jungikliai, nei saugikliai.
2.3.3. Trikampiu sujungt ų imtuvų grandinės Trifaziai imtuvai jungiami trikampiu (žr. 20 pav., d), kai j ų kiekvienos ų kiekvienos fazė fazės vardinė vardinė į tampa tampa yra lygi tinklo linijinei į tampai. tampai. Kiekviena imtuvo fazė faz ė jungiama tarp dviejų dviej ų linijini linijinių ų laid laidų ų , todė todėl imtuvo fazinė fazinės į tampos tampos yra lygios tinklo linijinė linijinėms- U AB , U BC , U CA . Imtuvo fazėmis teka fazinė fazinės srovė srovės I AB , I BC , I CA , o linijiniais laidais- linijinė linijinės I A , I B , I C . Fazinė Fazinės srovė srovės apskaič apskaičiuojamos, taikant kiekvienai fazei Omo dė d ėsnį snį : I AB =
U AB Z AB
; I BC =
U BC Z BC
; I CA =
U CA Z CA
.
Iš šaltinio į trikampiu sujungtą sujungtą imtuvą imtuvą teka trys linijinė linijinės srovė srovės, kurių kurių momentinių momentinių ver čių suma kiekvienu laiko momentu yra lygi nuliui. Simetrinis imtuvas. Jo visos fazė faz ės vienodos, todė tod ėl ir jų jų pilnosios pilnosios varžos yra lygios: ZAB = ZBC = ZCA = Z
2.15
Fazinė Fazinės srovė srovės: U I AB = AB ; Z
U I BC = BC ; Z
I CA =
U CA Z
.
Trikampiu sujungto simetrinio imtuvo fazinių fazini ų srovi srovių ų efektin efektinėės vertė vertės yra lygios: IAB = IBC = ICA = Iƒ =
U f Z
.
2.16
o kiekvienos fazinė fazin ės srovė srovės fazė fazė linijinių linijinių į į tampų tampų U AB , U BC , U CA atžvilgiu priklauso nuo imtuvo pobū pobūdžio. Linijines sroves galima apskaič apskaičiuoti analiziškai, bet paprasč papras čiau ir vaizdžiau jų jų vektorius sudaryti grafiškai. Sujungę Sujung ę visų visų fazinių fazinių srovių srovių vektorių vektorių viršū viršūnes, atliekame grafinius veiksmus su vektoriais, kurie analiziškai užrašyti lygybė lygyb ėse, ir gauname linijinių linijini ų srovių srovių trikampį trikampį . Kiekvienos linijinė linijinės srovė srovės vektoriaus kryptis turi bū b ūti tokia, kad mazgams A, B ir C b ūtų teisingos lygybė lygybės. Nesunku į sitikinti, sitikinti, kad visų visų simetrinio simetrinio imtuvo linijinių linijini ų srovi srovių ų efektin efektinėės vertė vertės yra lygios IA = IB = IC = Il. Iš vektorinė vektorinės diagramos: I l = 3 I f
2.17
Matome, kad linijinių linijinių srovių srovių vektorių vektorių ilgiai yra lygū lygūs, o jų jų vektorinė vektorinė suma lygi nuliui. Tai reiškia, kad simetrinio imtuvo linijinė linijin ės srovė srovės yra lygios, ir skiriasi 120° fazė faz ėmis. Linijinė Linijinės srovė srovės atsilieka 30° faze nuo fazinių fazini ų srovi srovių ų : I A nuo I AB , I B nuo I BC , I C nuo I CA . 32
Nesimetrinis imtuvas. Tarkime, kad imtuvo fazi f azių ų varžos yra skirtingos. Tada ir srovė srovės bus skirtingos: I AB =
U l Z AB
; I BC =
U l Z BC
I CA =
;
U l Z CA
.
Kaip matome, kiekviena imtuvo faze teka į vairaus vairaus stiprumo fazinė fazinė srovė srovė. Jos yra tokių tokių fazių fazių : I AB atsilieka nuo U AB , faze φAB; I BC ir I CA pralenkia į tampas tampas U B ir U CA fazė fazėmis φBC ir φ ir φCA. Sujungę Sujungę srovių srovių I AB , I BC ir I CA vektorių vektorių viršū viršūnes, gauname linijinių linijinių srovių srovių I A , I B ir jų efektinė efektinės vertė vertės ir fazė fazės priklauso nuo imtuvo parametr ų ų, bet jų jų I C vektorius. Matome, kad jų momentinių momentinių ver ver čių suma ų suma kiekvienu laiko momentu lygi nuliui. Nesimetrinis imtuvas i mtuvas dažniausiai gaunamas tuo atveju, kai į vair vair ūs vienfaziai imtuvai ar jų jų grupė grupės yra jungiami tarp linijinių linijinių laid laidų ų . Projektuojant tinklus, stengiamasi imtuvus paskirstyti taip, kad fazių fazių apkrovos bū būtų kuo vienodesnė vienodesnės. Tuomet visų visų linijinių linijinių srovių srovių efektinė efektinės vertė vertės mažai skiriasi, ir linijinių linijinių laid laidų ų skerspj skerspjūūvius galima parinkti vienodus.
a
21 pav. Nesimetrinio imtuvo schema
b
2.3.4. Trifazių grandinių galia imtuvo sujungimo bū būdo ( , ar Simetrinis imtuvas. Nepriklausomai nuo imtuvo P = 3Uf If cosφ cosφf ;
Q = 3Uf If sinφ sinφf ;
Kai imtuvas sujungtas žvaigžde, U f =
U l
3
S = 3Uf If
) imtu imtuvo vo gali galios os:: 2.18
; If = Il
Kai imtuvas sujungtas trikampiu, Uf = Ul; I f =
I l
. 3 Kadangi energetikoje paprastai nurodomos linijinė linijinės į tampos tampos ir srovė srovės, jų jų indeksai indeksai “l” dažnai nerašomi. Apie tai, kad į S išraišk ą turi ą turi bū būti į rašomi rašomi linijiniai dydžiai, galima spr ę ęsti s ti iš koeficiento 3: P =
3UI cosϕ ;
Q = 3UI sin ϕ ;
čia φ- imtuvo fazė fazės į tampos tampos ir srovė srovės fazių fazių skirtumas. skirtumas. 33
S = 3UI
2.19
Nesimetrinis imtuvas. Tokio imtuvo galia apskaič apskaičiuojama sudedant visų visų trij trijų ų fazi fazių ų galias: galias:
P = PA + PB + PC
2.20
Q = QA + QB + QC čia: PA = Uf IA cosφ cosφA, PB = Uf IB cosφ cosφB, PC = Uf IC cosφ cosφC, QA = Uf IA sinφ sinφA, QB = Uf IB sinφ sinφB, QC = Uf IC sinφ sinφC, kai imtuvas yra sujungtas
;
PAB = Ul IAB cosφ cosφAB, PBC = Ul IBC cosφ cosφBC, PCA = Ul ICA, QAB = Ul IAB sinφ sinφAB, QBC = Ul IBC sinφ sinφBC, QCA = Ul ICA sinφ sinφCA, kai imtuvas yra sujungtas
.
Aktyviosios galios sudedamos aritmetiškai, o reaktyviosios — algebriškai. didelę reikšmę reikšmę ne tiktai vienfazių vienfazių , bet ir trifazių trifazių grandinių grandinių Galios koeficientas. Jis turi didelę ekonomikai. Kai galios koeficientas (cosφ (cosφ) nepakankamai didelis, tenka didinti linijinių linijinių laidų laidų skerspjū skerspjūvį , šaltinių šaltinių gali galią ą . Trifazes grandinė grandinės elementai - asinchroniniai varikliai, indukcinė indukcinės kaitinimo krosnys, liuminescencinio apšvietimo į taisai, taisai, taip pat transformatoriai bei oro linijos- yra aktyvaus (φ (φ = 0). ar aktyvaus-induktyvaus pobū pobūdžio imtuvai (φ (φ > 0). Sinchroniniai varikliai, veikiantys specialiu režimu kondensatorių kondensatorių baterijos, baterijos, kabelinė kabelinės linijos yra aktyvaus-talpinio ar tik talpinio pobū pobūdžio imtuvai, nes jų jų srov srovėė pralenkia faze į tampą tampą ((φ < 0). Paprastai trifazių trifazių asinchroninių asinchroninių variklių variklių reaktyvioji galia sudaro 60 — 70 %, elektros energijos tiekimo sistemos transformatorių transformatorių — — 15—25 %, oro linijų linijų , indukcinių indukcinių krosni krosnių ų , reaktorių reaktorių , liuminescencinių liuminescencinių lemp lempų ų apšvietimo apšvietimo į renginių renginių vis visų ų kartu kartu - 5-10 % visos reaktyviosios galios. Kadangi didžiausia yra asinchroninių asinchroninių variklių variklių reaktyvioji galia, o jų jų pač pačių cosφ cosφ = 0,1-0,90 (priklausomai nuo jų jų apkrovos), apkrovos), grandinė grandinės galios koeficientui pagerinti bū būtina tobulinti technologinį technologinį procesą procesą . Reikia, kad asinchroniniai varikliai kuo trumpesnį trumpesnį laik laik ą dirbt ą dirbtų ų tuš tušččiai ar mažiau apkrauti, o, jei į manoma, manoma, netgi pakeisti mažai apkrautus (iki 0,45 P N) mažesnė mažesnės galios varikliais. Dažniausiai šios priemonė priemonės yra nepakankamos, ir reaktyviajai energijai kompensuoti yra naudojami sinchroniniai varikliai (kompensatoriai) ir kondensatorių kondensatorių baterijos. Kompensacinių Kompensacinių į renginių renginių parametrus reikia pagr į įsti s ti techniniais ekonominiais skaič skaičiavimais. Paprastai palyginti nedidelė nedidelės kompensuojamosios galios į renginiamsrenginiams- iki 10 Mvar (U = 10kV) - neracionalu naudoti sinchroninius kompensatorius. Jiems naudojamos kondensatorių kondensatorių baterijos, kurių kurių vieno elemento reaktyvioji galia yra 4-10 kvar. Kondensatorių Kondensatorių baterijos gali bū būti individualios (kiekvienam imtuvui), grupinė grupinės (imtuvų (imtuvų grupei) ir centralizuotos. Pastarosios yra į rengiamos rengiamos į monė monės cechų cechų transformatorinė transformatorinėse pastotė pastotėse ir yra efektyviausios.
Kartojimo klausimai 1. Paaiškinkite, kas tai yra: • daugiafazė daugiafazė grandinė grandinė, trifazė trifazė grandinė grandinė ir jos fazė fazė; • trifazė trifazė simetrinė simetrinė EVJ sistema; • trifazė trifazė šiašialaidė šiašialaidė, keturlaidė keturlaidė, trilaidė trilaidė grandinė grandinė; • neutralus mazgas; • linijinis laidas , neutralus laidas; • fazinė fazinė, linijinė linijinė į tampa; tampa; • fazinė fazinė, linijinė linijinė srovė srovė; • trifazis simetrinis imtuvas, trifazis nesimetrinis imtuvas. 2. Kokie trifazių trifazių grandini grandinių ų privalumai privalumai palyginti su vienfaziais? 3. Kuri iš simetrinio trifazio tinklo į tampų tampų -fazinė -fazinė ar linijinė linijinė - didesnė didesnė ir kiek kartų kartų ? Įrodykite. 34
4. Žinodami, kad tinklas trifazis ir jo į tampa tampa 220 V. Kokia šio tinklo fazinė fazinė ir linijinė linijinė į tampa? tampa? 5. Kokia plač plačiausiai Lietuvoje naudojamų naudojamų pramoninių pramoninių trifazių trifazių tinklų tinklų fazinė fazinė ir linijinė linijinė į tampa? tampa? 6. Ar reikalingas neutralusis laidas simetriniam imtuvui?
Užduotys ir papildoma veikla Apskaič Apskaičiuokite žvaigžde su neutraliuoju laidu sujungto imtuvo aktyvią aktyvią ją ją , reaktyvią reaktyvią ją ją ir pilnutinę pilnutinę galią galią , jei tinklo į tampa tampa 380V, fazinė fazinės srovė srovės IA = IB = IC = 3A ir imtuvo fazė fazės aktyvaus (A), induktyvaus (B) bei talpinio pobū pobūdžio (C). (Ats: 440W, 220var, 492VA).
35
3. SKYRIUS ELEKTRINIAI MATAVIMAI
36
3.1. ELEKTRINIŲ MATAVIMŲ SĄVOKOS, METODAI IR PRIEMON IR PRIEMONĖS TIKSLAS Supažindinti jus elektrinių elektrinių matavim matavimų ų są voka, voka, elektrinių elektrinių matavim matavimų ų metodais metodais ir priemonė priemonėmis. Matavimas yra eksperimentinis fizikinių fizikinių dydži dydžių ų vert vertėės nustatymas specialiomis techninė techninėmis priemonė priemonėmis. Įvairių vairių fizikini fizikinių ų dydži dydžių ų matavimai matavimai yra svarbiausias gamtos reiškinių reiškinių ir ir jos dė dėsnių snių pažinimo pažinimo bū būdas. Matavimai atliekami moksliškai tiriant reiškinius, be matavimų matavimų neapsieinama ir gamyboje. Nuo atliktų atliktų matavimų matavimų tikslumo priklauso mokslo ir technikos pažanga bei tobulė tobulė jimo sparta. Atliekant elektrinius matavimus, kontroliuojami ir automatizuojami technologiniai procesai, į vertinama vertinama gamybos kultū kultūra ir jos efektyvumas. techninės priemonė priemonės, kurios naudojamos elektriniams Matavimo priemonės. Tai techninė matavimams ir kurių kurių paklaidos yra normuojamos. Prie jų jų priskiriama 1) matai; 2) elektriniai matavimo prietaisai; 3) matavimo keitikliai; 4) matavimo į renginiai; renginiai; 5) matavimo informacijos sistemos. taisai, kuriais; atkuriamos tam tikros elektrinių elektrinių Elektrinių dydžių matai - tai k ūnai ar į taisai, -5 9 dydžių dydžių vert vertėės. Tiesiogiai gali bū būti atkurta elektrinė elektrinė varža (nuo 10 iki 10 Ω), induktyvumas (nuo -8 -3 8 10 iki 10H), talpa (nuo 10 iki 10 pF). EVJ matas yra specialus normalinis elementas, kurio EVJ yra 1,0186-1,1094 V. Matų Matų etalonai saugomi specialiuose metrologijos institutuose ar laboratorijose. Pagal juos gaminami pavyzdiniai matai, su kuriais sulyginami ir patikrinami darbiniai matai. Pastarieji yra naudojami praktikoje. Gali bū būti naudojami elektrinių elektrinių matų matų rinkiniai, kurių kurių atkuriamo dydžio vertė vertė keič keičiama šuoliais (rezistorių (rezistorių , induktyvumo rič ričių , kondensatorių kondensatorių rinkiniai) arba tolygiai (reostatai, induktyvumo variometrai, keič keičiamos talpos kondensatoriai). signalą paver čia Elektriniai matavimo prietaisai matuojamojo elektrinio dydžio signalą informacija, kurią kurią gali suvokti stebė stebėtojas. Pagal į vairius vairius požymius elektrinius matavimo prietaisus galima suskirstyti į kelias į kelias grupes. Pagal matavimo metodą metodą jie yra šitokie: 1) tiesioginės atskaitos (pvz., rodykliniai, skaitmeniniai prietaisai); 2) palyginamieji, kuriais (pvz., tilteliai, kompensatoriai). Pagal tai, kaip prietaisai parodo matuojamą matuojamą jį jį dyd dydį į , jie gali bū būti: 1) analoginiai, kurių kurių rodmuo tolydžiai seka matuojamojo dydžio kitimą kitimą (pvz., matuojamasis dydis tolydžiai rodomas skalė skalė je); 2) skaitmeniniai (matuojamasis dydis rodomas skaitmenimis). Be to, elektriniai matavimo prietaisai dar gali bū būti: 1) automatiniai, kai matavimai automatizuoti; 2) registruojantieji, kurie užrašo diagramos forma (savirašiai) ar atspausdina skaitmenimis (spausdinantieji) matuojamą matuojamą jį jį dyd dydį į kaip laiko funkciją funkciją ; 3) integruojantieji, kurie integruoja matuojamą matuojamą jį jį dyd dydį į pagal laik ą ą (pvz., elektros energijos skaitiklis) ar kitą kitą nepriklausomą nepriklausomą kintamą kintamą jį jį ; 4) sumuojantieji, kurie susumuoja kelis matuojamuosius dydžius (pvz., trifazis vatmetras).
3.1.1. Matavimo paklaidos ir prietaisų charakteristikos fizikinį dyd dydį į gaunamas netikslus rezultatas, t. y. susidaro Matavimo paklaidos. Matuojant fizikinį nuokrypį nuokrypį nuo nuo jo tikrosios vertė vertės. Absoliutine paklaida vadinamas nuokrypio absoliutinis didumas. ∆ = Xn – X
(3.1)
čia Xn ir X - matavimo rezultatas ir tikroji matuojamojo dydžio vertė vertė. ą ja matuojamojo dydžio Santykinė paklaida yra absoliutinis paklaidos santykis su tikr ą verte. -Ji gali bū būti išreikšta santykiniais dydžiais arba procentais: 37
δ =
∆ X
δ =
arba
∆ X
⋅100
(3.2)
svarbiausių jo charakteristik ų ų. Prietaiso tikslumo klasė. Prietaiso tikslumas yra viena svarbiausių Paklaidos, kurios matuojant gaunamos dė dėl prietaiso elementų elementų netobulumo, netobulumo, yra vadinamos prietaiso paklaidomis. Matavimo prietaisui galima apskaič apskaičiuoti absoliutinę absoliutinę ir ir santykinę santykinę paklaidas paklaidas (žr. (3-1) ir (3-2) lygybes), taip pat redukuotą redukuotą ją ją paklaid paklaidą ą : γ =
( X n − X )100 ∆ ⋅100 =
X N
(3.3)
X N
čia Xn ir X - prietaiso rodoma ir tikroji matuojamojo dydžio vertė vertė; X N — didžiausia dydžio vertė vertė, kurią kurią galima galima išmatuoti prietaisu (matavimo riba). Rodyklinio prietaiso tikslumo klasė klasė yra jo leistina redukuotoji paklaida, išreikšta procentais, kai prietaisas veikia normaliomis są są lygomis lygomis (jo padė padėtis normali, aplinkos temperatū temperatūra 20±5°C, nė nėra pašalinių pašalinių elektrini elektrinių ų ir ir magnetinių magnetinių lauk lauk ų ir ų ir t. t.). Standartas numato tokias pagrindines rodyklinių rodyklinių prietaisų prietaisų tikslumo klases: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0; 5,0. Pavyzdžiui, 0,1 tikslumo klasė klasės prietaiso redukuotoji paklaida yra: γ ≤ ± 0,1 %. Tiksliausi prietaisai (0,05- 0,2 klasė klasė) naudojami kitiems prietaisams tikrinti ir mokslo tiriamiesiems darbams. Vidutinio tikslumo (0,5; 1,0 klasė klasė) prietaisai skirti tikslesniems gamybiniams matavimams, o visi mažiau tikslū tikslūs taikytini matuojamų matuojamų jų jų dydžių dydžių pramoninei kontrolei. Prietaisų charakteristikos ir ženklai skalėse. Viena iš svarbiausių svarbiausių prietaiso prietaiso charakteristik ų ų yra jo tikslumo klasė klasė. Ženklais prietaisų prietaisų skalė skalėse nurodomos ir kitokios jų jų charakteristikos. Vienas svarbiausių svarbiausių ženklų ženklų yra yra raide ar žodžiu užrašomas prietaiso pavadinimas arba matuojamojo dydžio ar jo vieneto ženklas: ampermetras, voltmetras, fazometras, dažniamatis arba A, V, φ, Hz ir t. t. Be to, pač pačioje skalė skalė je arba greta gnybtų gnybtų užrašoma užrašoma prietaiso matavimo riba — didžiausia tuo prietaisu išmatuojamo dydžio vertė vertė: 10A, 1A, 300V ir t. t. Prietaiso skalė skalė je nurodoma ir jo matuoklio sistema (1 lentelė lentelė), nuo kurios priklauso daugelis prietaiso savybių savybių ir ir matavimų matavimų galimyb galimybėės. 1 lentelė lentelė Tiesioginė Tiesioginės atskaitos prietaisų prietaisų į į vairių vairių sistem sistemų ų matuokli matuoklių ų ženklai ženklai Ženklas
Matuoklis Magnetoelektrinis Magnetoelektrinis logometras Elektromagnetinis Elektrodinaminis Ferodinaminis Indukcinis Elektrostatinis
38
Magnetoelektrinis su lygintuviniu keitikliu Magnetoelektrinis su elektroniniu keitikliu (su stiprintuvu) Magnetoelektrinis su termoelektriniu (neizoliuotu) keitikliu Ant prietaiso paprastai dar užrašomi tokie ženklai: kokiai srovei matuoti skirtas prietaisas, jo tikslumo klasė klasė, normali darbo padė padėtis, kokiai į tampai tampai išbandyta prietaiso izoliacija, kokiam dažniui skirtas prietaisas, gali bū būti nurodyta prietaiso vidinė vidinė aktyvioji varža ir induktyvumas, prietaiso tipas, gamybos metai, gamyklinis numeris ir kiti (2 lentelė lentelė). 2 lentelė lentelė Kai kurie prietaisų prietaisų skali skalių ų sutartiniai sutartiniai ženklai Ženklas
0,5
Jo reikšmė reikšmė Nuolatinė Nuolatinė srovė srovė Kintamoji srovė srovė Nuolatinė Nuolatinė ir kintamoji srovė srovė Trifazė Trifazė srovė srovė Tikslumo klasė klasė, pvz.: 0,5 Darbo padė padėtis vertikali Darbo padė padėtis horizontali Magnetinis ekranas Izoliacija išbandyta 2kV Įžeminimo gnybtas Korektorius
Kartojimo klausimai 1. Paaiškinkite, kas tai yra: • matavimas, matavimo priemonė priemonė; • absoliutinė absoliutinė, santykinė santykinė, redukuota paklaida; • tikslumo klasė klasė; 2. Kokie yra svarbiausi matavimo prietaiso skalė skalės ženklai?
Užduotys ir papildoma veikla Ampermetras rodo 15A srovę srovę . Žinodami, kad jo absoliutinė absoliutinė paklaida yra +0,05, apskaič apskaičiuokite santykinę santykinę matavimo matavimo paklaidą paklaidą ir ir tikr ą ą ją j ą matuojamosios matuojamosios srovė srovės vertę vertę .
39
3.2. TIESIOGINĖS ATSKAITOS PRIETAISŲ MATUOKLIAI TIKSLAS Šio skyriaus tikslas supažindinti su tiesiogin tiesioginėės atskaitos prietaisų prietaisų matuoklių matuoklių konstrukcija, veikimo principais, privalumais ir tr ūkumais. Išstudijavę Išstudijavę ššį skyri į skyrių ų , tur ėtume gebė gebėti paaiškinti: • matuoklių matuoklių klasifikacij klasifikaciją ą ; • matuoklių matuoklių konstrukcij konstrukciją ą ; • matuoklių matuoklių veikimo veikimo principus; • matuoklių matuoklių privalumus privalumus ir tr ūkumus; • oscilografo veikimo principą principą . 3.2.1. Tiesioginės atskaitos prietaisų bendrieji mazgai Daugumos elektromechaninių elektromechaninių prietaisų prietaisų mazgai ir elementai yra panašios funkcinė funkcinės, paskirties. Są lygiškai lygiškai juos bū būtų galima suskirstyti į tris dalis: 1) keitiklį keitiklį ; 2) matuoklį matuoklį ; 3) likusias pagalbines dalis, kurios kurios daugelio tiesioginė tiesioginės atskaitos prietaisų prietaisų yra yra panašios. Keitikliai naudojami, kai matuojamojo dydžio signalas matuokliui tiesiogiai netinka. Tai papildomi nuoseklieji rezistoriai, lygiagretieji rezistoriai (šuntai), lygintuvai, srovės ar į tampos tampos transformatoriai, į tampos tampos dalytuvai ir kiti panašū panašūs į taisai. taisai. Jie gali bū būti pač pačiame prietaise arba papildomai į jungti į prietaiso į prietaiso grandinę grandinę . Kai matuoklis reaguoja tiesiogiai į matuojam į matuojamą ą jį jį dyd dydį į , jų jų gali gali ir nebū nebūti. kurių yra į vairių vairių matavimo sistemų sistemų pakeič pakeičia elektrinį elektrinį signalą signalą mechaniniu Matuokliai, kurių sukuria sukimo momentą momentą . Viena iš likusių likusių dalių dalių yra atoveikio sistema, sukurianti priešinį priešinį momentą momentą mechaninė mechaninėmis priemonė priemonėmis — spyruoklė spyruoklėmis, atotampomis arba elektromechaniniu jė jėgų poveikiu. Kai atoveikio momentą momentą sukuria sukuria spyruoklė spyruoklės, jis yra proporcingas matuoklio judamosios dalies posū posūkio kampui: MC = K α K α
(3.4)
čia K = const - to paties prietaiso pastovus koeficientas. Spyruoklė Spyruoklės laiko prietaiso rodyklę rodyklę ties nuline žyme, kai nė nėra įė jimo signalo. Naudojant atotampas, prietaisai jautresni, nes nė nėra guolių guolių trinties. trinties. mechaninė arba šviesino rodyklė rodyklė ir skalė skalė. Atskaitos įtaisą (22 pav.) dažniausiai sudaro mechaninė Atstumas tarp dviejų dviejų skal skalėės žymių žymių yra vadinamas padalą padalą . Skalė Skalės diapazonas yra skalė skalės vertė vertės nuo jos pirmutinė pirmutinės iki paskutinė paskutinės žymė žymės. Matavimo diapazonas yra skalė skalės dalis, kuriai prietaiso tikslumas atitinka jo tikslumo klasę klasę . Kai skalė skalė tolygi, šie diapazonai paprastai sutampa. Kai skalė skalė netolygi, matavimo diapazonas paprastai suženklinamas taškais. Kad bū būtų tikslesn ų tikslesnėė atskaita mechaninių mechaninių rodykli rodyklių ų galai galai daromi siauri, o po skale į tvirtinimas tvirtinimas siauras veidrodė veidrodėlis.
22 pav. Prietaisų Prietaisų atskaitos į taisai: taisai: a, b, c- su mechanine rodykle; dveidrodė veidrodėlio paskirtis; e- su šviesine rodykle.
40
3.2.2. Tiesioginės atskaitos prietais ų matuokliai Magnetoelektrinis matuoklis. Jo veikimo principas pagristas tuo, kad nuolatiniame magnetiniame lauke esantį esantį laidinink ą ą, kuriuo teka srovė srovė, veikia elektromagnetinė elektromagnetinė jėga. Vienalyč Vienalyčiame nuolatiniame magnetiniame lauke yra lengvas, suvyniotas iš plono izoliuoto laido r ėmelis (23 pav.).
23 pav. Magnetoelektrinis matuoklis su nejudanč nejudančiu magnetu. Magnetoelektrinė Magnetoelektrinės sistemos prietaiso skalė skalės lygtis yra tiesinė tiesinė, todė todėl prietaiso skalė skalė yra tolygi. Sukimo momento kryptis priklauso nuo r ėmelio srovė srovės krypties. Kadangi rodyklinio prietaiso inercija didelė didelė, tai į jungus jį jį į į kintamosios kintamosios srovė srovės tinklą tinklą , jo matuoklis nespė nespė ja sekti srovė srovės kitimo. Magnetoelektrinio matuoklio konstrukcija gali bū būti ir šiek tiek kitokia. Svarbiausi jų jų privalumai: 1) tolygi skalė skalė; 2) jautrumas (stiprus magnetinis laukas, judamoji dalis lengva); 3) tikslumas (nuolatinis magnetinis laukas, todė todėl nėra nuostolių nuostolių magnetikuose); 4) nejautrumas pašaliniams magnetiniams laukams laukams (stiprus savasis). savasis). Tr ūkumai; 1) rodykliniai prietaisai tinka tik nuolatinei srovei matuoti; 2) jautr ūs perkrovai (srovė (srovė teka į r į r ėmelį melį spyruokl spyruoklėėmis ar atotampomis); 3) gana brangū brangūs ir jų jų konstrukcija konstrukcija sudė sudėtinga. Dėl savo ger ų ų jų j ų savybių savybių magnetoelektrinis matuoklis naudojamas nuolatinė nuolatinės srovė srovės ampermetruose, voltmetruose, ommetruose, o panaudojus keitiklį keitiklį , ir kintamosios srovė srovės matavimo prietaisuose. Dė Dėl didelio jautrumo magnetoelektrinė magnetoelektrinės sistemos matuokliai taikomi galvanometruose, kur yra labai sumažinamas atoveikio mechaninis momentas, o atskaitai naudojama šviesinę šviesinę rodykl rodyklėė. Elektromagnetinis Elektromagnetinis matuoklis. Dvi jo šiek tiek skirtingos konstrukcijos parodytos 24 pav. Tekant srovei nejudama stač stačiakampio skerspjū skerspjūvio rite, atsiranda elektromagnetinė elektromagnetinės jėgos. Jos į traukia traukia minkštamagnetė minkštamagnetės medžiagos lapelį lapelį , į siaur ą ą ritė ritės plyšį plyšį . Gali bū būti cilindrinė cilindrinė ritė ritė. Jos magnetinis laukas į magnetina, magnetina, viduje esanč esančias cilindro išpjovas: judamą judamą ją ją (1) ir nejudamą nejudamą ją ją (2). Tarp jų jų vienvardžių vienvardžių magnetinių magnetinių polių polių atsiranda stū stūmos jė jėgos, judamoji prietaiso dalis pasisuka. Permalojaus cilindras apsaugo ritė ritės vidų vidų nuo nuo pašalinių pašalinių magnetini magnetinių ų lauk lauk ų į ų į takos. takos.
41
24 pav. Elektromagnetinis matuoklis su plokšč plokščia stač stačiakampio skerspjū skerspjūvio (a) ir cilindrine (b) rite (1- judamoji ir 2- nejudamoji feromagnetinė feromagnetinė cilindro išpjova) Elektromagnetiniai matuokliai geri tuo, kad jie yra: 1) paprasti ir pigū pigūs (nesudė (nesudėtingi pagaminti); 2) nejautr ūs perkrovoms (srovė (srovė į rit į ritę ę teka teka tiesiogiai, o ne spyruoklė spyruoklėmis); 3) gali matuoti nuolatinę nuolatinę ir ir kintamą kintamą ją ją srov srovę ę (efektin (efektinę ę vert vertę ę ). ). Svarbiausi jų jų tr ūkumai: 1) netiesinė netiesinė skalė skalė; 2) mažiau tikslū tikslūs (feromagnetinė (feromagnetinė je šerdelė šerdelė je gaunama liktinė liktinė indukcija, nuostoliai dė dėl histerezė histerezės ir sū sūkurinių kurinių srovi srovių ų ); ); 3) nelabai jautr ūs (srautas silpnas, nes magnetinio lauko linijos užsidaro oru). Gaminami nuolatinė nuolatinės ir kintamosios srovė srovės elektromagnetiniai ampermetrai ir voltmetrai. Elektrodinaminį matuoklį matuoklį sudaro sudaro dvi ritė ritės: Elektrodinaminis ir ferodinaminis matuoklis. Elektrodinaminį nejudamoji ir jos viduje esanti judamoji (25 pav.). Veikimo principą principą galima galima paaiškinti abiejų abiejų ri riččių magnetinių magnetinių lauk lauk ų s ų są veika. veika. Pirmą Pirmą ja rite teka srovė srovė i1 Jos sukurtame magnetiniame lauke yra antroji ritė ritė, kuria teka srovė srovė i2, todė todėl antrosios ritė ritės laidininkus veikia elektromagnetinė elektromagnetinės jėgos F (jė (jėgų kryptys pažymė pažymėtos pagal kairiosios rankos taisyklę taisyklę ). ).
25 pav. Elektrodinaminis matuoklis: a- erdvinis vaizdas ir b- pjū pjūvis. 42
Elektrodinaminio matuoklio gerosios savybė savybės yra šios 1) tinka matuoti ir nuolatinei, ir kintamajai srovei (efektinei vertei); 2) tikslus (nė (nėra feromagnetik ų ų). ) . Tr ūkumai: 1) ampermetr ų ų ir voltmetr ų ų skalė skalė kvadratinė kvadratinė; 2) jautrus perkrovoms (srovė (srovė teka spyruoklė spyruoklėmis); 3) sudė sudėtinga konstrukcija; 4) magnetinis laukas silpnas, todė todėl nelabai jautrus ir didelę didelę į tak tak ą ą turi pašaliniai magnetiniai laukai. Gaminami elektrodinaminiai ampermetrai (ritė (ritės jungiamos lygiagreč lygiagrečiai), voltmetrai (ritė (ritės jungiamos nuosekliai) nuosekliai) ir aktyviosios bei reaktyviosios reaktyviosios galios matuokliai - vatmetras vatmetras bei varmetras. (26 pav.) skiriasi nuo elektrodinaminio tuo, kad jo nejudamosios Ferodinaminis matuoklis (26 pav.) ritė ritės magnetinis srautas užsidaro magnetolaidžiu. Magnetinis srautas yra stipresnis negu elektrodinaminio matuoklio, todė todėl ferodinaminis matuoklis jautresnis, jo sukimo momentas didesnis (dė (dėl to feromagnetinė feromagnetinės sistemos matuoklis dažnai naudojamas savirašiuose prietaisuose). Antra vertus, dė dėl feromagnetinio magnetolaidžio jo tikslumas mažesnis (netiesinė (netiesinė priklausomybė priklausomybė B = ƒ(i1), yra magnetiniai nuostoliai, liktinė liktinė indukcija).
26 pav. Ferodinaminis matuoklis. Jį sudaro sudaro du elektromagnetai (27 pav.) ir tarp jų jų esantis esantis nemagnetinis Indukcinis matuoklis . Jį (dažniausiai aliuminio) diskas - judamoji matuoklio dalis. Kai abiejų abiejų elektromagnetų elektromagnetų ritė ritėmis teka kintamosios srovė srovės, sukuriami du magnetiniai srautai: Ф1 (t) ir Ф ir Ф2 (t). Verdami disk ą ą, jie indukuoja diske sū sūkurines EVJ, todė todėl jame teka sū sūkurinė kurinės srovė srovės i1F(t) ir i2F (t). Į disk ą ą galime žiū žiūr ėti kaip į laidinink ą ą, kuriuo: 1) teka srovė srovė i1F ir jis yra antrojo elektromagneto magnetiniame lauke ir 2) teka srovė srovė i2f ir jis yra pirmojo elektromagneto magnetiniame lauke. Dė Dėl to disk ą ą veikia elektromagnetinė elektromagnetinės jė jėgos F 1 ir F 2 sudarydamos sukimo momentą momentą . 27 pav., b parodytas b parodytas disko vaizdas iš viršaus, magnetinių magnetinių srautų srautų Ф1 ir Ф ir Ф2 kryptys, taip pat indukuotų indukuotų sūkurinių kurinių srovių srovių kryptys. Elektromagnetinių Elektromagnetinių jėgų kryptys nustatytos pagal kairiosios rankos taisyklę taisyklę . 27 pav. Indukcinio matuoklio bendras vaizdas (a) ir disko vaizdas iš viršaus: b- ties pagrindiniais elektromagnetais; c- ties nuolatiniu atoveikio magnetu.
43
3.2.3. Elektroniniai matavimo prietaisai Šiuose prietaisuose yra naudojami į vair vair ūs matuojamojo elektrinio signalo keitikliai elektroniniai mazgai: lygintuvai, stiprintuvai, multivibratoriai, taip pat impulsų impulsų generatoriai, moduliatoriai, dešifratoriai, ir kitokie specialū specialūs blokai. Išnagrinė Išnagrinėkime kai kuriuos plač plačiausiai naudojamus elektroninius matavimo prietaisus. Lygintuviniai prietaisai. Jie dar vadinami detektoriniais. Juose yra tikslus ir jautrus magnetoelektrinis matuoklis su keitikliu- lygintuvu, kuris pakeič pakeičia matuojamą matuojamą ją ją kintamą kintamą ją ją srovę srovę nuolatine. Dažniausiai naudojamas dvipusio lyginimo lygintuvas (28 pav.), (28 pav.), kurio išlyginta vidutinė vidutinė srovė srovės vertė vertė yra dvigubai didesnė didesnė negu vienpusio lyginimo.
28 pav. Magnetoelektrinio matuoklio ir lygintuvo su transformatoriaus vidurine atšaka (a) bei tiltelinio lygintuvo (b, c) jungimo schema.
29 pav. Universalaus daugiaribio lygintuvinio prietaiso skalė skalė ir matavimo ribų ribų perjungiklis. perjungiklis.
Patogū Patogūs yra universalū universalūs ir daugiaribiai lygintuviniai prietaisai nuolatinei ir kintamajai 50Hz10kHz srovei bei į tampai, tampai, taip pat varžai ir talpai matuoti (29 pav.). Tai į vair vair ūs ampervoltommetrai, kurių kurių matavimo matavimo ribos keič keičiamos papildomais rezistoriais. Tokių Tokių universali universalių ų prietais prietaisų ų tikslumas tikslumas yra nedidelis (klasė (klasės 1,0 - 2,5). būti nuolatinė nuolatinės srovė srovės, kintamosios Elektroninis voltmetras. Elektroniniai voltmetrai gali bū srovė srovės, impulsiniai, universalū universalūs. Svarbiausios jų jų dalys yra dvi: magnetoelektrinis (reč (rečiau elektrostatinis) matuoklis ir keitiklis -elektroninis stiprintuvas, Paprasč Paprasčiausią iausią nuolatinė nuolatinės srovė srovės elektroninį elektroninį voltmetr ą ą sudaro į tampos tampos lygintuvas matavimo riboms praplė praplėsti (jis sumažina matuojamą matuojamą ją ją į tampą tampą n kartų kartų ), ), nuolatinė nuolatinės srovė srovės stiprintuvas su maitinimo bloku MB ir jautrus bei tikslus magnetoeletrinis matuoklis (dažniausiai 50- 100 (µA mikroampermetras). Svarbiausias elektroninių elektroninių voltmetr ų ų privalumas yra didelė didelė jų įė jimo varža 105 – 106Ω. Jie jautr ūs, todė todėl galima matuoti mažas į tampas tampas (kelis mikrovoltus) ir praktiškai jie energijos nevartoja. Jais galima matuoti kintamą kintamą sias sias 20Hz- 200MHz dažnio į tampas. tampas. Svarbiausi jų jų tr ūkumai yra sudėėtinga schema ir kol kas dar palyginti nedidelis matavimų sud matavimų tikslumas tikslumas (tikslumo klasė klasė dažniausiainuo 0,5 iki 2,5). Sparti elektronikos mokslo ir technologijos pažanga leidžia tik ėtis, kad greitu laiku elektroniniai prietaisai taps paprastesni ir tikslesni. Elektroniniai voltmetrai gali bū būti taikomi ir srovė srovėms matuoti Tuo tikslu į grandinę grandinę į jungiamas mažos varžos etaloninis rezistorius, kuriuo teka matuojamoji srovė srovė. Voltmetru matuojama rezistoriaus į tampa, tampa, o voltmetro skalę skalę sugradavus sugradavus srovė srovės matavimo vienetais, jis tampa 44
ampermetru. Dažnai etaloninis rezistorius yra pač pačiame prietaise, kuris tampa ampermetruvoltmetru. būti stebimi ir matuojami Elektroninis oscilografas. Šio elektroninio prietaiso ekrane gali bū į vair vair ūs elektrinių elektrinių signal signalų ų parametrai. parametrai. Svarbiausia elektroninio oscilografo dalis yra elektroninis vamzdis. Paprastai tiriamasis pavyzdžiui, sinusinis, signalas uy (t), prijungiamas prie vertikalaus kreipimo plokšč plokščių . Jis suteikia spinduliui vertikalų vertikalų judesį judesį . Prie horizontalaus kreipimo plokštelių plokštelių prijungiamas signalas ux (t) iš pjū pjūklinė klinės į tampos tampos generatoriaus. Jo į tampa tampa tiesiškai didė didė ja iki tam tikros vertė vertės, po to staiga sumažė sumažė ja iki nulio. Tokio jos periodiško kitimo dažnį dažnį galima reguliuoti, o kitimo pradžią pradžią galima sinchronizuoti su norimu tiriamojo signalo kitimo momentu. Jeigu bū būtų prijungtas tiktai tiriamasis signalas, o pjū pjūklinė klinės į tampos tampos nebū nebūtų , spindulio pė pėdsakas ekrane judė judėtų vertikaliai. Dė Dėl regos inercijos, taip pat dė dėl to, kad ekrano liuminoforui bū būdingas pošvytis, ekrane matytume vertikalų vertikalų švytintį švytintį br ūkšn kšnį į . Jei nebū nebūtų tiriamojo signalo, dė dėl pjū pjūklinė klinės į tampos tampos poveikio spindulys lė lėtai slinktų slinktų iš kair ės į - dešinę dešinę ir staiga gr į įžtų ž tų atgal. Esant pakankamam dažniui, šių šių judesi judesių ų nematytume, nematytume, ir bū būtų matomas ų matomas tik horizontalus švytintis br ūkšnys. Kai tiriamasis ir pjū pjūklinė klinės į tampos tampos signalas veikia kartu, spindulio pė pėdsako padė padėtis ekrane nusakoma dviem koordinatė koordinatėmis. Ordinatė Ordinatė yra tiriamojo signalo stiprumas, o abscisė abscisė- pjū pjūklinė klinės į tampos tampos didumas. Tarkime, kad abu signalai sinchronizuoti ir laiko momentu t0 = 0 abu lygū lygūs nuliui. Laiko momentu t1 spindulys pakyla aukštyn, nes padidė padidė ja tiriamasis signalas ir pasislenka dešinė dešinėn, nes padidė padidė ja pjū pjūklinė klinė į tampa. tampa. Energijos matavimas. Aktyvioji ir reaktyvioji energija matuojama indukciniais skaitikliais, kurie gali bū būti vienfaziai arba dviejų dviejų ar ar trijų trijų element elementų ų trifaziai. trifaziai. į grandinę ę taip taip (30 pav.), kad jo srovė srovės Vienfazis aktyviosios energijos skaitiklis jungiamas į grandin rite (jos varža maža R A ≈ 0) tek ėtų apkrovos ų apkrovos srovė srovė I, o į tampos tampos ritei tektų tektų apkrovos apkrovos į tampa tampa U.
30 pav. Vienfazio aktyviosios energijos skaitiklio jungimo schema: a- principinė principinė ir b- montažinė montažinė Skaitiklio sū sūkių kių skai skaiččių fiksuoja ų fiksuoja skaič skaičiavimo mechanizmas. Paprastai jo skaitmenys iš karto rodo suvartotą suvartotą elektros elektros energiją energiją kilovatvaland kilovatvalandėėmis. Trifazėse grandinėse aktyvioji ir reaktyvioji elektros energija matuojama trifaziais skaitikliais, kurių kurių judamosios judamosios dalies mechaninis momentas yra lygus dviejų dviejų ar ar trijų trijų judam judamų ų jų jų dali dalių ų mechaninių mechaninių momentų momentų algebrinei sumai. Skaitiklių Skaitiklių jungimo schemos yra tokios pat kaip vatmetr ų ų (31 pav.). Kintamosios srovė srovės ir į tampos tampos rič ričių matavimo ribas galima praplė praplėsti matavimo transformatoriais.
45
a) b) 31 pav. Aktyviosios elektros skaitiklių skaitiklių montažinė montažinės jungimo schemos: a - trilaidė trilaidė je ir b – keturlaidė keturlaidė je trifazė trifazė je sistemoje.
Kartojimo klausimai 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
Paaiškinkite kaip veikia magnetoelektrinis matuoklis? Paaiškinkite kaip veikia eletromagnetinis matuoklis? Paaiškinkite kaip veikia elektrodinaminis matuoklis? Paaiškinkite kaip veikia ferodinaminis matuoklis? Paaiškinkite kaip veikia indukcinis matuoklis? Kokie yra magnetoelektrinio matuoklio privalumai ir tr ūkumai? Kokie yra elektromagnetinio matuoklio privalumai ir tr ūkumai? Kokie yra elektrodinaminio matuoklio privalumai ir tr ūkumai?
Užduotys ir papildoma veikla Išsiaiškinkite kokio tipo matuokliai naudojami automobiliuose.
46
3.3. ELEKTRINIŲ DYDŽIŲ MATAVIMAS TIKSLAS Supažindinti su dažniausiai pasitaikanč pasitaikančiais elektrinių elektrinių dydžių dydžių matavimo principais ir matavimo prietaisais. Išstudijavę Išstudijavę ššį skyri į skyrių ų tur tur ėtume gebė gebėti paaiškinti: • kaip matuojama srovė srovė, koks tam naudojamas matavimo prietaisas ir kaip jis jungiamas į grandinę grandinę ; • kaip matuojama į tampa, tampa, koks tam naudojamas matavimo prietaisas ir kaip jis jungiamas į grandin į grandinę ę ; • kaip matuojama varža, koks tam naudojamas prietaisas,koks yra matavimo principas • kaip matuojama grandinė grandinės galia ir koks naudojamas matavimo prietaisas. Įtampa, srovė srovės stipris ir varža - tai trys elektrinių elektrinių grandinių grandinių parametrai, kurie dažniausiai matuojami derinant elektrinius į renginius. renginius. Kiti elektrinių elektrinių grandinių grandinių parametrai, pavyzdžiui, grandinė grandinės galia, jos induktyvumas ar talpa, šiuo požiū požiūriu yra mažiau svarbus. Minė Minėtiems parametrams matuoti naudojami specialū specialūs matavimo prietaisai: voltmetrai, ampermetrai, ommetrai, vatmetrai ir t. t. Daugelio elektrinių elektrinių matavimo matavimo prietaisų prietaisų veikimas veikimas pagr į įstas s tas srovė srovės stiprio matavimu elektrinė elektrinė je grandinė grandinė je. Taigi srovė srovės matuokliai, kurie yra daugelio elektrinių elektrinių dydži dydžių ų matuokliai, matuokliai, konstruojami ampermetro bazė bazė je.
3.3.1. Srovės matuokliai Šiuo metu paplitę paplitę du pagrindiniai tiesioginio srovė srovės stiprio matavimo bū būdai: magnetoelektrinis ir elektromagnetinis. Šių Šių tip tipų ų matuokli matuoklių ų schemos schemos pateiktos 32 paveiksle.
32 pav. Srovė Srovės matuoklių matuoklių tipai: tipai: magnetoelektrinis (a) ir elektromagnetinis (b) Dėl savo tikslumo ir pakankamo atsparumo magnetoelektrinė magnetoelektrinės sistemos matuokliai yra daugelio į vairių vairių elektrinių elektrinių parametr ų ų matuoklių matuoklių pagrindinis elementas. Pač Pačios paprasč paprasčiausios konstrukcijos magnetoelektrinį magnetoelektrinį matuoklį matuoklį sudaro labai plono laido apvija, suvyniota ant lengvo aliumininio r ėmelio. Nuolatinio magneto poliai apgaubia tokią tokią ritę ritę . Aliumininis r ėmelis yra į tvirtintas tvirtintas ant ašelių ašelių , leidžianč leidžiančių sukinė sukinėtis r ėmeliu su rite laisvoje erdvė erdvė je tarp magneto polių polių . Tekanti apvija elektros srovė srovė sukuria magnetinį magnetinį lauk lauk ą ą, kuris są veikaudamas veikaudamas su nuolatinio magneto lauku, sukelia momentą momentą , priver čiantį iantį r r ėmelį melį pasisukti. pasisukti. R ėmeliui sukantis, į tempiama tempiama pasipriešinimo spyruoklė spyruoklė ir, kai spyruoklė spyruoklės jėga susilygina su elektromagnetiniu r ėmelio momentu, nusistovi
47
pusiausvyra. Taigi r ėmelio posū posūkio kampas yra proporcingas apvija tekanč tekančios srovė srovė stipriu, o prie r ėmelio pritvirtinta rodyklė rodyklė atitinkamai sugraduotoje skalė skalė je rodo šios srovė srovės stiprio vertę vertę . Kitos konstrukcijos matuokliai sudaryti iš judamos minkštos geležies inkaro, kurio dalis yra į tvirtinto tvirtinto ritė ritės viduje. Inkaras pritvirtintas prie sujungtos su ašele svirtelė svirtelės, leidžianč leidžiančios jam svyruoti pirmyn ir atgal. Prie ašelė ašelės pritaisyta rodyklė rodyklė taip pat svyruoja drauge su inkaru. Rite tekanti srovė srovė sukuria magnetinį magnetinį lauk ą ą, į traukiantį traukiantį inkar ą ą į ritė ritės vidų vidų . Inkaro į traukimo traukimo gylis priklauso nuo,ritė nuo,ritės apvija tekanč tekančios srovė srovės stiprio: Judė Judėdama su inkaru, rodyklė rodyklė specialiai graduotoje skalė skalė je rodo tekanč tekančios srovė srovės stiprio vertę vertę . Abu aptarti matavimo metodai yra tiesioginio srovė srovės stiprio matavimo metodai. Magnetoelektriniai matuokliai yra jautresni ir tikslesni už elektromagnetinius ir turi tiesinę tiesinę skalę skalę . Tač Ta čiau jų jų tr tr ūkumas yra tas, kad jie tinkami tik nuolatinei srovei matuoti. Elektromagnetiniai matuokliai yra universalū universalūs ir gali bū būti naudojam: tiek nuolatinė nuolatinės, tiek kintamosios srovė srovės grandinė grandinėse. Svarbiausias jų jų tr tr ūkumas - netiesinė netiesinė skalė skalė. Praktikoje labai paplitę paplitę magnetoelektriniai matuokliai su lygintuvais. Šis sprendimas daro magnetoelektrinius matuoklius universaliais, tinkamais matuoti nuolatinė nuolatinės ir kintamosios srovė srovės grandinė grandinėse. Srovė s matuoklio m atuoklio jungimas i grandin ę. Srovė Srovės matuoklį matuoklį reikia reikia jungti nuosekliai į šaltinio į šaltinio ir iai su šaltiniu ar apkrova. Srovė jo apkrovos grandinę grandinę . Niekada nebandykite jo jungti lygiagre č iai Srovės matuoklio varža yra labai maža, ir, prijungus jį jį prie šaltinio gnybtų gnybtų , apvija sudegtų sudegtų . Daugumos elektrinė elektrinės grandinė grandinės elementų elementų varža yra daug kartų kartų didesnė didesnė už srovė srovės matuoklio varžą varžą . Prijungus srovė srovės matuoklį matuoklį lygiagre lygiagreččiai su kuriuo nors grandinė grandinės elementu, šis elementas yra užtrumpinamas ir visa sustipr ė jusi grandinė grandinės srovė srovė, tek ėdama matuokliu, jį jį sugadina. sugadina. Kitas svarbus dalykas, kurio negalima pamiršti - nuolatinė nuolatinės srovė srovės grandinė grandinės į tampos tampos poliškumas. Kitaip tariant, reikia pasir ū pinti, kad teigiamasis matuoklio gnybtas būtų jungiamas prie teigiamojo šaltinio gnybto. Kintamosios srovė srovės grandinė grandinėse tai nesvarbu, todė todėl kintamosios srovė srovės matuoklių matuoklių gnybt gnybtų ų poliškumas poliškumas nepažymė nepažymėtas
3.3.2. Varžos matuokliai Varžos matuokliai, arba ommetrai - tai į taisai, taisai, matuojantys grandinė grandinės ar jos elementų elementų varž varžą ą . Jie naudojami nutr ūkusioms ar užtrumpintoms elektrinė elektrinėms grandinė grandinėms aptikti. Ommetr ą ą paprastai sudaro nuolatinė nuolatinės srovė srovės matuoklis, mažos galios maitinimo šaltinis ir nuosekliai sujungtų sujungtų srovę srovę ribojanč ribojančių rezistorių rezistorių rinkinys. Naudojami tik magnetoelektrinė magnetoelektrinės sistemos srovė srovės matuokliai. Maitinimo šaltinio funkcijas atlieka galvaninių galvaninių element elementų ų baterija baterija ar specialū specialūs akumuliatoriai. Ommetrai bū būna dviejų dviejų tipų tipų : nuoseklusis ir šuntinis. Naudodami nuoseklų nuoseklų jį jį ommetr ą ą, rezistorių rezistorių R R x. kurio varžą varžą norime norime išmatuoti, jungiame nuosekliai su srovė srovės matuokliu. Kai ommetras yra šuntinis, rezistorių rezistorių , kurio varžą varžą matuojame, matuojame, jungiame lygiagreč lygiagrečiai su srovė srovės matuokliu. Abiejų Abiejų ommetr ų principin ų principinėės schemos pateiktos 33 paveiksle.
33 pav. Nuoseklusis (a) ir šuntinis (b) ommetras Užtrumpinant nuosekliojo ommetro gnybtus, pasiekiama, kad matuojamojo elemento varža bū būtų lygi ų lygi nuliui. Tuo metu ampermetras rodo didžiausią didžiausią srov srovėės stiprio vertę vertę . Derinimo rezistoriumi R d galima nustatyti prietaisą prietaisą taip, kad rodyklė rodyklė nukryptų nukryptų per visą visą skalę skalę . Šitaip sukalibravus nuoseklų nuoseklų jį jį ommetr ommetr ą ą, nesunku testuoti nutr ūkusias (prietaiso rodyklė rodyklė nejuda iš vietos) ir užtrumpinta 48
(prietaiso rodyklė rodyklė nukrypsta iki galo) grandines. Tarpinė Tarpinės skalė skalės padė padėtys, sugraduotos omais, atitinka matuojamo elemento varžą varžą . Mažoms rezistorių rezistorių varžoms tiksliai matuoti geriau tinka šuntinis ommetras. Naudojant jį jį , nežinomos varžos rezistorius jungiamas lygiagreč lygiagrečiai su srovė srovės matuokliu. Taip baterijos są są lygojama lygojama grandinė grandinės srovė srovė šakojasi į dvi dalis: viena dedamoji teka matuokliu, o kita - per lygiagreč lygiagrečiai prijungtu rezistoriumi. Užtrumpinus įė jimo gnybtus, pasiekiama, kad matuokliu srovė srovė netek ėtų ir ų ir prietaiso rodyklė rodyklė nenukryptų nenukryptų . Taigi tokio prietaiso rodyklė rodyklės nulinis nuokrypis rodo trumpą trumpą jį jį testuojamos grandinė grandinės jungimą jungimą . Jei grandinė grandinė nutr ūkusi, jos varža yra be galo didelė didelė ir visa srovė srovė teka srovė srovės matuokliu. Prietaiso rodyklė rodyklė nukrypsta labiausiai, o rezistoriumi R d galima sureguliuoti prietaisą prietaisą taip, kad šis didžiausias nuokrypis atitiktų atitiktų vis visą ą skal skalę ę . Kai rezistoriaus varžą varžą reikia išmatuoti ypač ypač tiksliai, naudojami Vitstono (Wheatstone) tilteliai. Tokio tiltelio schema pateikta 34 paveiksle. Tiltelį Tiltelį sudaro sudaro keturi rombu sujungti rezistoriai. Vienas iš jų jų yra nežinomos varžos, kurią kurią reikia išmatuoti. Prie dviejų dviejų priešingų priešingų rombo viršū viršūnių nių prijungiamas maitinimo šaltinis, o prie kitų kitų dviej dviejų ų virš viršūūnių nių -- galvanometras. Galvanometro rodyklė rodyklė turi tur ėti su vidurinią vidurinią ja neutralią neutralią pad padėėtį .
34 pav. Vitstono tiltelio schema. Rezistoriaus R x varža matuojama tiltelio balanso są są lygomis. lygomis. Derinimo rezistoriumi R 3 balansas pasiekiamas, kai galvanometro grandine srovė srovė neteka ir jo rodyklė rodyklė yra vidurinė vidurinė je padė padėtyje. Tada R ⋅ R R X = − 2 3 R1
3.3.3. Elektrinės galios matavimas Remiantis nuolatinė nuolatinės srovė srovės grandinė grandinės galios išraiška P = U · I, galią galią galima apskaič apskaičiuoti išmatavus grandine tekanč tekančios srovė srovės stipr į į ir maitinimo į tampą tampą . Tač Tačiau galią galią galima matuoti ir tiesiogiai, naudojant specialius prietaisus - vatmetrus. Abiejų Abiejų matavimo matavimo bū būdų schemos ų schemos pateiktos 35 paveiksle.
35 pav. Galios matavimo elektrinė elektrinė je grandinė grandinė je schemos: a) naudojant ampermetr ą ą ir voltmetr ą ą; b) naudojant vatmetr ą ą. Vatmetro į tampos tampos gnybtai prijungiami prie šaltinio gnybtų gnybtų taip taip pat, kaip voltmetras, o srovė srovės ritė ritė jungiama į grandin į grandinę ę nuosekliai nuosekliai taip pat, kaip ampermetras. Į jungę jungę vatmetr vatmetr ą į ą į kintamosios kintamosios srovė srovės grandinę grandinę , išmatuosime tik imtuvo vartojamą vartojamą gali galią ą P: P: P = U· U· I · cosφ cosφ.
49
3.3.4. Universalieji matuokliai Kaip jau minė minė jome, trys dažniausiai matuojami elektriniai parametrai yra į tampa, tampa, srovė srovės stipris ir varža. Tač Tačiau dažnai, aptarnaujant elektrinius į renginius, renginius, bū būna nepatogu nuolat tur ėti su savimi tris skirtingus matavimo prietaisus: voltmetr ą ą, ampermetr ą ir ą ir ommetr ą ą. Siekiant išvengti šio nepatogumo, sukurti universalieji matuokliai (multimetrai). Multimetras - tai prietaisas, kuris gali bū būti panaudotas ir kaip voltmetras, ir kaip ampermetras, ir kaip ommetras. Kiekvienas iš minė minėtų parametr ų ų matuojamas, pasitelkiant jau išnagrinė išnagrinėtas schemas ir principus, tač tačiau visais matavimo atvejais naudojamas tas pats matavimo prietaisas, kurio skalė skalė sugraduota voltais, amperais ir omais. Parinkus atitinkamus derinimo rezistorius ir šuntus, suderinamos visų visų parametr ų ų matavimo ribos. Prietaiso pulte esantys perjungikliai, leidžia pasirinkti reikiamą reikiamą matavimo matavimo režimą režimą . Kai kurie multimetrai tokių tokių perjungikli perjungiklių ų neturi, tada kiekvienam parametrui matuoti į rengiami rengiami individualū individualūs prijungimo gnybtai.
3.3.5. Matavimas su multimetru Matuojant multimetru, reikia laikytis tokių tokių taisykli taisyklių ų : • Išsinagrinė Išsinagrinėti elektrinę elektrinę grandin grandinę ę , kurios parametrus reikia matuoti. • Prisijungti prietaisą prietaisą prie prie atitinkamų atitinkamų schemos schemos tašk ų ų, laikant grandinę grandinę ir ir patį patį prietais prietaisą ą . • Pirmiausia jungti jė jėgos grandinę grandinę , naudojant specialius spalvotus jungiamuosius laidus. Pastaba. Ampermetras į jungiamas montuojant jėgos grandinę grandinę . Paskui jungiamos matavimo grandinė grandinės, o galiausiai - voltmetrai. • Schemą Schemą sumontuoti sumontuoti taip, kad nebū nebūtų galima ų galima prisiliesti prie į tampą tampą turin turinččių dali ų dalių ų . • Apmastyti, kokio didžiausio stiprio srovė srovė gali tek ėti matuojamą matuojamą ja grandine. • Patikrinti, kad jungiklių jungiklių pad padėėtys bū būtų tinkamos ir patys matuokliai bū būtų tinkamai parinkti: atitiktų atitiktų srov srovėės r ūšį (nuolatin į (nuolatinę ę // kintamą kintamą ją ją ); ); atitiktų atitiktų matuojam matuojamą ą jį jį parametr parametr ą ( ą (į tampą tampą // srovę srovę // varžą varžą ); ); matavimo skalė skalės būtų parinktos pagal prognozuojamas matuojamų matuojamų dydžių dydžių vertes (nesant tikriems, reikia prietaisus nustatyti didžiausiai jų jų vertei). vertei). • Ampermetras turi bū būti į jungtas nuosekliai su prietaisu, kurio grandinė grandinė je matuojama srovė srovė. • Matuojant varžą varžą , schemos maitinimas bū būtinai turi bū būti atjungtas. Priešingu atveju gali bū būti sudeginti prietaiso saugikliai arba ir pats prietaisas.
Kartojimo klausimai 1. Kaip matuojama varža: a) ometru; b) megaometru; c) ampermetru ir voltmetru; d) tilteliu. 2. Kuo ypatingas kiekvienas iš šių šių bbūdų ? 3. Kokios metodinė metodinės paklaidos gaunamos? 4. Kaip tas paklaidas sumažinti ar jų jų išvengti? išvengti? 5. Kuo matuojama grandinė grandinės aktyvinę aktyvinę galia? galia? 6. Kuo matuojama elektros energija? Kokiais vienetais?
Užduotys ir papildoma veikla Išsiaiškinti multimetro konstrukciją konstrukciją ir ir išmokti juo matuoti į vairius vairius elektrinius dydžius.
50
4. SKYRIUS ELEKTROMAGNETIZMAS IR TRANSFORMATORIAI
51
4.1. ELEKTROS SROVĖS MAGNETINIS LAUKAS IR PAGRINDINIAI DĖSNIAI TIKSLAS Susipažinti su magnetine grandine jos elementais ir grandinių grandinių ddėsniais. Išstudijavę Išstudijavę ššį skyri į skyrių ų tur tur ėtume gebė gebėti paaiškinti kas tai yra: • magnetinė magnetinė indukcija, srautas, lauko stiprumas; • absoliutinė absoliutinė, santykinė santykinė magnetinė magnetinė skvarba; • magnetinė magnetinė, nemagnetinė nemagnetinė medžiaga; • minkštamagnetė minkštamagnetė, kietamagnetė kietamagnetė medžiaga; • magnetolaidis, sklaidos srautas.
4.1.1. Magnetinės grandinės ir jų elementai Įvairiose technikos srityse plač plačiai naudojami elektromagnetiniai į taisai. taisai. Tai elektromagnetai (k ėlimo, stabdžių stabdžių ), ), relė relės ir kontaktoriai, transformatoriai ir magnetiniai stiprintuvai, elektros varikliai ir generatoriai, kai kurie matavimo prietaisai ir keitikliai, keič keičiantieji neelektrinius dydžius elektriniais, ir daug kitų kitų . Visiems jiems bendra yra tai, kad juose vyksta elektromagnetiniai reiškiniai, sukuriami magnetiniai laukai. polių arba arba apie laidininkus, kuriais Magnetinis laukas. Jis susidaro tarp nuolatinio magneto polių teka srovė srovė. Magnetinis laukas grafiškai yra vaizduojamas uždaromis linijomis. Laikoma, kad susidaranč susidarančio apie nuolatinį nuolatinį magnetą magnetą lauko linijos yra nukreiptos iš magneto šiaurinio poliaus N į pietinį pietinį poli polių ų S. S. Apie laidinink ą ą, kuriuo teka srovė srovė, susidariusio magnetinio lauko linijų linijų kryptis kryptis yra nusakoma dešininio sraigto taisykle. Svarbiausias dydis, apibū apibūdinantis magnetinio lauko kryptį kryptį ir intensyvumą intensyvumą kiekviename jo taške, yra magnetinė magnetinės indukcijos vektorius B. Jį galima nubraižyti kaip lies-tinę lies-tinę magnetinio lauko linijai nagrinė nagrinė jamame taške (žr. 36 pav., b). Magnetinis laukas yra vienalytis (homogeninis), jei visuose jo taškuose indukcija yra vienodo didumo ir tos pač pačios krypties. Magnetinė Magnetinės indukcijos matavimo vienetas - tesla (T).
36 pav. Magnetinis laukas, kur į sukuria: į sukuria: a- nuolatinis magnetas; b- laidininku tekanti srovė srovė ir c- rite tekanti srovė srovė. Magnetinis srautas Φ yra magnetinė magnetinės indukcijos vektoriaus srautas pro kok į nors į nors paviršių paviršių . Jo matavimo vienetas vė vė beris (Wb) Φ = SB cosα cosα (4-1) Kai magnetinė magnetinės indukcijos vektorius B statmenas plokštumai (α (α = 0), 52
Φ = SB (4-2) Kiekviename magnetinio lauko taške magnetinė magnetinė indukcija B priklauso nuo aplinkos magnetinių magnetinių savybi savybių ų ir ir magnetinio lauko stiprumo H : B = µa H arba skaliarine forma B = µa H čia µa- aplinkos medžiagos absoliutinė absoliutinė magnetinė magnetinė skvarba.
(4-3)
Jos matavimo vienetas- henris metrui (H/m). Magnetinio lauko stiprumo matavimo vienetasamperas metrui (A/m). Praktikoje dažniau naudojamasi santykine magnetine skvarba µr , kuri rodo, kiek kartų kartų į vairių vairių medžiag medžiagų ų µµa yra didesnė didesnė ar mažesnė mažesnė už tuštumos magnetinę magnetinę skvarb skvarbą ą µµo µ r =
µ a µ o
(4-4)
Paprastai µr pateikiamos žinynuose, o žinant, kad µo = 4π · 10-7 H/m (ji dar vadinama magnetine konstanta), iš (4.4) išraiškos galima apskaič apskaičiuoti medžiagos µa = µr · µo santykinės magnetinė magnetinės skvarbos didumą didumą visas medžiagas Magnetinės medžiagos. Pagal santykinė galima suskirstyti į dvi skirtingas grupes: 1) nemagnetines, kurių kurių µr šiek tiek mažesnė mažesnė už vienetą vienetą (diamagnetikai) ar šiek tiek didesnė didesnė už vienetą vienetą (paramagnetikai); (paramagnetikai); praktiškai galime laikyti, kad jų jų µµr ≈ 1; 2) magnetines (feromagnetikus ir ferimagnetikus), kurių kurių µr > 1 ir priklauso nuo magnetinio lauko stiprumo: µr = ƒ(H). Nemagnetinių Nemagnetinių medžiag medžiagų ų indukcij indukciją ą laikysime laikysime lygia tuštumos indukcijai: B ≈ Bo = µ o H , o jų j ų į magnetinimo magnetinimo charakteristik ą – ą – tiese. Magnetinių Magnetinių medžiagų medžiagų magnetinė magnetinė skvarba priklauso nuo lauko stiprumo: kai pastarasis didė didė ja, ji taip t aip pat gana spar čiai didė didė ja. Pasiekusi maksimumą maksimumą µµrmax, ji pradeda mažė mažėti, kol medžiaga į sotinama. sotinama. Įsotintą sotintą magnetik ą ą galime laikyti nemagnetiku, nes jo µr ≈ 1. Tokiu bū būdu neį neį sotintų sotintų magnetinių magnetinių medžiag medžiagų ų magnetin magnetinėė indukcija, esant tam pač pačiam lauko stiprumui H, esti daug (šimtus ar tū tūkstanč kstančius) kartų kartų didesn didesnėė nei nemagnetinių nemagnetinių . visumą element elementų ų , tarp Magnetinių grandinių klasifikacija. Magnetine grandine vadinsime visumą kurių kurių yra magnetik ų ų ir kuriuose susidaro magnetinis laukas. Panašiai kaip elektrinė elektrinė je, joje galima išskirti dvi dalis (37 pav.): 1) magnetovaros jė jėgos (MVJ) šaltinį šaltinį , sudarantį sudarantį magnetin magnetinį į lauk lauk ą ą; 2) dalį dalį , kurioje tas laukas sudaromas. Jei ji pagaminta iš magnetinė magnetinės medžiagos, tai vadinama magnetolaidžiu. Magnetinė Magnetinė je grandinė grandinė je vykstanč vykstančius elektromagnetinius reiškinius galima apibū apibūdinti ryšiais tarp MVJ, magnetinio srauto ir magnetinių magnetinių potencial potencialų ų skirtumo. skirtumo. Reikiamos konfigū konfigūracijos magnetinis laukas gaunamas, parenkant magnetolaidžio geometrinius parametrus. Dalis magnetinio lauko susidaro ore apie magnetolaidį magnetolaidį (žr. (žr. 38 pav., b) Tai vadinamasis sklaidos magnetinis laukas. Sklaidos magnetinis srautas Φd esti tuo didesnis lyginant su magnetolaidžio magnetiniu srautu Φ, kuo indukcija yra artimesnė artimesnė magnetinė magnetinės soties indukcijai. Magnetinė Magnetinės grandinė grandinės gali netur ėti oro tarpo arba jį jį tur ėti (žr. 37 pav.). Kadangi oras yra nemagnetikas, tai net ir visai nedidelis (dešimtų (dešimtų jų jų ar ar šimtų šimtų jų jų milimetro milimetro dalių dalių ) oro tarpas pablogina grandinė grandinės magnetines savybes. Kaip ir elektrinė elektrinės grandinė grandinės, magnetinė magnetinės grandinė grandinės gali bū būti: a) nešakotos, kai grandinė grandinė turi vieną vieną kont kontūūr ą ir ą ir magnetinis srautas visose jos dalyse vienodas (38 pav., a, b, c, e); b) e); b) šakotos, kai grandinė grandinė je yra kelios šakos su skirtingais magnetiniais srautais (38 pav., d, f). Ir vienos, ir kitos gali tur ėti po vieną vieną ar ar po kelis MVJ šaltinius.
53
37 pav. Magnetinė Magnetinės grandinė grandinės: a- su nuolatiniu magnetu- MVJ šaltiniu; b- elektromagneto.
38 pav. Kai kurių kurių elektrini elektrinių ų į į renginių renginių magnetin magnetinėės grandinė grandinės. Grandinė Grandinės magnetinė magnetinė varža Rm =
l
(4-5)
µ a S
čia l- vidurinė vidurinės magnetinė magnetinės linijos ilgis, µa- medžiagos magnetinė magnetinė skvarba, S- magnetolaidžio skerspjū skerspjūvis. Kaip matome, magnetinė magnetinės varžos išraiška panaši į elektrin į elektrinėės: R =
l γ S
.
atvirkščias magnetinei varžai dydis: Magnetinis laidumas yra atvirkšč Λ=
l Rm
=
µ a S l
(4-6)
Magnetolaidžiai naudojami daugelyje elektromagnetinių elektromagnetinių į taisų taisų . Kad galė galėtume į sivaizduoti, sivaizduoti, kodėėl taip yra, palyginkime dvi rites. Tarkime, kad kiekvienos ritė kod ritės vijų vijų skai skaiččius yra N ir teka srovė srovė I, todė todėl abiejų abiejų ri riččių MVJ ų MVJ yra vienodos: Fm = NI. Pirmoji ritė ritė magnetolaidžio neturi. Jos magnetinis laukas sudaromas ore ir magnetinis srautas Φδ =
F m Rmδ
. Antroji ritė ritė turi neį neį sotinto sotinto magnetiko
magnetolaidį magnetolaidį , kurio magnetinė magnetinė skvarba daug didesnė didesnė negu oro: µa > µ o. Magnetolaidžio magnetinė magnetinė varža daug mažesnė mažesnė negu oro: R m < R mδ. Matome, kad magnetolaidžio magnetinis srautas Φ =
F m Rm
ir yra daug didesnis: Φ > Φδ. Kaip tik dė dėl to kartais sakoma, kad magnetolaidis “sustiprina” magnetinį magnetinį sraut srautą ą . Praktiškai dažniausiai reikia sudaryti elektromagnetinio į taiso taiso tam tikr ą ą magnetinį magnetinį srautą srautą . Panaudojus magnetolaidį magnetolaidį , jį jį galima galima sukurti esant mažesnei MVJ. Vadinasi, ritė ritės laidų laidų skerspj skerspjūūvis ir vijų vijų skai skaiččius gali, bū būti mažesni. Tokio į taiso taiso srovė srovė mažesnė mažesnė, todė todėl mažesni ir energijos nuostoliai.
54
Kartojimo klausimai 1. Paaiškinkite, kas tai yra: • magnetinė magnetinė indukcija, srautas, lauko stiprumas; • absoliutinė absoliutinė, santykinė santykinė magnetinė magnetinė skvarba; • magnetinė magnetinė, nemagnetinė nemagnetinė medžiaga; • histerezė histerezės ir sū sūkurinių kurinių srovi srovių ų nuostoliai. nuostoliai. 2. Kaip galime spr ę ęsti s ti apie magnetinė magnetinės medžiagos permagnetinimo nuostolius pagal jos histerezė histerezės kilpą kilpą ? 3. Kokios medžiagos naudojamos kintamosios srovė srovės elektromagnetinių elektromagnetinių aparat aparatų ų magnetolaidžiams magnetolaidžiams ir kodė kodėl? 4. Nuo ko priklauso elektromagneto traukos jė jėga? Kaip ji kinta mažė mažė jant oro tarpui ir kodė kodėl? 5. Kokie energijos nuostoliai yra magnetolaidyje, kai jį jį veria magnetinis srautas? Nuo ko jie priklauso ir kaip juos mažinti? mažinti?
Užduotys ir papildoma veikla Išsiaiškinkite kur automobilyje panaudojamas elektromagnetinis reiškinys ir kokiuose prietaisuose.
55
4.2. TRANSFORMATORIAUS KONSTRUKCIJA IR VEIKIMO PRINCIPAS TIKSLAS Supažindinti su transformatoriaus konstrukcija, veikimo principu, pagrindinė pagrindinėmis charakteristikomis ir panaudojimo galimybė galimybėmis. Išstudijavę Išstudijavę ši šią ą tem temą ą tur tur ėtumė tumėte gebė gebėti paaiškinti: • transformatoriaus sandar ą ą; • transformatoriaus veikimą veikimą ; • transformatoriaus panaudojimo sritis.
4.2.1. Transformatoriai Transformatoriai 1. Transformatorių paskirtis Transformatoriumi vadinamas statinis elektromagnetinis aparatas, skirtas vienai- pirminei kintamosios srovė srovės sistemai- versti kita- antrine, kitokios į tampos tampos ir sroves, bet to paties dažnio. Vadinasi, transformatoriui tiekiama vienokios į tampos tampos Ul ir srovė srovės I1 energija, o iš transformatoriaus gaunama kitokios į tampos tampos U2 ir srovė srovės I2 energija. Dabartinių Dabartinių energetinių energetinių sistemų sistemų šiluminė šiluminėse elektrinė elektrinėse, pastatytose rajonuose su didelė didelėmis anglies, naftos arba dujų dujų atsargomis, arba hidroelektrinė hidroelektrinėse, panaudojanč panaudojančiose didelių didelių upių upių energiją energiją , gaminama elektros energija perduodama dideliu atstumu, iki 1000 km ir toliau. Norint ekonomiškai perduoti energiją energiją , reikia aukštinti elektros perdavimo linijų linijų į tampą tampą iki dešimč dešimčių ir ų ir šimtų šimtų kilovolt kilovoltų ų , o energijos vartojimo vietoje ją ją žeminti žeminti iki tam tikro didumo. Kadangi elektros energija pakeliui iš elektrinių elektrinių į į vartojimo vartojimo vietą vietą transformuojama transformuojama tris ir net keturis kartus, tai reikia, kad transformatoriaus naudingumo koeficientas bū būtų didelis. ų didelis. Transformatorių Transformatorių išrado išrado žymus konstruktorius ir mokslininkas P. Jabloč Jabločkovas. 2. Vienfazio transformatoriaus veikimo principas ir konstrukcija Transformatoriaus veikimas pagr į įstas s tas abipusė abipusės indukcijos reiškiniu. Suprastinta vienfazio transformatoriaus konstrukcijos schema parodyta 39 paveiksle. Ant šerdies 3 uždė uždėtos transformatoriaus apvijos 1 ir 2. Šerdis surinkta iš transformatorinio plieno, turinč turinčio 4-5% silicio lakštų lakštų , padengtu iš abiejų abiejų pusių pusių laku. Iš maitinimo tinklo energija tiekiama apvijai 1, kuri vadinama pirmine apvija. Galingumas Pl yra transformatoriaus pirminis galingumas arba įė jimo galingumas. Apvija 2 prijungta prie energijos imtuvo Z ir vadinama antrine apvija, o galingumas P2 — antriniu galingumu arba išė išė jimo galingumu.
b
a
39 pav. a- P. Jabloč Jabločkovas (1847- 1894), b- vienfazis transformatorius. 56
Paprastai apvijų apvijų į tampos tampos nelygios. Apvija, skirta aukštesnei į tampai, tampai, vadinama aukštesniosios į tampos tampos (AĮ (AĮ) apvija, o kita- žemesniosios į tampos tampos (ŽĮ (ŽĮ) apvija. Kiekviena vienfazio transformatoriaus (39 pav.) apvija sudaryta iš dviejų dviejų pusių pusių , kurios uždė uždėtos ant atskir ų ų šerdžių šerdžių ir sujungtos taip, kad jų jų magnetovaros jė jėgos (mvj) susidė susidėtų ir sudarytų sudarytų bendr ą ą magnetinį magnetinį srautą srautą . Didžioji šio srauto dalis Φ veria abi apvijas ir užsidaro išilgai šerdies 3; ji vadinama naudinguoju srautu (4). Magnetinio srauto dalis (5 arba 6), užsidaranti oru ir verianti tik vieną vieną apvij apviją ą , vadinama atitinkamos apvijos sklaidos srautu. 39 paveiksle, kad bū būtų papras ų paprasččiau, pirminė pirminė ir antrinė antrinė apvijos pavaizduotos atskirai. Paprastai apvijos bū būna uždė uždėtos koncentriškai: žemesniosios į tampos tampos apvija ar čiau šerdies, o aukštesniosiostoliau. Transformatorius vadinamas žeminanč žeminančiuoju, jei pirminė pirminė į tampa tampa aukštesnė aukštesnė už antrinę antrinę (U1 > U2); priešingu atveju (U1 < U2) jis vadinamas aukštinanč aukštinančiuoju. Vienfazio transformatoriaus aukštesniosios į tampos tampos apvijos pradžia ir galas žymimi raidė raidėmis A ir X, o žemesniosios į tampos tampos a ir x. Trifazio transformatoriaus apvijų apvijų išvadai išvadai žymimi šitaip: aukštesniosios į tampos tampos apvijų apvijų pradžios pradžios ir galai atitinkamai raidė raidėmis, A, B, C ir X, Y, Z, o žemesniosios į tampostampos- a, b, c ir x, y, z. Lakšto storis 0,5- 0,35 mm. 40 paveiksle parodytos transformatorių transformatorių šerdžių šerdžių skerspjū skerspjūvių vių formos. Yra transformatorių transformatorių , kurių kurių magnetolaidžio magnetolaidžio magnetinė magnetinė grandinė grandinė išsišakojusi (41 pav.).
40 pav. Transformatorių Transformatorių šerdži šerdžių ų skerspj skerspjūūviai
41 pav. Gaubtinis transformatorius Transformatoriaus vardiniai parametrai- galingumas, į tampos, tampos, srovė srovės, dažnis- nurodomi gamyklinė gamyklinė je lentelė lentelė je. Abiejų Abiejų apvijų apvijų vardinius galingumus priimta laikyti lygiais (S1v = S2v), nes transformatoriaus naudingumo koeficientas palyginti didelis.
3. Vienfazio transformatoriaus tuščioji eiga Kai jungiklis J2 išjungtas (39 ir 42 pav.), prijungę prijungę prie pirminė pirminės apvijos 1 (A-X) vardinę vardinę į tampą tampą U U1, gausime režimą režimą , vadinamą vadinamą tuš tušččią ja transformatoriaus eiga. Prijungus pirminę pirminę į tampą tampą U1, apvija AX teka kintamoji tušč tuščiosios eigos srovė srovė It.e, ne stipresnė stipresnė kaip 4-10% vardinė vardinės srovė srovės. Kadangi tušč tuščiosios eigos srovė srovė, palyginus su vardine, labai silpna, tai galima nepaisyti šilumos nuostolių nuostolių pirminė pirminė je apvijoje I2t.e r ir galingumą galingumą Pt.e laikyti lygiu nuostolių nuostolių pliene galingumui. 57
Apvijų Apvijų vijų vijų skaič skaičių arba evj santykis vadinamas transformatoriaus transformacijos koeficientu: E 4,44 fw1Φ m w1 = k = 1 = . (4-7) E 2 4,44 fw2 Φ m w2 Šis koeficientas paprastai nustatomas iš tušč tuščiosios eigos į tampų tampų santykio, santykio, nepaisant į tampos tampos kritimo apvijose: k =
U t .e1 U t .e 2
(4-8)
4. Apkrauto transformatoriaus darbas Kai jungiklis Jl į jungtas, į jungdami jungiklį jungiklį J2 (39 ir 42 pav.), prijungsime prie antrines transformatoriaus apvijos energijos imtuvą imtuvą z. Evj E2 antrinė antrinė je grandinė grandinė je sukelia srovę srovę I2, kurios efektinė efektinė vertė vertė ir kryptis pagal Lenco dė dėsnį snį tokios, kad ši srovė srovė palaiko pastovų pastovų transformatoriaus srautą srautą Φ Φm. Kitaip sakant, apkrauto transformatoriaus srautą srautą Φ Φm sukuria abiejų abiejų apvij apvijų ų mvj: mvj: F1 + F2 = Ft.e
(4-9)
ir šiuo atveju Ft.e lieka praktiškai pastovi ir lygi tušč tuščiosios eigos mvj. Taip yra todė todėl, kad evj E1 proporcinga Φm (E1 ~ Φm), bet kadangi į tampos tampos kritimas I1 z1 < (2-2,5)% UlV tai jo galima nepaisyti ir laikyti, kad E1 ~ U1 ir Φ ir Φm ~ U1v. Iš čia apytiksliai galime laikyti, kad kai pirminė pirminė į tampa tampa pastovi, magnetinis srautas Φm praktiškai pastovus ir beveik nekinta visais darbo režimais. Šiuo atveju, jei tam tikru momentu pirminė pirminės apvijos srovė srovė I1 nukreipta nuo apvijos pradžios į galą galą , tai antrinė antrinės apvijos srovė srovė I2 nukreipta nuo apvijos galo į pradžią pradžią ir, ir, stipr ė jant srovei I 2, turi automatiškai stipr ėti ir srovė srovė I1. Galingumo koeficientas cosφ cosφ1 labai mažas tušč tuščiosios eigos atveju (cosφ (cosφt.e < 0,1), didė didė jant apkrovai, didė didė ja srovė srovės I2 aktyvinė aktyvinės dedamosios są są skaita skaita (kampas φ1 mažesnis už kampą kampą φ φt.e). Jei nepaisysime palyginti mažos Ft.e ir laikysime, kad F1 = F2, t. y I1w1 = I2w2, tai I 1 w2 1 E 2 = = = I 2 w1 k E 1
(4-10)
Vadinasi, transformatoriaus srovė srovės atvirkšč atvirkščiai proporcingos evj.
5. Apkrauto transformatoriaus transformatoriaus įtampos pokytis Pereinant nuo tušč tuščiosios eigos prie vardinė vardinės apkrovos režimo, kaip ir generatoriaus atveju, pakinta transformatoriaus antrini antrinių ų gnybt gnybtų ų į į tampa. tampa. Šis į tampos tampos pokytis išreiškiamas formule ∆U % =
U 2t .e − U 2v 100% U 2v
(4-11)
ir vadinamas procentiniu transformatoriaus į tampos tampos pokyč pokyčiu. Kai I2 = I2v ir cosφ cosφ2 = 1, šis dydis sudaro (2-5)% U2v. Apkrauto transformatoriaus antrinė antrinės apvijos į tampa tampa U2 gaunama, atė atėmus į tampos tampos kritimą kritimą antrinė antrinė je apvijoje ne iš tušč tuščiosios eigos evj E2t.e, apkrauto transformatoriaus evj E2, t. y. U2 = E2 – (I2r 2 + I2x2); čia x2- induktyvinė induktyvinė varža, są są lygojama lygojama antrinė antrinės apvijos sklaidos srauto. Vadinasi, (4-9) formulė formulė į vertina vertina į tampos tampos nuostolius abiejose apvijose.
58
6. Apkrauto transformatoriaus transformatoriaus nuostoli ų apvijose galingumas Nuostolių Nuostolių transformatoriaus apvijose galingumas priklauso nuo srovių srovių I1 ir I2, apvijų apvijų 2 2 aktyvinių aktyvinių varž varžų ų r r 1 ir r 2 ir yra lygus: P0 = I 1r 1 + I 2r 2 Šis galingumas nustatomas transformatoriaus trumpojo jungimo bandymu, kuris daromas pagal 39 paveiksle duotą duotą schem schemą ą , trumpai sujungus antrinę antrinę apviją apviją , o prie pirminė pirminės prijungus tokią tokią į tampą tampą Ut.j, kad apvijose tek ėtų vardinė vardinės srovė srovės Ilv ir I2v. Įtampa Ut.j vadinama trumpojo jungimo į tampa. tampa. Ji neviršija (5-10)% Ulv ir visada žymima transformatoriaus lentelė lentelė je. Šio bandymo atveju nesvarbu, kokia apvija imama kaip pirminė pirminė. Maitinimo grandinė grandinės galingumas, išmatuotas šio bandymo metu, vartojamas trumpojo jungimo nuostoliams apvijose Pa.n ir pliene P pl.n; nuostoliai pliene dė dėl indukcijos Bt.j mažos vertė vertės yra tokie maži, kad galima jų jų nepaisyti. nepaisyti. Tada trumpojo jungimo galingumas Pt.j.n = Pa.n + P pl.n ≈ Pa.n
(4-12)
Vadinasi, kai srovė srovės ir į ir į tampa tampa vardinė vardinės, apkrauto transformatoriaus nuostoliai ΣP = Pa.n + P pl.t.e
(4-13)
7. Trifazis transformatorius transformatorius Elektros energijos skirstymo pastotė pastotėse vartojami trifaziai transformatoriai (42 pav.).
42 pav. Trifazis transformatorius Transformatoriaus šerdis surenkama iš plieno lakštų lakštų . Ant kiekvienos iš trijų trijų šerdžių šerdžių koncentriškai uždedamos pirminė pirminė ir antrinė antrinė kiekvienos fazė fazės apvija: AX ir ax; BY ir by; CZ ir cz. 42 paveiksle, kad bū būtų papras ų paprasččiau, apvijos pavaizduotos atskirai. Tiek pirminė pirminės, tiek antrinė antrinės apvijos sujungiamos žvaigžde Y arba trikampiu ∆. Pagal standartą standartą transformatorių transformatorių apvijos jungiamos šitaip: žvaigžde - žvaigžde su išvestu nuliniu tašku (Y/Yn), žvaigžde - trikampiu (Y/∆ (Y/∆) ir žvaigžde su nuliniu tašku - trikampiu (Yn/∆). Skaitiklyje žymimas aukštesniosios į tampos tampos apvijų apvijų , vardiklyje - žemesniosios į tampos tampos apvijų apvijų jungimo jungimo bū būdas. Daugelio apvijų apvijų transformatorius turi vieną vieną pirminę pirminę apviją apviją ir kelias antrines, žiū žiūrint kiek grandinių grandinių jis turi maitinti, ir vartojamas, pavyzdžiui, radijo imtuvuose, televizoriuose, magnetofonuose. Visos apvijos apskaič apskaičiuotos tam tikrai į tampai. tampai.
59
8. Autotransformatorius Autotransformatorius Autotransformatoriumi vadinamas transformatorius, kurio apvijos dalis tuo pat metu priklauso dviem grandinė grandinėms - pirminei ir antrinei (43 pav.). Autotransformatorių Autotransformatorių ekonomiška vartoti tuo atveju, kai transformacijos koeficientas 0,5 ≤ k ≤ 2. Autotransformatoriai vartojami aukštosios į tampos tampos (pavyzdžiui, 500 ir 220kV) tinklų tinklų ryšiui sudaryti, asinchroniniams ir sinchroniniams varikliams paleisti, į tampai tampai laboratorijose reguliuoti ir t. t. Autotransformatorius veikia šitaip. Maitinant pirminę pirminę apvij apviją ą AX AX iš kintamosios srovė srovės tinklo (43 pav., a), šerdyje sužadinamas magnetinis srautas, kuris indukuoja šioje apvijoje evj E1. Apvijos dalyje ax, kuri yra antrinė antrinė, nusistovi į tampa, tampa, proporcinga šios dalies vijų vijų skaič skaičiui. Antrinė Antrinės grandinė grandinės srovė srovė I2 teka apvijos dalimi ax, o pirminė pirminės grandinė grandinės srovė srovė I1 teka visa apvija AX. Yra autotransformatorių autotransformatorių , kurių kurių transformacijos koeficientą koeficientą galima keisti (43 pav., c); šitokiais autotransformatoriais galima tolygiai reguliuoti į tampą tampą nuo nulio iki 1,1Ulv. Papildomieji pirminė pirminės apvijos gnybtai leidžia prijungti autotransformatorių autotransformatorių tiek tiek prie 127, tiek prie 220V į tampos tampos tinklo. Šitokio autotransformatoriaus kontaktinis ritinė ritinėlis — gnybtas X — rieda pirminė pirminės apvijos išorinio paviršiaus dalimi, nuo kurios nuvalyta izoliacija. Tai leidžia mažesniu negu 1V intervalu tolygiai reguliuoti antrinę antrinę į į tampą tampą .
43 pav. Autotransformatoriai Autotransformatoriaus pranašumai, lyginant su paprastu transformatoriumi, šitokie: apvijoms reikia mažiau metalo (vario), jose mažesni šilumos nuostoliai, vadinasi, didesnis transformatoriaus naudingumo koeficientas.
9. Transformatoriai suvirinimui elektros lanku Paprasti transformatoriai visiškai netinka vartoti suvirinimui elektros lanku todė todėl, kad prieš uždegant elektros lank ą ą, kai trumpai sujungiami elektrodai, transformatoriumi teka neleistinai stipri srovė srovė (15-20 kartų kartų stipresn stipresnėė už vardinę vardinę srov srovę ę ). ). Suvirinimo elektros lanku transformatorių transformatorių antrin antrinėė į tampa tampa kinta nuo tušč tuščiosios eigos į tampos tampos U2t.e = 70V iki trumpojo jungimo į tampos tampos U2t.j = 0, kai elektrodas lieč liečia suvirinamą suvirinamą detalę detalę . Pastaruoju atveju srovė srovė I2t.j neturi viršyti darbinė darbinės srovė srovės I2 daugiau kaip 20-40%. Šitokio transformatoriaus išorinė išorinė charakteristika turi bū būti staigiai krintanti. Tada, net labai svyruojant į tampai tampai dė dėl elektros lanko varžos nepastovumo, srovė srovė I2 beveik nekis, o taip ir turi bū būti, norint gerai suvirinti. Šitokiam į tampos tampos kritimui gauti vartojamas transformatorius, kurio apvijų apvijų magnetiniai sklaidos srautai Φs dideli, arba transformatorius sujungiamas su atskiru reaktoriumi, arba ant transformatoriaus šerdies užvyniojama papildoma apvija. Naudojant reaktorių reaktorių (44 pav., a), pirminė pirminė transformatoriaus apvija 1 apskaič apskaičiuota standartinei į tampai tampai U1 = 220 arba 380V. Antrinė Antrinės apvijos 2, sujungtos nuosekliai su atskira reaktyvine rite 5, tušč tuščiosios eigos į tampa tampa U2t.e = 70V, o tekant vardinei antrinei srovei I2v, U2 ≈ 30V. 60
Suvirinimo srovė srovė, tekanti elektrodu 5 ir gaminiu 4, reguliuojama, stumdant šerdies 7 judamą judamą ją ją dal dalį į ,,tuomet kinta ritė ritės šerdies oro tarpas 6.
44 pav. Lankinio suvirinimo transformatorius Naudojant transformatori transformatorių ų su su papildoma apvija (44 pav., (44 pav., b) reaktyvinė reaktyvinė ritė ritė 3 ir antrinė antrinė apvija 2, uždė uždėtos ant tos pač pačios šerdies, yra magnetiškai surištos. Šerdies judamosios dalies 7 paskirtis tokia pat, kaip ir 44 paveikslo, a, schemoje. Suvirinimo transformatorių transformatorių naudingumo koeficientas 83- 90%, cosφ cosφ = 0,52- 0,62.
10. Matavimo transformatoriai Matavimo transformatoriai vartojami kintamosios srovė srovės grandinė grandinėse matavimo riboms praplė praplėsti. Be to, šie transformatoriai izoliuoja matavimo prietaisus, relių relių rites rites ir t. t. nuo aukštosios į tampos tampos grandinių grandinių , taigi užtikrina aptarnaujanč aptarnaujančiojo personalo saugumą saugumą . Ampermetro, voltmetro ir energijos skaitiklio jungimo per matavimo transformatorius schema parodyta 45 paveiksle.
45 pav. Matavimo prietaisų prietaisų jungimas jungimas per matavimo transformatorius Visos prietaisų prietaisų į į tampos tampos grandinė grandinės prijungtos prie į tampos tampos transformatoriaus antrinė antrinės apvijos. Pirminė Pirminė šio transformatoriaus apvija prijungta prie aukštosios į tampos tampos grandinė grandinės A, B, C. Antrinė Antrinės transformatoriaus apvijos vardinė vardinė į tampa tampa 100V. Tada U1 = k uU2 (4-14) matuojama su leistina paklaida. Ampermetro, vatmetro ir skaitiklio srovė srovės grandinė grandinės, sujungtos nuosekliai, prijungiamos prie srovė srovės transformatorių transformatorių antrini antrinių ų apvij apvijų ų .
61
Šių Šių apvij apvijų ų vardin vardinėė srovė srovė 5A (45 pav.). Pirminė Pirminės transformatoriaus apvijos, kartais turinč turinčios tik vieną vieną arba dvi vijas, į jungiamos nuosekliai į matuojamos srovė srovės grandinę grandinę . Šitokio transformatoriaus transformacijos koeficientas I w k I = 1 ≈ 2 I 2 w1
bus pastovus, jei prietaisų prietaisų apvijų apvijų ir jungiamų jungiamų jų jų laidų laidų atstojamoji varža bus ne didesnė didesnė už šiam transformatoriui leistiną leistiną varž varžą ą . Tuomet I1 = k 1 I2 (4-15) Kai matavimo transformatoriai jungiami į aukštosios į tampos tampos grandinę grandinę , į žeminamos žeminamos jų jų antrinė antrinės apvijos ir korpusai. Prietaisų Prietaisų jungimo jungimo schemos, naudojant matavimo transformatorius, parodytos 45 paveiksle.
11. Transformatoriaus naudingumo koeficientas Transformatoriaus naudingumo koeficientu vadinamas aktyvinio atiduodamo arba galingumo P2 santykis su transformatoriui tiekiamu arba įė jimo aktyviniu galingumu P1: P P 2 100% η = 2 100% = + + P P P P 1 2 pl a
(4-16)
čia P pl- nuostoliai pliene, nustatomi tušč tuš čiosios eigos bandymu; Pa- nuostoliai apvijose, nustatomi trumpojo jungimo bandymu. Transformatoriaus naudingumo koeficientas priklauso nuo jo apkrovos, nes nuostoliai pliene pastovū pastovūs, o nuostoliai apvijose proporcingi srovė srov ės kvadratui. Jei galingumų galingumų santykis
S 2 = k a S v
apkrovos koeficientas, tai transformatoriaus naudingumo koeficientas. k a S 2v cos ϕ 2 P (4-17) η = 2 = 2 P 1 k a S 2v cos ϕ 2 + P pl + k a P a.n čia Pa.n- nuostoliai apvijose, tekant vardinei srovei; s rovei; jie nustatomi trumpojo jungimo bandymu. Iš skaič skaičiavimų iavimų ir bandymų bandymų matyti, kad didžiausias transformatoriaus naudingumo koeficientas bū būna, kai apkrovos koeficientas k a ≈ 0,7-0,8; tada nuostoliai apvijose lygū lyg ūs nuostoliams šerdyje.
Kartojimo klausimai 1. Paaiškinkite, kas tai yra: • transformatorius; • jė jėgos, specialusis transformatorius; • autotransformatorius; • žeminimo, aukštinimo transformatorius. 2. Dė Dėl ko jė jėgos transformatoriai naudojami energetikoje ir pramon ė je? 3. Kaip perduodama energija iš pirminė pirmin ės į antrin į antrinę ę apvij apviją ą ? 4. Kokia trifazio transformatoriaus sandara? Kodė Kod ėl jie ekonomiškesni už vienfazius? Kaip jungiamos transformatoriaus apvijos? apvijos? 5. Kokia autotransformatoriaus sandara? 6. Kuo ypatingi suvirinimo transformatoriai? Kokia j ų išorin ų išorinėė charakteristika? Kodė Kodėl? 7. Kas daroma transformatoriaus apvijų apvij ų aušinimui aušinimui gerinti?
Papildoma veikla: Išsiaiškinkite kur automobilyje panaudojamas aukštinantysis transformatorius. Aprašykite jo konstrukciją konstrukciją ir ir veikimo principą princip ą .
62
5. SKYRIUS NUOLATINĖS SROVĖS MAŠINOS
63
5.1. BENDROS ŽINIOS APIE ELEKTROS MAŠINAS. NUOLATINĖS SROVĖS MAŠINŲ KONSTRUKCIJA IR VEIKIMAS TIKSLAS Susipažinti su elektros mašinų mašinų klasifikacija, klasifikacija, nuolatinė nuolatinės srovė srovės elektros mašinų mašinų konstrukcija ir veikimo principu. Išstudijavę Išstudijavę ššį skyri į skyrių ų tur tur ėtumė tumėte gebė gebėti paaiškinti: • kas tai yra elektros mašina; • kaip klasifikuojamos elektros mašinos; • nuolatinė nuolatinės srovė srovės mašinos konstrukciją konstrukciją ; • nuolatinė nuolatinės srovė srovės mašinos veikimo principus.
5.1.1. Bendros žinios apie automobilius elektromechanin į Elektros mašinų paskirtis ir ypatumai . Elektros mašina vadinsime elektromechaninį į renginį renginį , kuriame mechaninė mechaninė energija yra paver čiama elektrine arba elektrinė elektrin ė energija- mechanine. Pirmuoju atveju mašina dirba generatoriniu režimu, o antruoju- variklio. Generatori ų paprastai ų paprastai suka garo, vandens, dujų duj ų turbinos, vidaus degimo ar kitokie varikliai. Didel ė dalis (daugiau nei 50%) visos elektrinė elektrinėse pagamintos elektros energijos yra vė v ėl paver čiama mechanine varikliuose, kurie varo į vairiausias vairiausias darbo mašinas. Visoms elektros mašinoms bū būdinga tai, kad kiekviena iš jų j ų gali dirbti ir generatoriaus, ir variklio režimu, nes jokių joki ų esminių esminių sandaros skirtumų skirtumų tarp elektros generatoriaus ir variklio nė n ėra. Antra vertus, kiekvienos mašinos pase nurodoma, koks- generatoriaus ar variklio- režimas jai yra tinkamesnis. Įvertinant vieno ar kito režimo specifik ą ą, mašina konstruojama taip, kad jai b ūtų suvartotas optimalus medžiagų medžiag ų kiekis ir kad mašinos santykinė santykin ė galia vienam jos masė mas ės vienetui bū būtų didžiausias. ų didžiausias. Pagal gaminamą gaminamą ar vartojamą vartojamą elektros energiją energiją galima išskirti nuolatinė nuolatinės ir kintamosios srovė srovės mašinas. Savo ruožtu kintamosios srovė srov ės mašinos gali bū būti trifazė trifazės arba vienfazė vienfaz ės. Mechaniniu požiū požiūriu galime išskirti dvi kiekvienos elektros mašinos dalis: 1) nejudam ą ją ją dalį dalį - statorių statorių ; 2) judamą judamą ją ją dal dalį į - rotorių rotorių . Tam, kad rotorius galė gal ėtų jud ų judėėti statoriaus atžvilgiu, statorius turi bū būti pritvirtintas prie pagrindo, o tarp statoriaus ir rotoriaus turi b ūti oro tarpas. pramonės į monių monių plač plačiau Nuolatinės srovės mašinų naudojimo sritys. Nors daugumoje pramonė taikomos kintamosios srovė srovės mašinos, nuolatinė nuolatinės srovė srovės mašinų mašinų pranašumai atveria kelią keli ą jų naudojimui į vairiose vairiose technikos srityse. Nuolatinė Nuolatin ės srovė srovės varikliams galima plač pla čiame diapazone ir tiksliai reguliuoti rotoriaus greitį greit į , keisti jų jų mechaninę mechaninę charakteristik ą ą, jų paleidimo momentai yra dideli. Dė Dėl šių šių savybi savybių ų jie jie naudojami tuose technologiniuose į renginiuose, renginiuose, kur yra svarbu sklandžiai keisti darbo mechanizmo greitį greit į (galinguose valcavimo staklynuose, lengvosios, popieriaus pramonė pramonės į renginiuose renginiuose ir kt.). nuolatinė nuolatin ės srovė srovės varikliai yra plač plačiai naudojami elektriniame transporte: tai- elektrinių elektrini ų traukini traukinių ų , troleibusų troleibusų , tramvajų tramvajų varikliai. Nuolatinė Nuolatinės srovė srovės mikrovarikliai yra naudojami į vairiose vairiose autonomiškose transporto priemonė priemon ėse (automobiliuose, laivuose, lėktuvuose, kosminiuose laivuose), automatikos į renginiuose, renginiuose, medicinos aparatū aparat ūroje ir kitur. Antra vertus, nuolatinė nuolatin ės srovė srovės mašinos turi nemažai ir tr ūkumų kumų . Jos yra brangesnė brangesn ės, jų sandara sudė sudėtingesnė tingesnė negu kintamosios srovė srov ės mašinų mašinų , joms maitinti reikalingas nuolatinė nuolatin ės srovė srovės šaltinis. Nuolatinė Nuolatinės srovė srovės mašinos yra mažiau patikimos: jos dažniau genda, tod ėl daugiau lė lėšų reikia joms prižiū prižiūr ėti ir taisyti. Laidininkas magnetiniame lauke. Visose elektros mašinose vyksta, elektromechaniniai ir elektromagnetiniai reiškiniai: 1) laidinink ą ą , kuris yra magnetiniame lauke ir kuriuo teka srov ė, veikia elektromagnetinė elektromagnetin ė jėga; 2) laidininke, kuris juda magnetiniame lauke, yra indukuojama EVJ. Šie abu reiškiniai yra bū b ūdingi ir varikliams, ir generatoriams, taigi aiškinant mašinos veikimo principą principą , tuos reiškinius reikia nagrinė nagrin ėti neatsiejamai. 64
ą, kuris yra magnetiniame lauke ir kuriuo teka srovė srov ė, veikia 1. Kaip žinome, laidinink ą elektromagnetinė elektromagnetinė jėga (Ampero dė d ėsnis). Elektros mašinose paprastai laidininkas esti statmenas magnetinio lauko indukcijos vektoriui B (46 pav.). Tuo atveju tiesų ties ų laidinink ą ą veikianti elektromagnetinė elektromagnetinė jėga apskaič apskaičiuojama šitaip: Fem = lBI
(5-1)
čia l- tiesaus laidininko aktyvusis ilgis (tos dalies, kuri yra magnetiniame lauke), B- magnetinio lauko indukcija, I- laidininku tekanti srovė srov ė.
46 pav. Laidininkas, kuriuo teka srovė srov ė, magnetiniame lauke: a- erdvinis vaizdas; b- pj ūvis ir c- elektromagnetinė elektromagnetin ės jė jėgos krypties nustatymas kairią kairi ą ja ranka. Elektromagnetinė Elektromagnetinės jėgos kryptis nusakoma kairiosios rankos taisykle. Kairi ą ją ją rank ą ą reikia laikyti taip, kad magnetinė magnetin ės linijos bū būtų nukreiptos ų nukreiptos į deln į delną ą (delnas (delnas turi bū b ūti atkreiptas į N į N polių polių ), ), o keturi ištiesti pirštai rodytų rodyt ų laidininko srovė srovės kryptį kryptį : tuomet atlenktas nykštys rodo laidinink ą ą veikianč veikiančios jė jėgos kryptį kryptį . 2. Kai tiesus laidininkas, kurio aktyvusis ilgis yra l, grei čiu v juda magnetiniame lauke magnetinė magnetinės indukcijos vektoriui B statmena kryptimi (47 pav.), laidininke indukuojama EVJ: E = lBv
(5-2)
Indukuotos EVJ kryptis nusakoma dešiniosios rankos taisykle. Laikant dešini ą ją ją rank rank ą taip, ą taip, kad magnetinė magnetinės linijos bū būtų nukreiptos į delną delną (delnas nukreiptas į N polių polių ), ), o atlenktas nykštys rodytų rodytų laidininko laidininko judė judė jimo kryptį kryptį , ištiesti keturi pirštai rodo indukuotos EVJ kryptį krypt į .
47 pav. Judantis laidininkas magnetiniame lauke: a- erdvinis vaizdas; b- pj ūvis ir c- EVJ krypties nustatymas dešinią dešini ą ja ranka. 65
5.1.2. Nuolatinės srovės mašinos veikimo principas ir atstojamoji schema Veikimo principui paaiškinti nubraižysime supaprastintą supaprastint ą nuolatin nuolatinėės srovė srovės mašinos sandaros schemą schemą (48 (48 pav., a).
48 pav. Nuolatinė Nuolatin ės srovė srovės mašinos sandaros schema Induktorių Induktorių , kuriantį kuriantį žadinimo srautą srautą , vaizduojame kaip, nuolatinio magneto polius N ir S. Paprastai jie yra mašinos statoriuje. Tarp magnetinių magnetini ų polių polių patalpiname inkar ą ą- feromagnetinė feromagnetin ės medžiagos cilindr ą ą , kurio išilginiuose grioveliuose yra izoliuoti laidininkai, sudarantieji inkaro apviją apviją . Paprastumo dė dėlei laikome , kad inkaro apviją apvij ą sudaro tik vienas dviejų dviej ų laidinink ų ų r ėmelis abcd. Inkaro apvija prijungiama prie kolektoriaus. Papras čiausiu kolektoriumi galima laikyti du pusžiedžius a ir d, kurie yra elektriškai izoliuoti vienas nuo kito. Kartu su inkaru kolektorius sudaro nuolatinė nuolatinės srovė srovės mašinos rotorių rotorių . Prie kolektoriaus prispaudžiami kontaktiniai šepeč šepe čiai A ir B. Tokiu bū būdu mašinos inkaro apvija per kolektorių kolektori ų ir šepeč šepečius yra elektriškai sujungiama su išorine grandine. dirbt ų kaip variklis, reikia jos šepeč šepe čių A ir B išvadus Variklio režimas. Tam, kad mašina dirbtų prijungti prie nuolatinė nuolatinės į tampos tampos (49 pav.). Inkaro r ėmeliu kryptimi abcd teka srovė srov ė ia = Ia. Inkaro laidininkus veikia elektromagnetinė elektromagnetin ės jė jėgos F em , kurių kurių kryptis kryptis pažymė pažymėta pritaikius kairiosios rankos taisyklę taisyklę . Šios jė jėgos sudaro elektromagnetinį elektromagnetin į sukimo sukimo momentą momentą M Mem. Jei jis yra pakankamas, inkaras pradeda suktis kampiniu greič greičiu ω.
49 pav. Variklio modelis veikimo principui aiškinti. Kad sukimo momento pulsacija bū b ūtų mažesnė mažesnė, inkaro apvija sudaroma iš daugelio toki ų r ėmelių melių - sekcijų sekcijų , kurios yra prijungiamos prie didesnio segment ų skaič skaičiaus nei nagrinė nagrinėto dviejų dviejų pusžiedžių pusžiedžių kolektoriaus. kolektoriaus. pa čios mašinos (50 pav.) inkar ą sukame ą sukame pastoviu Generatoriaus režimas. Tarkime, kad tos pač kampiniu greič greičiu ω laikrodžio rodyklė rodykl ės judė judė jimo kryptimi. Kiekviename inkaro laidininke 66
indukuojama EVJ e, kurios kryptis pažymė pažym ėta, taikant dešiniosios rankos taisyklę taisykl ę . Inkaro apvijoje indukuojama EVJ e a = 2e = 2lBv.
50 pav. Generatoriaus modelis veikimo principui aiškinti. Kai inkaro laidininkai atsiranda geometrinė geometrin ė je neutralė neutralė je, magnetinė magnetinė indukcija B = 0, todė tod ėl ea = 0. Kai laidininkai pereina į priešingą priešingą magnetinių magnetinių polių polių sritis (ab į S, o cd į N poliaus), EVJ Ca kryptis pasikeič pasikeičia priešinga. Matome, kad inkaro apvijoje indukuojama kintamoji EVJ, kurios momentinė momentinė vertė vertė yra proporcinga magnetinio lauko indukcijai (žr. 5-2 lygyb ę ). ). Generatoriuje kolektorius ir šepeč šepe čiai yra mechaninis kintamosios srovė srov ės lygintuvas. Realaus generatoriaus EVJ pulsacija yra daug mažesn ė, nes inkaro apvija yra sudaroma iš daugelio laidinink ų ų , kurie prijungiami prie kolektoriaus, surinkto iš daugelio segmentų segment ų . Nuolatinės srovė srovės mašinos (ir variklio, ir generatoriaus) EVJ ir mechaninis momentas. Nuolatinė inkaro viename laidininke indukuota vidutin ė EVJ apskaič apskaičiuojama iš (5-2) lygybė lygyb ės. Pakeitę Pakeitę B B ir v jiems proporcingais dydžiais, o visus pastovius koeficientus, priklausanč priklausan čius nuo mašinos konstrukcinių konstrukcinių ypatybi ypatybių ų , pažymė pažymė ję ję C CE, galime parašyti nuolatinė nuolatin ės srovė srovės mašinos EVJ: E = CE Φ n
(5-3)
čia CE- kiekvienai nuolatinė nuolatin ės srovė srovės mašinai pastovus koeficientas. Variklio sukimo momentas bei generatoriaus stabdymo elektromagnetinis momentas yra proporcingas inkaro laidininkus veikianč veikian čiai vidutinei elektromagnetinei jė j ėgai (žr. 5-1 lygybę lygyb ę ): ): pažym ėti F em = l B I a . B yra proporcinga poliaus srautui Φ, o visus pastovius koeficientus galime pažymė CM. Tokiu atveju nuolatinė nuolatin ės srovė srovės mašinos elektromagnetinis momentas M em (toliau indekso neberašysime): M = CM Φ I a
(5-4)
čia CM kiekvienai mašinai pastovus koeficientas, kurio vert ė priklauso nuo mašinos konstrukcijos.
5.1.3. Nuolatinės srovės mašinos požiūriu nuolatinė nuolatinės srovė srovės mašinoje galima išskirti dvi dalis: 1) Sandara. Mechaniniu požiū nejudamą nejudamą ją ją - statorių statorių ir ir 2) judamą judamą ją ją - rotorių rotorių . Svarbiausia nuolatines srovė srov ės mašinos statoriaus (51 pav.) dalis yra induktorius, kuris sukuria mašinos nuolatini žadinimo magnetinį magnetin į sraut srautą ą . Induktorius turi dvi dalis: polius ir jung ą , prie kurio pritvirtinami poliai. Kai mašinos žadinimo srautą sraut ą sukuria nuolatinio magneto poliai, mašina vadinama magnetoelektrinio žadinimo. Kai žadinimo srautą sraut ą sukuria elektromagnetai, mašina yra 67
elektromagnetinio žadinimo. Tokios mašinos poliai surenkami iš elektrotechninio plieno lakštų lakšt ų . Ant jų jų uždedama varinio ar aliumininio izoliuoto laido žadinimo apvija, kuria teka nuolatin ė žadinimo srovė srovė.
51 pav. Nuolatinė Nuolatin ės srovė srovės mašinos statorius ir elektromagnetinis polius Paprastai mašinoje esti daugiau negu viena magneto ar elektromagneto poli ų pora. Tokiu atveju poliai išdė išdėstomi vidiniu jungo paviršiumi taip, kad N ir S poliui eitų eit ų pakaitomis. Elektromagnetinio žadinimo mašinose tai pasiekiama, tam tikra tvarka sujungiant žadinimo apvijos dalis. (Kaip žinome, rite tekanč tekan čios srovė srovės ir jos sukurto magnetinio srauto kryptis nusakoma dešininio sraigto taisykle.)
52 pav. Nuolatinė Nuolatin ės srovė srovės mašinos inkaras su kolektoriumi (a), šepeč šepe čiai ir jų jų laikikliai (b), inkaro magnetolaidis ir kolektoriaus pjū pj ūvis (c), inkaro kilpinė kilpinės (d) ir banginė bangin ės (e) apvijų apvijų sekcijos sekcijos su jų jų schemomis. schemomis. 68
grandinės Jungas yra elektrotechninio plieno cilindras. Tai elektros mašinos magnetin ės grandinė magnetolaidžio.dalis. Kaltais masyvus jungas tuo pač pa čiu yra ir korpusas, prie kurio tvirtinamos kitos mašinos nejudamos dalys. Nuolatinė Nuolatinės srovė srovės mašinos rotorių rotorių sudaro inkaras ir kolektorius (52 pav.). Inkaro magnetolaidis yra cilindras su išilginiais grioveliais. Jis surenkamas iš dantytu elektrotechninio plieno lakštu, kurių kurių paviršius apdorojamas taip, kad jie bū b ūtų elektriškai izoliuoti vienas nuo kito. Tokiu bū būdu sumažinamos inkaro magnetolaidžio sū s ūkurinė kurinės srovė srovės. Jos atsiranda dė dėl to, kad inkaras juda magnetiniame lauke ir jo apvija teka kintamoji srovė srov ė. Magnetolaidyje sudaromos aušinimo angos. Į inkaro magnetolaidžio išilginius griovelius sudedama varin ė izoliuoto laido apvija. Apvijos dalys (sekcijos) specialia tvarka yra sujungiamos su kolektoriumi. Inkaro apvija sudaro uždar ą uždar ą grandinę grandinę . Mašinos inkaro išvadų išvadų atžvilgiu visada turime dvi ar daugiau lygiagre čiu šak ų ų , kurių kurių skaič skaičius visada esti lyginis. Kolektorius gaminamas iš varinių varini ų segmentų segmentų , atskirtų atskirtų vienas nuo kito izoliacijos sluoksniu. Kadangi praktiškai segmentų segment ų yra daug, jų j ų forma plokšč plokš čia, ir jie paprastai vadinami plokštelė plokštel ėmis. Prie kolektoriaus yra prispaudžiami presuotos anglies, grafito arba j ų mišinio (kartais su vario ar bronzos priemaišomis) strypeliai, vadinami šepeč šepe čiais. Jais sudaromas kontaktas tarp besisukanč besisukančio kolektoriaus ir išorinė išorin ės grandinė grandinės. Šepeč Šepečiai yra į tvirtinami tvirtinami spyruokliniuose laikikliuose, kurių kuri ų pad padėėtį paprastai galima reguliuoti. D ėl to šepeč šepečius galima kiek pasukti pagal arba prieš kolektoriaus sukimosi kryptį kryptį . Be minė minėtų jų jų , elektros mašinose yra dar į dar į vairių vairių bendros bendros paskirties dalių dalių ; tai - velenas, guoliai, aušinimo ventiliatorius ir kitos.
Kartojimo klausimai 1. Paaiškinkite, kas tai yra; • elektros mašina; • variklis, generatorius; • induktorius , inkaras, kolektorius; • inkaro apvija, žadinimo apvija; 2. Kuo ypatingos ir kur naudojamos nuolatin ės srovė srovės mašinos? 3. Kokie elektromechaniniai ir elektromagnetiniai reiškiniai vyksta mašinose? Kuo jie pasireiškia? 4. Kokia taisykle naudojamasi nustatant elektromagnetinė elektromagnetin ės jėgos kryptį kryptį , kuri veikia laidinink ą magnetiniame ą magnetiniame lauke? 5. Kam reikalingas nuolatinė nuolatin ės srovė srovės varikliui kolektorius? 6. Kokia taisykle naudojamasi indukuotos EVJ laidininke krypč kryp čiai nustatyti? 7. Paaiškinkite nuolatinė nuolatin ės srovė srovės variklio veikimą veikimą . 8. Paaiškinkite nuolatinė nuolatin ės srovė srovės generatoriaus veikimą veikimą .
Papildoma veikla Išsiaiškinkite kokio tipo elektros mašinos naudojamos automobiliuose? Kokia j ų paskirtis? Kokia yra starterio konstrukcija?
69
5.2. NUOLATINĖS SROVĖS VARIKLIS. JO YPATYBĖS. TIKSLAS Supažindinti su nuolatinė nuolatin ės srovė srovės varikliais jų jų parametrais, greič greičio reguliavimu, sukimosi krypties keitimu, valdymu, jungimo schemomis ir j ų ypatyb ų ypatybėėmis. Išstudijavę Išstudijavę ššį skyri į skyrių ų tur tur ėtume mok ėti paaiškinti: • kokiais parametrais apibudinamas nuolatinė nuolatin ės srovė srovės variklis? • kaip keič keičiamas variklio sukimosi greitis? • kaip pakeič pakeičiama variklio sukimosi kryptis? • kokios yra variklių varikli ų žadinimo žadinimo schemos ir jų jų ypatyb ypatybėės?
5.2.1. Nuolatinės srovės elektros varikliai Kadangi ta pati mašina gali dirbti ir generatoriaus, ir variklio režimu, tai, kai inkaro apvija teka vardinė vardinė srovė srovė, abiem atvejais į tampos tampos kritimas bus toks pat. Šis į tampos tampos kritimas Ivr In In = (4 10)% Uv. Vadinasi, jei prie nejudanč nejudan čio inkaro gnybtų gnybtų prijungsime į tampą tampą U U = Uv, tai inkaru tek ės 25 - 10 kartų kart ų stipresnė stipresnė negu Iv srovė srovė. Šiai srovei neapskaič neapskai čiuota nei inkaro apvija, nei šepeč šepe čiai ir kolektorius. Todė Todėl, kad paleidžiamu varikliu tek ėtų vardin ų vardinėė srovė srovė, inkaro gnybtų gnybt ų į į tampą tampą nuosekliai nuosekliai su inkaru sujungtu reostatu r p reikia sumažinti iki (90 - 96)% U v. Reostatas, skirtas paleidimo srovei apriboti ir reguliuoti, vadinamas paleidimo reostatu. Laikoma, kad paleidžiamu varikliu galima leisti paleidimo srovę srov ę , lygią lygią (2,0 (2,0 - 2,5) I v Variklio sukimo dažnį dažn į galime galime apskaič apskaičiuoti iš formulė formul ės: n=
1 E c E Φ
(5-5) Vadinasi, sukimosi dažnis tiesiog proporcingas apvijoje indukuojamai evj ir atvirkš čiai proporcingas magnetiniam srautui Φ. Kadangi E = U – I Inr In In, tai n=
1 U − I In r In Φ
c E
(5-6)
Variklio sukimo momentą moment ą ir elektromagnetinį elektromagnetin į galingumą galingumą drauge su trinties nuostoliais galima išreikšti šitaip: M = cM IIn Φ ir Pem = EIIn = cE IIn Φn. Didė Didė jant veleno stabdymo momentui M 2, didė didė ja sukimo momentas srovė srovės IIn stipr ė jimo są skaita skaita tol, kol, esant tam tikram n, nusistovi momentų moment ų lygybė lygybė M = M2. Vadinasi, kiekvieną kiekvien ą apkrovą apkrovą atitinka atitinka tam tikras sukimosi dažnis. Pagal eksploatacines savybes skiriami keturi elektros variklių varikli ų , kaį kaį p ir generatorių generatorių , tipai: lygiagretaus, svetimo, nuoseklaus ir mišraus žadinimo. Generatoriams svarbu elektrin ės, o varikliams- mechaninė mechanin ės savybė savybės, pavyzdžiui: n = ƒ(I); n = ƒ(I ž); M = ƒ(I) ir t. t.
5.2.2. Lygiagretaus žadinimo elektros variklis Lygiagretaus žadinimo elektros, variklis geriausiai iš nuolatin ės srovė srovės variklių variklių tinka mechanizmų mechanizmų pavaroms, kurių kurių sukimosi dažnis turi bū būti beveik pastovus ir kartu ekonomiškai reguliuojamas. Šitokio variklio schema parodyta 53 paveiksle. 70
53 pav. Lygiagretaus žadinimo variklis Paleidimo reostato gnybtai žymimi šitaip: raidė raid ės Ln- prijungiamas prie linijos (maitinimo tinklo); M- prie žadinimo apvijos į gnybtų gnybtų ir ir In- prie inkaro apvijos gnybtų gnybt ų . Juodais skritulė skritulėliais (53 pav.) pavaizduoti darbiniai kontaktai, o tarpai tarp j ų atitinka reostato rezistorių rezistorių sekcijas. Variklio darbo metu gnybtas Ln metaliniu lanku 3 yra sujungtas su šuntinio reostato, reguliuojan čio žadinimo srovę srovę Iž, gnybtu. Prieš į jungiant kirtiklį kirtiklį , reikia į sitikinti, sitikinti, ar paleidimo reostato 2 svirtis (judamasis kontaktas) 1 stovi ties tušč tuš čiuoju kontaktu 0. Judamasis šuntinio reostato ŠR, esan čio žadinimo grandinė grandin ė je, kontaktas turi būti kraštinė kraštinė je kairiojoje pad padėėtyje; tuomet reostato varža yra mažiausia. Į jungus jungus kirtiklį kirtiklį ir pastač pastačius paleidimo reostato svirtį svirt į ties pirmuoju darbiniu kontaktu, variklio srovė srovė I išsišakoja į inkaro į inkaro srovę srovę IIIn ir žadinimo apvijos srovę srov ę IIž. Vadinasi, maitinimo grandine tekanti srovė srov ė I = IIn + Iž
(5-7)
čia Iž = (1-7)% I v Didinant variklio veleno apkrovą apkrov ą (pasipriešinimo momentą momentą ), ), sukimosi dažnis nedaug sumažė sumažė ja, nes sukimo momentas automatiškai padidė padid ė ja dėl to, kad stipr ė ja inkaro grandinė grandin ės srovė srovė IIn, kuri labai sustipr ė ja, nedaug sumažė sumažė jus priešinei evj; tas atsitinka dėl to, kad inkaro grandinė grandin ės varža r In kiet ą ja. In maža. Šitokia charakteristika vadinama kietą Lygiagretaus žadinimo variklio sukimosi dažnis reguliuojamas, kei čiant žadinimo srovę srovę . Šiuo bū būdu dažnis reguliuojamas ekonomiškai ir sklandžiai 1:1,5 diapazone, o naudojant specialios konstrukcijos variklį variklį - iki 1:8. Reguliuojant šitokiu bū b ūdu, nuostoliai reguliavimo reostate (nuostolių (nuostoli ų galingumas 2 r P reg = I ž ž
) labai maži, nes I ž tesudaro tik (1-7)% I v.
5.2.3. Svetimo žadinimo elektros variklis Svetimo žadinimo elektros variklio savybė savyb ės panašios į lygiagretaus žadinimo variklio savybes, tik žadinimo ir inkaro apvijos maitinamos iš atskir ų atskir ų energijos šaltinių šaltinių , o ne iš bendro tinklo, todė todėl, keič keičiant inkaro gnybtų gnybt ų į tampą tampą , galima ekonomiškai ir plač pla čiame diapazone reguliuoti sukimosi dažnį dažnį ir ir paleisti variklį variklį be be reostato. 54 paveiksle parodyta viena galimų galim ų svetimo žadinimo variklio schemų schem ų . Šioje schemoje, vadinamoje generatoriumi- varikliu (G-V), variklio 2 inkaras prijungtas be paleidimo reostato prie šiam varikliui maitinti skirto generatoriaus 1 inkaro. Generatoriaus ir variklio žadinimo srov ę tiekia ę tiekia specialus generatorius 6, vadinamas žadintuvu. Generatori ų 1 ir žadintuvą žadintuvą 6 paprastai suka asinchroninis elektros variklis 7. 71
Variklio 2 sukimosi dažnį dažnį galima keisti, reguliuojant variklio žadinimo srov ę reostatu 3 ir keič keičiant generatoriaus 1 į tampą tampą U; ji keič keičiama, keič keičiant generatoriaus žadinimo srovę srov ę reostatu 5. Perjungikliu 4 pakeitus generatoriaus 1 žadinimo srov ės kryptį kryptį , pakinta generatoriaus šepeč šepečių poliarumas, vadinasi, ir variklio 2 sukimosi sukimosi kryptis.
54 pav. Generatoriaus- variklio schema Ši schema vartojama šachtų šachtų keltuvų keltuvų , laivo sraigtų sraigtų valcavimo staklynų staklynų , kai kurių kurių metalo pjovimo staklių staklių pavarose. pavarose.
5.2.4. Nuoseklaus žadinimo elektros varikliai Nuoseklaus žadinimo elektros varikliai naudojami automobilių automobili ų starteriuose, kai kuriuose kranų kranų į į renginiuose, renginiuose, elektriniame transporte. Visuose šiuose į renginiuose renginiuose leistinas nemažas sukimosi dažnio kitimas, kintant statiniam veleno momentui. Tokio variklio charakteristikos M = ƒ(P 2) ir n = ƒ(P2), kai U = const, parodytos 55 paveiksle, o elektrinė elektrin ė schema – 56 paveiksle. Variklio žadinimo apvija sujungiama nuosekliai su inkaro apvija. Žadinimo apvijos varža r nuos eil ės, kaip ir varža r lnln, t. y. nedidelė nedidelė. Todė Todėl, kaip ir kitiems nuolatinė nuolatin ės srovė srovės nuos yra tokios pat eilė varikliams, šiam varikliui reikalingas paleidimo reostatas. Veikianč Veikiančio variklio srovė srovė I =
U − E
r In + r nuos
(5-8)
Kai srovė srovė I silpna, apie (25- 50)% I v mašinos srautas proporcingas srovei (Φ ( Φ~I), ir ' II = c ' I 2 M = c M I Φ = c M M
(5-9)
t. y. momentas proporcingas srovė srov ės kvadratui. Kai veleno apkrova didelė didel ė, srovė srovė I artima I v mašinos šerdis prisotinta ir momentas pasidaro proporcingas srovei I
55 pav. Nuoseklaus žadinimo variklio greič greičio ir momento charakteristikos
56 pav. Nuoseklaus žadinimo variklio schema 72
Didė Didė jant apkrovai, staigiai mažė mažė ja sukimosi dažnis n=
1 U − I (r In − r nuos ) c E
Φ
(5-10)
nes didė didė ja kartu Φ ir I (r In minkšt ą ja. In + r nuos nuos). Šitokia charakteristika vadinama minkštą Kai apkrova mažesnė mažesn ė už (25-30)% P 2v, elektros variklis sukasi neleistinai greitai dė d ėl to, kad mažas magnetinis srautas. Šitoks režimas neleistinas dė d ėl pavojaus mechaniškai sugadinti inkar ą ą.
5.2.5. Nuostoliai ir naudingumo koeficientas Elektros mašinai tiekiamos energijos dalis nepanaudojama naudingai, o išsisklaido į aplink į aplink ą ą šilumos pavidalu. Ši energijos dalis vadinama nuostoliais. Plieno nuostoliai P pl arba magnetiniai nuostoliai, susidaro dė d ėl histerezė histerezės ir sū sūkurinių kurinių srovių srovių inkaro šerdyje ir polių poli ų galū galūnėse, juos permagnetinant. Šių Ši ų nuostolių nuostolių galingumas priklauso nuo permagnetinimo dažnio ƒ = pn / 60 ir magnetinė magnetin ės indukcijos didžiausiosios vertė vertės Bm. Mechaniniai nuostoliai P mech susidaro guoliuose dė d ėl trinties tarp sukamų sukamų jų jų dalių dalių ir oro, dė dėl trinties tarp šepeč šepečių ir kolektoriaus. Mechaninių Mechanini ų nuostolių nuostolių galingumas proporcingas mašinos sukimosi dažniui n. Kai sukimosi dažnis n ir žadinimo srov ė Iž pastovū pastovūs, nuostoliai P pl + P mech taip pat pastovū pastovūs. Jie vadinami tušč tuš čiosios eigos nuostoliais P t.e.. Elektriniai nuostoliai susidaro, tekant srovei inkaro apvija ir kontaktais tarp šepe čių ir kolektoriaus, taip pat visomis žadinimo ir papildomų papildom ų poli polių ų apvijomis: apvijomis:
5.2.6. Elektros mašinų vardiniai parametrai Prie kiekvienos elektros mašinos korpuso matomoje vietoje pritvirtinama gamyklos lentel ė, kurioje nurodoma: vardinis darbo režimas, vardinis galingumas, į tampa, tampa, srovė srovė, sukimosi dažnis, naudingumo koeficientas ir t. t. Vardiniu parametru vadinamas gamyklos apibr ėžtas darbinis mašinos parametras. Vardiniai parametrai toliau žymimi indeksu v , pavyzdžiui: vardinis galingumas Pv, vardinė vardinė į tampa tampa UV vardinė vardinė srovė srovė Iv ir t. t. Šiuos parametrus reikia žinoti, norint tinkamai techniškai eksploatuoti mašin ą tam tikr ą ą nustatytą nustatytą laik laik ą (stacionari ą (stacionarių ų mašin mašinų ų , dirbanč dirbančių normaliomis ų normaliomis aplinkos są s ą lygomis, lygomis, šis laikas 10 metų met ų ). ).
Kartojimo klausimai 1. 2. 3. 4. 5.
Paaiškinkite, kokios dalys sudaro nuolatinė nuolatin ės srovė srovės variklį variklį . Kaip sudarytas induktorius? Kaip sudaromi ir išdė išd ėstomi poliai? Kodėėl inkaro magnetolaidis surenkamas iš lakštų Kod lakšt ų ? Kuo skiriasi magnetoelektrinio ir elektromagnetinio žadinimo varikliai? Dėl ko kibirkšč kibirkš čiuoja nuolatinė nuolatinės srovė srovės variklio kolektorius ir šepeč šepe čiai? Kokios to kibirkšč kibirkščiavimo pasekmė pasekmės? Kaip jį jį susilpninti? susilpninti? 6. Kod Kodėėl didelė didelė nuolatinė nuolatinės srovė srovės variklio paleidimo srovė srov ė ir kaip ją ją sumažinti? sumažinti?
Papildoma veikla Išnagrinė Išnagrinėkite automobilio radiatoriaus aušinimo ventiliatoriaus variklio konstrukcij ą ir valdymo schemą schemą .
73
5.3. NUOLATINĖS SROVĖS GENERATORIUS. JO YPATYBĖS. TIKSLAS Susipažinti su nuolatinė nuolatin ės srovė srovės generatoriaus konstrukcija, veikimu ir žadinimo b ūdais ir jų jų ypatybė ypatybėmis. Išstudijavę Išstudijavę ššį skyri į skyrių ų tur tur ėtume gebė gebėti paaiškinti: • generatoriaus konstrukciją konstrukciją ; • veikimą veikimą ; • žadinimo bū būdus ir jų jų ypatybes. ypatybes.
5.3.1. Generatorius Prie vidaus degimo variklių varikli ų , traktoriuose bei automobiliuose šiuo metu naudojami nuolatinė nuolatinės ir kintamosios srovė srovės generatoriai. Jie veikia tuo principu, kad magnetiniame lauke (tarp magneto polių polių ) besisukanč besisukančiose apvijose atsiranda elektrovaros jė j ėga (evj).
5.3.2. Generatorių konstrukcija ir charakteristikos Nuolatinė Nuolatinės srovė srovės generatoriaus konstrukcija. 57 paveiksle pavaizduota nuolatinė nuolatin ės srovė srovės generatoriaus konstrukcija. Jo cilindro formos korpusas 14 gaminamas iš vamzdžio arba sulenkiamas iš juostinio plieno ir suvirinamas. Prie jo vidaus tvirtinami poliai, kurie gaminami iš masyvios geležies. Ant polių polių uždedama generatoriaus žadinimo apvija 5. Generatoriaus cilindrinis korpusas uždaromas dangteliais 12 ir 15, kuriuose tvirtinami inkaro guoliai 1 ir 10. Dangteliai nuliejami iš ketaus aliuminio lydinio. Inkaro pagrindin ės dalys yra geležies, šerdis 6, kolektorius 2 ir inkaro apvija 7. Geležies šerdis 6 sudaryta iš plonų plon ų štampuotų štampuotų , užpresuotų užpresuotų ant veleno 8 elektrotechninio plieno plokštelių plokšteli ų , kad bū būtų sumažintos viesulinė viesulinės srovė srovės inkaro šerdyje. Jų Jų storis0,5- 1 mm. Geležinė Geležin ė šerdis turi griovelius, kuriuose sudė sud ėtos izoliuotos apvijos. Ant veleno į taisytas taisytas kolektorius. Jis pagamintas iš varinių varini ų plokšteli plokštelių ų , išdė išdėstytų stytų pakaitomis pakaitomis su izoliacinė izoliacinėmis plokštelė plokštelėmis. Prie plokštelių plokštelių prijungti prijungti apvijos galai. Prie kolektoriaus iš viršaus prisispaudžia grafitiniai šepe čiai. Jie sujungti su generatoriaus gnybtais. Vienas generatoriaus gnybtas jungiamas su korpusu, kuris tampa laidu (“masė (“mas ė”). Tarp izoliuoto gnybto ir mas ės jungiami visi imtuvai. Generatoriaus išor ė je ant veleno užtvirtintas skriemulys 11 su ventiliatoriumi 9, kuris pro angas 3 aušina generatori ų . Traktorių Traktorių generatoriams tokia sistema nelabai tinkama, nes jie dirba labai dulk ė dulk ėtoje aplinkoje. Jie daromi be ventiliacinių ventiliacini ų ang angų ų , todė todėl ir galia 25- 35% mažesnė mažesn ė, negu tokio pat, bet ventiliuojamo. Aušinami apipuč apipu čiant korpusą korpusą .
57 pav. Nuolatinė Nuolatinės srovė srovės generatoriaus konstrukcija: 1 ir 10- rutuliniai guoliai; 2kolektorius; 3- ventiliacinė ventiliacin ės angos; 4- apkrovimo gnybtas; 5- sužadinimo apvija; 6- inkaro geležis; 7- inkaro apvija; 8- velenas; 9- ventiliatorius; 11- skriemulys; 12 ir 15- dang čiai; 13- inkaras; 14korpusas. 74
Generatorių charakterizuoja pradinis, nominalus bei Generatorių charakteristikos. Generatorių maksimalus sukimosi greitis, nominali į tampa tampa bei srovė srovė, galia. Generatoriui sukantis mažu greič grei čiu, jo į tampa tampa mažesnė mažesnė už akumuliatoriaus į tampa, tampa, ir jis srovė srovės netiekia. Kai jo sukimosi greitis padidė padid ė ja, į tampa tampa pasiekia nominalų nominal ų dyd dydį į . Šis sukimosi greitis vadinamas pradiniu. Jis priklauso nuo generatoriaus tipo. Kai generatorius išvysto nominalia į tampa tampa ir tiekia nominalia srove, turime nominalu sukimosi greitį greit į . Nominali generatorių generatorių į tampatampa- 12 arba 24V. Keič Kei čiant generatorių generatorių būtina, kad jo nominali į tampa tampa atitiktų atitiktų buvusio buvusio generatoriaus į tampą tampą . Nominalų Nominalų srov srovėės dydį dydį riboja riboja leistinas generatoriaus į šilimas šilimas ir kolektoriaus kibirkšč kibirkš čiavimas. Iš generatoriaus negalima imti daugiau srovė srov ės, negu nominalus dydis. Priešingu atveju jis į kais kais ir generatoriaus apvijų apvijų izoliacija izoliacija sudegs, kolektorius apdegs.
5.3.3. Svetimo žadinimo generatorius Svetimo žadinimo generatoriaus žadinimo apvija prijungiama prie atskiro maitinimo šaltinio (58 pav.). Prie kirtiklio 1 per ampermetr ą ampermetr ą prijungiama prijungiama žadinimo apvija 4 ir reguliavimo reostatas 2, kuris turi laisvą laisvą kontaktą kontaktą 3, prijungtą prijungtą prie žadinimo apvijos. Jeigu, nor ėdami susilpninti žadinimo srovę srovę Iž, stumsime reostato šliaužiklį šliaužikl į į viršų viršų , tai jis pasieks laisvą laisvą kontaktą kontaktą ir trumpai sujungs žadinimo apviją apviją . Atjungus laisvą laisvą kontakt kontaktą ą , žadinimo apvija nutruks ir pertraukimo vietoje susidarys elektros lankas, kuriame išsiskirs magnetinio lauko energija. Apvijos induktyvumas paprastai didelis, vadinasi, didelė didelė ir saviindukcijos vadinamas procentiniu į tampos tampos pokyč pokyčiu; svetimo žadinimo generatorių generatori ų šis pokytis lygus 5- 10 %. Kai apkrova kintama, į tampa tampa palaikoma pastovi, reguliuojant žadinimo srovę srov ę . Reguliuoti galima rankiniu bū b ūdu arba automatiniais reguliatoriais. Svetimo žadinimo evj, palaikanti tarp atviros apvijos gal ų aukštą aukštą į tampą tampą . Pastaroji gali pramušti apvijos izoliaciją izoliaciją ir yra pavojinga aptarnaujantiems žmonė žmon ėms. Elektros lankas aplydo ir oksiduoja kontaktų kontaktų pavirši paviršių ų .
58 pav. Svetimo žadinimo generatoriaus schema Prie inkaro gnybtų gnybtų prijungtas energijos imtuvas r, voltmetras V ir ampermetras A. Rotori ų sukantis pirminis variklis neparodytas.
5.3.4. Lygiagretaus žadinimo generatorius Lygiagretaus žadinimo generatoriaus žadinimo apveja prijungiama prie inkaro gnybt ų lygiagreč lygiagrečiai apkrovos grandinei (59 pav.). Inkaro srov ė IIn = I + I ž; čia Iž = (1 - 7)% I v
7 pav.
Lygiagretaus žadinimo generatorius 75
Tokiam generatoriui sužadinti reikia, kad žadinimo srov ės sukuriamo magnetinio srauto kryptis sutaptų sutaptų su su liktinė liktinės indukcijos srauto kryptimi. Tik šiuo atveju žadinimo srovė srov ė, kurią kurią sukuria sukuria liktinė liktinė evj El, į magnetina magnetina mašiną mašiną , tuomet padidė padidė ja generatoriaus magnetinis srautas ir evj. Didė Did ė janti evj didina Iž vadinasi, stiprina srautą srautą Φ. Šitoks susižadinimo procesas vyksta tol, kol evj pasidaro lygi į tampos tampos kritimui žadinimo apvijoje, t.y. E = Iž r ž Jei generatorius nesusižadina, tai reikia pakeisti žadinimo srovė srov ės Iž kryptį kryptį .
Kartojimo klausimai 1. Paaiškinkite: • generatoriaus konstrukciją konstrukciją ; • generatoriaus veikimą veikimą ; • generatoriaus žadinimo ypatybes. 2. Kaip susižadina lygiagretaus žadinimo generatorius? Ar jis gali nesusižadinti? K ą K ą reikia padaryti, kad ji nesusižadintų nesusižadintų ? 3. Kodė Kodėl lygiagretaus žadinimo generatoriaus į tampa tampa labiau priklauso nuo apkrovos negu nepriklausomo žadinimo?
Papildoma veikla Išnagrinė Išnagrinėkite automobilinio generatoriaus konstrukcij ą ir ą ir veikimą veikimą . Nubraižykite šių šių generatorių generatorių elektrines schemas ir charakteristikas: a- nepriklausomo; blygiagretaus; c- nuoseklaus. Kuo ypatingas kiekvienas iš jų j ų ?
76
6. SKYRIUS KINTAMOSIOS SROVĖS MAŠINOS
77
6.1. ASINCHRONINIO ELEKTROS VARIKLIO KONSTRUKCIJA IR VEIKIMAS TIKSLAS Išsiaiškinti kintamos srovė srovės asinchroninio elektros variklio konstrukciją konstrukcij ą , veikimą veikimą , privalumus ir panaudojimo sritis. Išnagrinė Išnagrinė ję ję ši šią ą tem temą ą tur tur ėtumė tumėte gebė gebėti paaiškinti: • asinchroninio variklio konstrukciją konstrukcij ą ; • asinchroninio variklio veikimo principą princip ą ; • variklio panaudojimo sritis.
6.1.1. Kintamosios srovės elektros mašinos Kintamosios srovės mašinų paskirtis. Asinchroniniai Asinchroniniai elektros varikliai Elektros energija paprastai gaminama, perduodama ir vartojama, taikant trifaz ę srovių srovių sistemą sistemą . Elektrinė Elektrinėse sinchroniniai generatoriai ver čia mechaninę mechaninę energij energiją ą elektros elektros energija. Elektros energijai versti mechanine į vairiuose vairiuose jė jėgos į renginiuose renginiuose daugiausia vartojami asinchroniniai elektros varikliai. 1889m. M. Dolivo-Dobrovolskis išrado trifazį trifaz į asinchroninį asinchroninį variklį variklį , kuriame panaudojamas sukamasis magnetinis laukas. Nuo to laiko šio plač pla čiausiai paplitusio elektros variklio konstrukcija beveik nepakito. Šis variklis paprastas, pigus ir i r patikimas, jis turi geras mechanines charakteristikas ir gaminamas nuo vato dalių dali ų iki tū tūkstanč kstančių kilovatų kilovatų galingumo ir 127, 220, 380, 500, 660, 3000, 6000 ir 10000V į tampos. tampos. Jis vartojamas mašinų mašin ų ir mechanizmų mechanizmų pavarose, kur nereikalingas labai pastovus sukimosi dažnis ir jo nereikia reguliuoti. Buitiniuose elektros į renginiuoserenginiuose- šaldytuvuose, grindų grindų blizgintuvuose, skalbimo mašinose ir t.t. paprastai vartojami vienfaziai asinchroniniai varikliai. 6.1.2. Sukamojo magnetinio lauko gavimas Kintamosios srovė srovės mašinos konstrukcija paprastai yra atvirkštinė atvirkštin ė nuolatinė nuolatinės srovė srovės mašinos konstrukcijai, t.y. kintamosios srovė srov ės mašinos inkaro apvija daroma nejudama (statoriuje), o žadinimo apvija yra sukamoji. Trifazė Trifaz ė je srovių srovių sistemoje statoriaus srovė srovė sukuria sukamą sukamą jį jį magnetinį magnetinį lauk ą ą, kurio sukimosi dažnis priklauso nuo srov ės dažnio ƒ ir polių poli ų por ų ų skaič skaičiaus p, priklausanč priklausančio nuo apvijos konstrukcijos. Žemiau parodyta 2p = 2 poli ų statoriaus ų statoriaus apvija. Kai srovė srovės dažnis ƒ = 50Hz, ši apvija sukuria magnetinį magnetin į lauk lauk ą ą, kurio sukimosi dažnis n =3000 aps./min. Trimis vienodomis nejudamomis apvijomis AX, BY ir CZ, išd ėstytomis vidiniame statoriaus paviršiuje (60 pav.) 120° kampu viena kitos atžvilgiu, teka trifaz ės sistemos srovė srovės, kurių kurių fazė fazės taip pat skiriasi 120°. Srovių Srovi ų iiA, IB, iC grafikai atvaizduoti 61 paveiksle.
60 pav. Trifazė Trifazės apvijos konstrukcijos schema
61 pav. Trifazė Trifazės sistemos srovių srovių grafikai grafikai 78
62 paveiksle, taip pat, kaip ir 60 paveiksle, kiekviena rit ė schemiškai pavaizduota viena vija; ritė ritės galai, kad bū būtų paprasč paprasčiau, neparodyti. Pasirinksime teigiamą teigiam ą srovė srovės kryptį kryptį iš iš ritė ritės pradžios į jos galą galą . Tuo vadovaudamiesi, 62 paveiksle pažymė pažym ėsime kiekviena rite tekanč tekančių srovių srovių kryptis keliais laiko momentais a, b, c (61 pav.). Momentu a ritė rit ės AX srovė srovė didžiausia ir teigiama (61 pav.). Rič Ri čių BY ir CZ srovė srov ės neigiamos, lygios viena kitai ir du kartus mažesn ės už ritė ritės AX srovę srovę . Vadinasi, 62 paveiksle, a, srovė srovė ritė ritės pradžioje (gnybtas A) nukreipta nuo stebė steb ėtojo, o rič ričių BY ir CZ pradžiose B ir C- į stebė stebėtoją toją . Taip pat pažymė pažymėtos rič ričių srov ų srovėės laiko momentu b ir c (61 pav. ir 62 pav. b ir c)
62 pav. Mvj sudė sudėtis laiko momentais a, b, c 62 paveiksle parodytas dvipolis laukas. Jei suvyniosime apvij ą , kurios kiekviena fazė faz ė susidė susidės ne iš vienos ritė ritės, kaip parodyta 64 paveiksle, o iš dviejų dviejų nuosekliai sujungtu rič ri čių , tai per vieną vieną srov srovėės periodą periodą laukas laukas pasisuks tik pusę pus ę apsisukimo. apsisukimo. Taigi bendruoju atveju magnetinio lauko sukimosi dažnis apsisukimais per minutę minut ę lygus: lygus: f 60 (6-1) n1 = 1 p
Šis sukimosi dažnis n 1 vadinamas sinchroniniu.
6.1.3. Asinchroninio elektros variklio statoriaus apvija Elektros variklio statoriaus apvija yra sudė sud ėtingesnė tingesnė, negu parodyta 60 paveiksle. Kiekviena trifazė trifazės apvijos fazė fazė susideda iš sekcijų sekcijų , panašių panašių į į nuolatin nuolatinėės srovė srovės mašinos inkaro apvijos sekcijas. Statoriaus apvijos išvadai žymimi šitaip: pradžios — S1, S2, S3;. galai S4, S5, S6. 63 paveiksle parodyta sekcija, susidedanti iš 4 vijų vij ų . Ši sekcija užima du statoriaus griovelius. Šias keturias vijas galima suskirstyti ir į dvi sekcijas, kaip parodyta 64 paveiksle. Sekcijos sujungiamos nuosekliai, kad jų j ų evj susidė susidėtų . Sekcijos laidai visi kartu izoliuojami, ir toliau kiekviena sekcija vaizduojama kaip vienvijė vienvij ė, nepriklausomai kiek ji turi vijų vij ų (65 (65 pav.).
63 pav. Statoriaus apvijos apvijos sekcija. 64 pav. Dviejų Dviej ų sekcij sekcijų ų sujungimas. sujungimas. 65 pav. Sekcijų Sekcijų vaizdavimas vaizdavimas
79
6.1.4. Asinchroninio variklio rotoriaus apvija Variklio statoriuje yra sukamoji variklio dalis- rotorius (66 pav.). Tai, kaip ir statorius, iš plieninių plieninių lakštų lakštų surinktas cilindras, kurio paviršiuje yra grioveliai. Į griovelius dedama apvija (variniai stiebai), kurios galai sujungiami variniais žiedais. Šiuo atveju grioveli ų skerspjū skerspjūvis skritulio formos, o apvija (ji atskirai parodyta 67 paveiksle) yra narvelio, vadinamo “voverait ės ratu”, pavidalo. Grioveliai gali bū b ūti ir kitokie, o trumpai sujungta apvija gaunama, liejant į griovelius aliuminį aliuminį ; kartu galuose išliejami ir trumpai sujungiantieji žiedai su ventiliatoriaus mentė mentėmis. Šitokie elektros varikliai vadinami trumpai sujungtaisiais. Trumpai sujungto variklio rotoriaus apvija yra daugiafazė daugiafaz ė.
66 pav. Trumpai sujungto variklio rotorius.
67 pav. Voveraitė Voverait ės ratas
Į rotoriaus griovelius galima sudė sud ėti taip pat apviją apviją , panašią panašią į į statoriaus statoriaus apviją apviją . Šitoks rotorius parodytas 68 paveiksle. Rotoriaus grioveliuose 1 esanč esan čios apvijos trys išvadai (R1, R2, R3) prijungiami prie trijų trijų kontaktinių kontaktinių žiedų žiedų 2, uždė uždėtų ant veleno 3 ir izoliuotų izoliuot ų vienas nuo kito ir nuo veleno. Šepeč Šepečiais, kurie lieč liečia žiedus, rotoriaus apvija prijungiama prie reostato, kuris vartojamas varikliui paleisti arba jo sukimosi dažniui reguliuoti. Šiuo atveju variklis vadinamas varikliu su faziniu rotoriumi arba su žiedais.
68 pav. Asinchroninio variklio rotorius su apvija.
6.1.5. Asinchroninio variklio veikimo principas Sukamojo magnetinio lauko rotoriuje indukuotos evj sukelia rotoriaus laidininkuose antrines sroves i2, kurios są są veikauja veikauja su statoriaus sukamuoju magnetiniu lauku. Rotoriaus laidininkus veikia elektromagnetinė elektromagnetinės jėgos, nukreiptos rotoriaus paviršiaus liestinė liestin ės linkme (pagal kair ės rankos taisyklę taisyklę ). ). Sudė Sudėtos kartu elektromagnetinė elektromagnetin ės jė jėgos ir jų jų momentai momentai sudaro atstojamą atstojam ą jį jį elektromagnetin elektromagnetinį į momentą momentą , kuris suka rotorių rotori ų statoriaus statoriaus magnetinio lauko sukimosi kryptimi. Rotoriaus sukimosi dažnis n2 turi bū būti mažesnis už statoriaus lauko sukimosi dažnį dažn į nn1 nes tik tuomet magnetinis statoriaus laukas judė jud ės rotoriaus laidinink ų ų , judanč judančių į tą pač pačią , kaip ir laukas, pusę pusę , atžvilgiu, ir indukuos juose darbui reikalingas antrines sroves i 2. Todė Todėl šiuo atveju variklis vadinamas asinchroniniu. Statoriaus magnetinio lauko ir rotoriaus sukimosi dažnių dažnių skirtumo skirtumo santykis su statoriaus lauko sukimosi dažniu vadinama slydimu: n − n2 n −n arba s % = 1 2 100% s = 1 n1 n1
(6-2)
Asinchroninio variklio slydimas gali kisti nuo 1, arba 100%, kai rotorius stovi, iki 0, kai rotorius sukasi lauko sukimosi dažniu. Kuo didesn ė veleno apkrova, tuo didesnis s, nes tuomet 80
didelė didelė evj E2, srovė srovė I2, vadinasi, didelis ir rotoriaus sukimo momentas. Asinchronini ų variklių variklių vardinis slydimas bū būna nuo 1 iki 6%. Tušč Tuš čios eigos atveju (P 2 = 0) slydimas praktiška lygus nuliui.
6.1.6. Variklio sukimo momentas Kintamosios srovė srovės elektros variklio sukimo momentą moment ą apib apibūūdina variklio srautas Φ ir srovė srovės aktyvinė aktyvinė dedamoji: M = k m Φ I2 cosψ cosψ2 (6-3) čia k m- pastovus dydis, priklausantis nuo variklio konstrukcijos. Dabartinių Dabartinių asinchroninių asinchroninių variklių variklių paleidimo momento kartotinė kartotin ė M pal / Mv = 1 – 1,5, kai paleidimo srovė srovės kartotinė kartotinė I2 pal / I2v ≈ 4,6 – 6,5. Santykis Mm / Mv paprastai lygus 1,8 – 2,5 ir vadinamas variklio perkrovos santykiu. Kaip matome, elektromagnetinis sukimo momentas, kai U 1 = const, yra slydimo funkcija: M= ƒ(s) (69 pav., 1 kreivė kreiv ė). Kai slydimas vardinis s v = 0,02 - 0,06, variklis sukuria vardinį vardin į momentą momentą Mv. Didžiausią Didžiausią jį jį momentą momentą Mm variklis pasiekia tada, kai slydimas lygus vadinamajam kritiniam slydimui; s kr ≈ 0,2. Kai slydimas s = 1, variklis išvysto paleidimo sukimo moment ą M ą M pal.
69 pav. Variklio sukimo momento priklausomybė priklausomyb ė nuo slydimo. Yra žinoma, kad magnetinis srautas Φ apytiksliai proporcingas į tampai tampai U1, o M ~ Φ I2 cosψ cosψ2, ir, kadangi I 2 cosψ cosψ2 ~ E2s ~ Φ ~ U1 tai M ~ U1 U1 = U 12 (6-4) Vadinasi, asinchroninio variklio sukimo momentas proporcingas prie statoriaus apvijos prijungtos į tampos tampos kvadratui. Ši priklausomybė priklausomyb ė turi didelę didelę reikšmę reikšmę eksploatuojant asinchroninius variklius, nes tinklo į tampos tampos kritimas, pavyzdžiui, iki 0,8 U 1v, sumažina didžiausią didžiausi ą jį jį momentą momentą iki 2 0,8 Mm = 0,64Mm ir variklis neatlaiko net nedidelė nedidel ės perkrovos, t. y. sustoja. Priklausomybė Priklausomybė n2 = ƒ(M), kai U1 = const ir ƒ =const, vadinama mechanine charakteristika (10-20 pav.). Ši charakteristika sudaryta ašyse (n 2 /n1) · 100% ir (M / M v) · 100%. Darbinė Darbin ė jos dalis diapazone nuo 0 iki M v pavaizduota ištisine linija. Kreivė Kreivė 1, sudaryta, kai rotorius trumpai sujungtas, vadinama natū nat ūralią ralią ja charakteristika. Ši charakteristika kieta, kaip ir lygiagreč lygiagre čiojo žadinimo nuolatinė nuolatin ės srovė srovės variklio charakteristika. Kreivė Kreivė 2 vadinama dirbtine charakteristika. Ši charakteristika minkštesnė minkštesn ė negu pirmoji ir sudaroma, į jungus į fazinio rotoriaus grandinę grandin ę papildomą papildomą jį jį rezistorių rezistorių ; tokia schema panaudojama variklio (krano, k ėlimo į renginio) renginio) sukimosi dažniui reguliuoti.
81
70 pav. Mechaninė Mechanin ės variklio charakteristikos.
6.1.7. Asinchroninio variklio paleidimas Kad bū būtų patogu ų patogu sujungti variklio apviją apvij ą žvaigžde žvaigžde arba trikampiu, apvijos gnybtai išdė išd ėstomi skydelyje taip, kaip parodyta 71 paveiksle. Kiekvienos statoriaus faz ės apvija apskaič apskaičiuota tam tikrai fazinei į tampai tampai Uƒ. Todė Todėl statorių statorių galima jungti į tinklą tinklą , kurio vardinė vardin ės į tampos tampos reikšmė reikšmės skiriasi 3 karto. Pavyzdžiui, jei pagal variklio pasą pas ą statoriaus jungimo trikampiu atveju (10-21 pav., a) Uv = 220V, tai, kai tinklo į tampa tampa Ut = 380V, šitokio variklio statoriaus apvijos jungiamos žvaigžde (71 pav., b). Kitą Kit ą variklį variklį tokiu pat bū būdu galima jungti ir į tinklą tinklą , kurio U t = 380V, ir į tinklą tinklą , kurio U t = 660V.
71 pav. Statoriaus apvijos gnybtų gnybt ų išd išdėėstymas. Trumpai sujungtas variklis į jungiamas ir išjungiamas kirtikliu. Šitokio paleidimo b ūdo tr ūkumas yra nemaža paleidimo srovė srov ė I pal = (4,5 - 6,5) I v ir palyginti mažas paleidimo momentas M pal = (1 - 1,5) Jei variklio statorius normaliai turi bū b ūti sujungtas trikampiu, tai paleidimo srovei sumažinti galima paleidimo metu statorių statorių perjungti žvaigžde. Variklis pradeda suktis, veikiamas 3 karto pažemintos į tampos tampos Uƒ srovė srovė I1 3 kartus silpnesnė silpnesnė. Šitaip galima paleisti tik neapkrautą neapkraut ą varikl variklį į , pavyzdžiui, ventiliatoriaus, nes pradinis sukimo momentas šiuo atveju sumažė sumaž ė ja 3 · 3 = 3 kartus.
6.1.8. Asinchroninio variklio sukimosi dažnio reguliavimas Asinchroninio variklio sukimosi dažnį dažn į reguliuojant reostatu, į jungtu į rotoriaus grandinę grandinę , jame susidaro dideli energijos nuostoliai. Be to, šitaip reguliuoti galima tik variklio su faziniu rotoriumi sukimosi dažnį dažn į . Trumpai sujungto variklio sukimosi dažnį dažn į galima reguliuoti, keič kei čiant dažnį dažnį ƒ1 arba polių polių por ų skai ų skaiččių p, ų p, nes n1 = ƒ1 60 / p. 82
Keisti dažnį dažnį ƒƒ1 galima tik specialiais į taisais. taisais. Greič Greičiui reguliuoti polių poli ų skaič skaičiaus keitimu gaminami kelių keli ų (dviejų (dviejų , trijų trijų ir keturių keturių ) greič greičių varikliai. Šitokių Šitokių variklių variklių statoriaus apvijos kiekviena fazė faz ė sudaryta iš kelių kelių lygių lygių dalių dalių . Šias dalis perjungikliu galima sujungti nuosekliai arba lygiagreč lygiagre čiai tokiu bū būdu, kad, persiskirstant srovė srov ėms, kinta magnetinio lauko polių poli ų skai skaiččius, todė todėl kinta šio lauko sukimosi dažnis n 1 (3000 - 1500 ir 1000 - 500 aps./min). Reguliavimas laipsniškas. Šitokie varikliai vartojami kai kuri ų staklių staklių pavarose, norint suprastinti staklių staklių pavar pavar ų d ų dėžę .
6.1.9. Vienfazis asinchroninis variklis Daugiausia paplito ne galingesni kaip 0,5kW vienfaziai asinchroniniai varikliai. Vienfazio asinchroninio variklio jungimo schema atvaizduota 72 paveiksle, a. Šitoks variklis turi vienfaz ę (darbinę (darbinę ) statoriaus apviją apvij ą 1, panašią panašią į žvaigžde sujungtos trifazė trifaz ės apvijos dvi fazes, ir trumpai sujungtą sujungtą rotori rotorių ų 3. 3. Statoriaus apvijos kintamoji srovė srov ė I1 sukuria pulsuojantį pulsuojantį jį jį magnetin magnetinį į lauk lauk ą ą, kuris nesukelia paleidimo momento. Šiam momentui sukurti ant statoriaus užd ėta antroji apvija 2, pagalbinė pagalbinė, sudaranti su darbine apvija 90° kampą kamp ą . Ši apvija drauge su nuosekliai prijungtu kondensatoriumi jungiama į bendr į bendr ą su ą su darbine apvija maitinimo tinklą tinkl ą . Pagalbinė Pagalbinės apvijos srovė srovės I 1 1 ir srovė srovės I2 fazių fazių skirtumas skirtumas lygus /4 periodo. Dvi srovė srovės, kurių kurių fazių fazių skirtumas 1/4 periodo, tek ėdamos dviem apvijomis, kurios erdvė erdv ė je sudaro 90° kampą kamp ą , sukuria dvifazį dvifazį sukam sukamą ą jį jį lauk lauk ą ą . Šis laukas trumpai sujungtoje rotoriaus apvijoje indukuoja evj ir sroves, kurios dė d ėl są s ą veikos veikos su lauku sukuria sukinio momentą moment ą . Rotorius ima suktis, ir paleidimo (pagalbinė (pagalbin ė) apvija 2 atjungiama, o rotorius toliau sukasi pulsuojan čiame magnetiniame darbinė darbinės apvijos 1 lauke kaip vienfazis rotorius.
72 pav. Vienfazio asinchroninio variklio schema. Toks pat reiškinys vyksta ir trifaziame variklyje. Atjungus veikianč veikian čio variklio vieną vieną fazę fazę , variklio, apkrauto ne didesne kaip 50 - 55% vardine apkrova, rotorius sukasi toliau, ta čiau paleisti trifazio variklio, kurio viena fazė faz ė nutraukta, negalima. Remiantis aukšč aukščiau išdė išdėstytais samprotavimais, trifazį trifazį asinchronin asinchroninį į varikl variklį į galima galima maitinti iš vienfazio tinklo (72 pav., b, c). Čia, kaip ir trifazio variklio atveju, statoriaus apvijos faz ės gnybtų gnybtų į tampa tampa Uƒ, esant bet kokiai jungimo schemai, turi išlikti išli kti nepakitusi, t. y. U ƒ = Uƒv. Pastoviai į jungtas darbinė darbinės talpos Cd v kondensatorius Cd užtikrina šią šią ssą lygą lygą . Ją J ą galima galima apytiksliai apskaič apskaičiuoti iš šių šių santykių santykių : 72 paveikslo, b, schemai - C d ≈ 2800 Iv / U; 72 paveikslo, c, schemai - C d ≈ 4800 Iv / U;
83
čia srovė srovė - fazinė fazinė, o į tampa tampa - linijinė linijinė. Jei reikalingas didelis paleidimo momentas, tai paleidimo metu prijungiama talpa C pal. Variklis su pastoviai prijungta talpa C d.v vadinamas kondensatoriniu varikliu. Ribiniu kondensatorinio variklio galingumu reikia laikyti 1,7kW galingum ą , nes, kai vardinis galingumas dar tik 1kW, kondensatoriaus kaina maždaug lygi variklio kainai. Vienfazio variklio, lyginant su trifaziu, eksploatacinė eksploatacin ės charakteristikos blogesnė blogesnės, mažesnis naudingumo koeficientas ir cosφ cos φ.
6.1.10. Asinchroninio variklio nuostoliai ir naudingumo koeficientas Nuostoliai asinchroniniame variklyje (jie pavaizduoti 73 paveikslo, paveikslo, energetinė energetin ė je diagramoje) susideda iš: Pa1 - nuostolių nuostolių statoriaus apvijoje; Pst - nuostolių nuostolių statoriaus pliene; P a2 - nuostolių nuostolių rotoriaus apvijoje; P mech - trinties nuostolių nuostolių .
73 pav. Asinchroninio variklio darbinė darbin ės charakteristikos. Tada įė jimo (pirminis) galingumas P 1 = 3U 1 I 1 cos ϕ
Išė Išė jimo (veleno) galingumas galingumas P2 = Pl - (Pa1 + Pst + Pa2 + Pmech) ir variklio naudingumo koeficientas P P − Σ P 100% η = 2 100% = 1 P P 1 1
(6-5) (6-6) (6-7)
Didžiausias variklio naudingumo koeficientas pasiekiamas tada, kai variklis apkrautas vardine arba artima jai apkrova.
Kartojimo klausimai 1. Paaiškinkite, kas tai yra: • trifazė trifazė statoriaus apvija; • statorius, rotorius; • trumpai sujungtas rotorius; • fazinis rotorius; • sukamasis magnetinis laukas; • sinchroninis greitis; • slydimas. 2. Kaip sudaroma trifazio asinchroninio variklio statoriaus apvija? Kaip ji jungiama į tinkl į tinklą ą ? 3. Kaip pakeisti variklio sukimosi kryptį krypt į ? 4. Kokius žinote sinchroninius variklių varikli ų sukimosi sukimosi greič greičius? 5. Kokie variklio duomenys pateikiami variklio pase?
Papildoma užduotis 84
Nuvyk ę ę į mokyklos autoserviso dirbtuves išsiaiškinkite kokie ten naudojami kintamos srovė srovės elektros varikliai ir nurašykite jų j ų techninius techninius duomenis.
6.2. ELEKTROS VARIKLIO VALDYMO IR APSAUGOS APARATAI TIKSLAS Supažindinti su elektros variklių varikli ų valdymo aparatais, jų jų konstrukcija ir jų j ų ypatybė ypatybėmis. Supažindinti su elektros variklių varikli ų apsaugos apsaugos aparatais, jų jų konstrukcija konstrukcija ir veikimu. Išnagrinė Išnagrinė ję ję ššį skyri į skyrių ų tur tur ėtume gebė gebėti paaiškinti, kas tai yra: • elektrinis kontaktas; • lanko gesinimo kameros; • kirtiklis, paketinis jungiklis, kontaktorius; • saugiklis, šiluminė šiluminė relė relė, automatinis jungiklis. 6.2.1. Valdymo įtaisų aparatai Rankiniam ir automatiniam pavar ų ų valdymui ir apsaugai dažniausiai yra naudojami komutaciniai elektriniai aparatai. Jie sujungia ir atjungia elektrines grandines mechaniniais kontaktais (kontaktiniai aparatai) arba elektroniniais jungikliais (bekontak č (bekontak čiai aparatai). Kol kas dauguma pavar ų ų, ypač ypač paprastesnių paprastesnių , yra valdomos kontaktiniais aparatais. Elektrinis kontaktas. Nuo to, kaip patikimai sujungiami ir atjungiami komutacinio aparato kontaktai, priklauso visos valdymo grandinė grandin ės ir pavaros darbo patikimumas. Elektrinis kontaktas sudaromas, suspaudus du metalinius paviršius. Iš tiesų ties ų susilieč susiliečia tik tų tų , paviršių paviršių atskiri taškai (74 pav., a), o likusioji kontakto paviršiaus dalis yra nelaidi. Kuo mažesnis susilieč susilie čianč iančių paviršių paviršių plotas, tuo didesnė didesnė kontakto varža ir didesnis srovė srov ės tankis są są lyč lyčio taškuose. Tekant srovei kontaktu, jame išsiskiria šilumos kiekis, proporcingas srovei kvadratu ir kontakto varžai. D ėl šilumos poveikio kontaktai oksiduojasi, jų j ų varža dar padidė padid ė ja. Kai kada perkrauti kontaktai gali ir susivirinti. Norint sumažinti kontaktų kontakt ų varžą varžą , jie gaminami iš laidesnių laidesni ų elektros srovei metalų metalų (sidabro, vario ar kai kurių kuri ų lydini lydinių ų ), ), jų jų paviršiai paviršiai gerai nušlifuojami ir turi bū b ūti švar ūs. Kuo didesnes sroves ir į tampas tampas reikia komutuoti, tuo sunkiau yra užgesinti elektrin į lank ą ą , tuo sudė sudėtingesnes priemones tenka naudoti. Dažniausiai lankas gesinamas naudojant magnetin į lauk ą (magnetinis ą (magnetinis lanko išpū išpūtimas), aušinant plazmą plazmą , lank ą ištempiant ą ištempiant ar suskaldant į daug į daug trumpų trumpų elektrinių elektrinių lank lank ų ų . Kartais tenka taikyti kelias priemones kartu.
74 pav. Elektrinio aparato kontaktų kontakt ų paviršiaus (a), lankinis išlydis ir jo gesinimas specialia kontaktų kontaktų forma forma (b), magnetiniu lauku (c) bei lanko gesinimo gesi nimo kameroje (d). Kontaktų Kontaktų metalas dė dėl didelių didelių temperatū temperatūr ų ų ir elektros išlydžio garuoja, todė tod ėl yra ribojamas elektrinių elektrinių aparat aparatų ų jungim jungimų ų skai skaiččius bei dažnis. Kaip bekontak čiai komutacijos aparatai dažniausiai yra naudojami tiristoriai, re čiau tranzistoriai.
85
75 pav. Mygtukas ir jo sutartinis ženklas. 1- nejudamieji ir 2- judamieji kontaktai. vair ūs kirtikliai, paketiniai jungikliai, mygtukai, Rankiniai komutacijos aparatai. Tai į vair mikrojungikliai ir pan. Juos pasuka ar paspaudžia žmogus. papras čiausių iausių rankinio valdymo aparatų aparat ų (76 pav.). Ant izoliacinė izoliacin ės Kirtikliai yra vieni iš paprasč plokštė plokštės yra sumontuoti nejudamieji kontaktai bei prijungimo gnybtai. Grandin ė komutuojama judamaisiais kontaktiniais peiliais, pasukant izoliuotą izoliuotą rankeną rankeną . Peilių Peilių kontaktų kontaktų plotas yra gana didelis, todė todėl kirtikliais galima komutuoti dideles - iki 350A (o sujungus kelias poras peili ų - ir didesnes) - sroves ir į ir į tampas tampas iki 500V. Gali bū būti ne tik vienpoliai, bet dvipoliai ir tripoliai kirtikliai, kurių kurių peiliai izoliuoti elektriškai, bet sujungti mechaniškai. Kirtikliais prijungiami prie elektrinio tinklo ar nuo jo atjungiami atskiri imtuvai arba j ų grupė grupės. Jie yra cechų cechų į vadinė vadinėse spintose bei pavienių pavienių galingesni galingesnių ų imtuv imtuvų ų į į vaduose. vaduose.
76 pav. Kirtiklis: 1- nejudamasis ir 2- judamasis kontaktas; 3- lanko gesinimo kamera; 4gnybtai komutuojamai grandinei prijungti. j ų bendr bendr ą velen ą veleną ą Paketiniai jungikliai turi pasukamas plokšteles, kurios valdomos pasukant jų (77 pav., (77 pav., a). Įkaitusi nuo lanko fibra garuoja ir jos garuose lankas grei čiau užgę užgę sta. sta. Keli plokštelių plokštelių komplektai sudaro paketą paket ą , kur į galima į galima sudė sudėti, surenkant į vairias vairias sujungiamų sujungiamų kontakt kontaktų ų kombinacijas. kombinacijas. Pavyzdžiui, vienu paketiniu jungikliu galima varikl į prijungti prie tinklo arba nuo jo atjungti, o kitaip išdė išdėsčius plokšteles dar ir reversuoti (žr. 77 pav., b ir c). Paketiniai jungikliai gaminami 220V, 10 - 400A srovė srov ėms ir 380V, 6 - 250A srovė srov ėms.
77 pav. Paketinis jungiklis: 1- nejudamieji ir 2- judamieji kontaktai; 3- fibros plokštel ės; 4izoliuotas velenas; 5- gnybtas.
86
(78 pav.) yra rankiniai aparatai, kuriais kontaktai sujungiami pagal tam tikr ą tikr ą iš iš Kontroleriai (78 pav.) anksto sudarytą sudarytą program programą ą . Sukant kumštelimo kontrolerio veleną velen ą , prie jo pritvirtinti į vairios vairios formos kumšteliai sujungia ir atjungia į vairias vairias grandines. Panašiai bū būgniniuose kontroleriuose judamieji kontaktiniai segmentai susijungia su nejudamaisiais kontaktais. Kontroleriais galima ne tik sujungti ar atjungti grandines, bet ir iš anksto užprogramuoti kiekvieno sujungimo trukmę trukm ę ir ir jo laik ą ą . Mygtukai naudojami trumpam sujungti arba atjungti mažos galios grandines. Jais perduodamos žmogaus komandos automatinio valdymo grandinė grandin ėms. Dažniausiai naudojami mygtukai, kurie paveikia paspausti. Atleidus spyruokl ės juos vė vėl gr ą ąžina žina į pradinę pradinę pad padėėtį . Kai mygtuko kontaktai iki paspaudimo yra atviri, jie vadinami sujungiamaisiais, kai uždari atjungiamaisiais. Paprastai mygtukai turi abiejų abiej ų tip tipų ų kontaktus kontaktus (75 pav.).
78 pav. Kumštelinis (a) ir bū b ūgninis (b) kontroleris. 1- nejudamieji ir 2- judamieji kontaktai; 3- izoliuotas velenas; 4- kumštelis; 5- lanko gesinimo kameros. elektromagnetin ės relė relės ir Elektromagnetiniai komutacijos aparatai. Jiems priskiriami elektromagnetinė kontaktoriai, kurių kuri ų sandara gali bū būti į vairi, vairi, bet veikimo principas yra vienodas. Tekant srovei rel ės ar kontaktoriaus rite, elektromagnetas pritraukia ar į traukia traukia į ritė ritės vidų vidų inkar ėlį . Prie jo pritvirtinti judamieji kontaktai sujungiami su nejudamais (79 pav.). Kadangi elektromagneto grandin ės galia yra maža, o kontaktai gali komutuoti didel ės galios grandines, tai elektromagnetiniai aparatai iš tiesų tiesų yra yra diskretaus signalo stiprintuvai.
79 pav. Elektromagnetinio komutacijos aparato sandara. 87
junginėti. Jų Jų kontaktų kontaktų Relės (80 pav.)- tai mažos galios aparatai valdymo grandin ėms junginė paviršius nedidelis, lankas tarp jų užg ų užgę ę sta sta savaime. Paprastai relė relės turi daug por ų kontakt ų kontaktų ų . Dalis jų jų yra sujungiamieji (atviri, kai rite srovė srov ė neteka), dalis- atjungiamieji. Gali bū b ūti perjungiamieji kontaktai. didelės galios- vadinamą vadinamą sias sias jė jėgosKontaktoriai (žr. 80 pav., b)- tai aparatai, jungin ė jantys didelė grandines. Jų Jų pagrindiniaipagrindiniai- jė j ėgos kontaktai yra didelio ploto, turi į vairias vairias lanko gesinimo priemones. Be jėgos kontaktų kontaktų , kontaktoriai turi papildomus mažos galios kontaktus. Jie paprastai vadinami valdymo arba blokavimo kontaktais ir jungiami į valdymo į valdymo grandines kaip ir relių reli ų kontaktai. kontaktai. Kad kontaktai mažiau užsiterštų užsiteršt ų , relė relės ir kontaktoriai dažnai uždengiami sandariais gaubtais. Ilgai ir labai patikimai dirba herkoninė herkoninės relė relės, kurių kurių kontaktai kontaktai yra vakuume arba inertinė inertin ėse dujose.
80 pav. Elektromagnetinė Elektromagnetin ė relė relė (a) ir kontaktorius (b): 1- kontaktai; 2- elektromagnetas; 3spyruoklė spyruoklė; 4- trumpai sujungta vija.
Eigos jungikliai; herkonai. Tai jungikliai (galiniai ar tarpiniai), kurie yra skirti darbo mašinų mašinų judanč judančių į taisų taisų eigai apriboti. Jie perduoda į valdymo grandinę grandin ę signalą signalą kokiam nors pakeitimui. Juos sujungia, atjungia ar perjungia perjungia darbo mašinos judamosios dalys. dalys. Paprastai eigos jungikliai yra mechaniniai į taisai. taisai. Jie gali bū būti sujungiamieji arba atjungiamieji. Galiniai jungikliai dažniausiai turi spyruokl ę , kuri gr ą ąžina žina juos į ankstesnę ankstesnę būseną seną . Tarpiniai jungikliai paprastai lieka toje padė pad ėtyje, į kurią kurią juos pastumia judamoji darbo mašinos dalis, tol, kol pastaroji jų j ų negr negr ą ąžina žina į buvusi į buvusią ą pad padėėtį . Eigos jungikliai gali bū b ūti ir herkonai. Tai plokštū plokštūs spyruokliniai feromagnetiniai kontaktai, į taisyti taisyti stikliniame inde su inertinė inertin ėmis dujomis. Tokioje aplinkoje jie išlieka švar ūs ir nesioksiduoja. Kai herkono kontaktai patenka į magnetinį magnetinį lauk ą ą , juos veikia elektromagnetinė elektromagnetin ės jėgos, todė todėl jie susijungia. Nesant magnetinio lauko, kontaktai v ėl atsitiesia ir atsijungia. elektrin ėms grandinė grandinėms nuo avarinių avarinių režimų režimų . Apsaugos aparatai. Jie naudojami apsaugoti elektrinė Avariniai režimai gali bū b ūti į vair vair ūs: trumpieji jungimai, perkrovos, neleistini į tampos tampos sumažė sumažė jimai. Išnykus ar neleistinai sumažė sumaž ė jus tinklo į tampai, tampai, elektros variklis gali sustoti. Įtampai atsiradus variklis gali pats pradė pradėti suktis, o tai neleistina ir technologijos, ir darbo apsaugos poži ūriu. Viena iš paprasč paprasčiausių iausių ir ir pigiausių pigiausių grandini grandinių ų apsaugos apsaugos nuo trumpų trumpų jų jų jungim jungimų ų priemoni priemonių ų yra yra srovė, į dėklas išsilydo (net išgaruoja) ir lydieji saugikliai (81 pav.). Kai saugikliu teka per didel ė srovė nutraukia elektros grandinę grandin ę . Įdėklai gaminami iš vario, cinko, aliuminio, švino ar kit ų metalų metalų . Jie gali bū būti atviri arba užpilti smulkiu smė sm ėliu, kuriame lankas gę g ę sta sta spar čiau. Pramonė Pramonė je dažniau yra naudojami vamzdiniai saugikliai. Jų į dėklai gali bū būti specialios formos štampuotos cinko plokštelė plokštel ės. Tokios formos į dėklas mažiau kaista, kai juo teka vardinė vardin ė srovė srovė, nes jo varža mažesnė mažesnė negu siauros juostelė juostel ės į dėklo, ir plač pla čiosios dalys jį jį geriau aušina. Avarinio režimo metu į dėklas išsilydo siauriausiose vietose, todė tod ėl elektros lankas išskaidomas į kelis ir greič greičiau užgę užgę sta. sta.
81 pav. Vamzdinis (a) kamštinis (b) saugiklis bei į vairios vairios formos į dėklai. 88
Apsaugai nuo perkrovos yra naudojamos šiluminės relės (82 pav.). Kai relė rel ės bimetalinė bimetalinė juostelė juostelė, tekant apsaugomosios grandinė grandin ės srovei šildymo elementu, neleistinai į kaista, kaista, ji išsirieč išsiriečia iki kritinė kritinės kinematinė kinematinės padė padėties. Spyruoklė Spyruoklė permeta ją ją į kitą kitą kraštinę kraštinę pad padėėtį , o relė relės atjungiamieji kontaktai nutraukia grandinė grandin ės srovę srovę . Nors bimetalė bimetalė plokštelė plokštelė ataušta, kontaktai vis tiek lieka atjungti. Vė Vėl sujungti kontaktus galima tik paspaudus mygtuk ą ą. Gali bū būti ir tokios relė rel ės, kurios savaime gr į įžta ž ta į pradin į pradinę ę bbūseną seną .
82 pav. Šiluminė Šilumin ės relė relės sandara: 1- šildymo elementas; 2- bimetalė bimetal ė juostelė juostelė; 3- mygtukas; 4kontaktai. Šiluminė Šiluminės relė relės paveikia, kai perkrovos srovė srov ė I = (1,2 – 1,3) I N ir trunka ilgiau nei 20 min. Kad bū būtų galima geriau pritaikyti reles konkretaus variklio apsaugai, j ų poveikio srovę srovę galima reguliuoti ±25% ribose.
6.2.2. Paprasčiausios valdymo įtaisų schemos b ūti valdoma ir rankiniu bū b ūdu, ir automatiškai. Bendrieji valdymo principai. Pavara gali bū Pavar ų valdymo ų valdymo į taisai taisai gali bū būti skirti į vairioms, vairioms, pavyzdžiui, tokioms funkcijoms atlikti: 1) prijungti pavaros variklius prie šaltinio bei atjungti nuo jo; 2) reversuoti ir elektriškai stabdyti pavar ą ą ; 3) suderinti kelių kelių variklių variklių bei technologinių technologinių į renginių renginių darbo režimus; 4) kontroliuoti pavaros paleidimą paleidimą , stabdymą stabdymą , reversavimą reversavimą pagal reikiamą reikiamą parametr ą ą ; 5) reguliuoti ir stabilizuoti pavaros greitį greitį ; 6) valdyti pavar ą pagal ą pagal specialią specialią program programą ą . Panagrinė Panagrinėsime kai kurių kurių elektros pavar ų ų valdymo schemų schemų pavyzdžius. Sutartiniai jų j ų elementų elementų ženklaiženklai- 3 lentelė lentel ė je. 3 lentelė lentelė Ženklas
Kontaktinių Kontaktinių valdymo valdymo schemų schemų sutartiniai sutartiniai ženklai Reikšmė Reikšmė Lydusis saugiklis Tripolis jungiklis su mechanine jungtimi Tripolis automatinis jungiklis su mechanine jungtimi Sujungiamasis mygtukas Atjungiamasis mygtukas
89
Mechaniškai sujungti mygtukai Šiluminė Šiluminės relė relės šildymo elementai Kontaktoriaus arba relė rel ės ritė ritė Relė Relės arba kontaktoriaus sujungiamieji valdymo kontaktai Relė Relės arba kontaktoriaus atjungiamieji valdymo kontaktai Sujungiamieji jė jėgos kontaktai Atjungiamieji jė jėgos kontaktai Sujungiamieji kontaktai su sujungimo delsa Sujungiamieji kontaktai su atjungimo delsa Sujungiamieji kontaktai, gr ą ąžinami ž inami į pradin į pradinę ę bbūseną seną ranka ranka
taisas, skirtas varikliui prijungti prie Asinchroninio variklio paleidimo įtaisas. Valdymo į taisas, šaltinio ir nuo jo atjungti, yra vadinamas paleidikliu. Kai variklio grandin ėms komutuoti naudojamas elektromagnetinis kontaktorius, turime magnetinį magnetin į paleidikl paleidiklį į ; kai valdomasis tiristorius, - tiristorinį tiristorinį paleidikl paleidiklį į . Paprasč Paprasčiausias yra magnetinis paleidiklis, kuriuo asinchroninį asinchronin į variklį variklį su trumpai sujungtu rotoriumi galima prijungti prie tinklo ir nuo jo atjungti. Schemoje (83 pav., a) pavaizduotos dvi grandinė grandinės. J ė gos grandinė – tripolis jungiklis Q, lydieji saugikliai F, kontaktoriaus sujungiamieji jė jėgos kontaktai KM ir variklio statoriaus apvija. Valdymo grandin ė - atjungiamasis stabdymo mygtukas S1 ir sujungiamasis paleidimo mygtukas S2, kontaktoriaus KM rit ė bei kontaktoriaus sujungiamasis valdymo kontaktas KM. (Paprastai jė j ėgos grandinė grandinė braižoma storesnė storesnėmis, valdymo plonesnė plonesnėmis linijomis). Valdymo grandinė grandin ė priklausomai nuo valdymo aparatū aparat ūros vardinė vardinės į tampos tampos gali bū būti prijungta tarp dviejų dviej ų linijinių linijinių laidų laidų (U N = Ul) arba tarp linijinio laido ir neutraliojo (U N = Uƒ). Kai kuriais atvejais valdymo grandinė grandin ė jungiama prie nuolatinė nuolatin ės į tampos tampos arba prie kintamosios pažemintos į tampos. tampos.
83 pav. Asinchroninio variklio ir papras čiausio magnetinio paleidiklio schema Paprastai realiose magnetinio paleidiklio grandinė grandin ėse yra numatyta ne tik trumpų trump ų jų jų jungim jungimų ų , bet ir šiluminė šiluminė apsauga (84 pav., a) . Tam į j į jėgos grandinę grandinę į į jungiami ne tik lydieji saugikliai F arba 90
automatiniai jungikliai QF, bet ir dviejų dviej ų šilumini šiluminių ų reli relių ų šildymo šildymo elementai KK1 ir KK2. Perkrovus variklį variklį ar dėl kokių kokių nors priežasč priežasčių atsijungus vienai tinklo fazei, variklis gali suktis toliau, bet jo statoriaus apvija teka per stipri srovė srov ė. Jei ta nors ir nedaug didesn ė už vardinę vardinę srov srovėė teka neleistinai ilgą ilgą laik ą ą, šiluminė šiluminė relė relė KK1 arba KK2 atjungia savo kontaktus valdymo grandin ė je. Dėl to valdymo grandinė grandinė nutraukiama, ir toliau viskas vyksta taip, kaip paspaudus stabdymo mygtuk ą mygtuk ą . Šiluminė Šiluminės relė relės kontaktai patys sugr į įžti ž ti į pradinę pradinę pad padėėtį negali, todė todėl grandinė grandinė darbui nebus parengta tol, kol jie nebus sujungti ranka. Net ir juos sugr ą ąžinus žinus valdymo į taisas taisas vė vėl atjungs variklį variklį , kol nebus pašalintos gedimo priežastys.
84 pav. Asinchroninio variklio ir magnetinio paleidiklio su apsauga nuo perkrovos schema (a), į vair vair ūs valdymo grandinė grandin ės variantai (b, c) bei mygtuk ų montažin ų montažinėė schema (d). Magnetinis paleidiklis patogus tuo, kad variklį varikl į galime valdyti per atstumą atstum ą . Vieną Vieną variklį variklį galima paleisti ir atjungti nuo tinklo iš keli ų vietų vietų . Pavyzdžiui, norint valdyti variklį varikl į iš trijų trijų vietų vietų , trys paleidimo mygtukai sujungiami lygiagreč lygiagre čiai, o stabdymo- nuosekliai (84 pav., c). Paprastai vienas paleidimo ir vienas stabdymo mygtukas esti sumontuoti viename korpuse (84 pav., d). Stabdymo mygtuko galvutė galvut ė daroma raudona, kad jį j į bbūtų lengviau ų lengviau atskirti.
Kartojimo klausimai 1. Paaiškinkite, kas tai yra: • elektrinis kontaktas; • komutacijos, apsaugos aparatas; • bekontaktis aparatas; • magnetinis paleidiklis. 2. Kodė Kodėl šyla elektrinių elektrinių aparat aparatų ų kontaktai, kontaktai, kai jais teka elektros srovė srov ė? Ar jiems tai kenkia? Kodėėl? Kaip mažinama kontaktų Kod kontaktų varža? varža? 3. Kodė Kodėl kibirkšč kibirkščiuoja elektrinių elektrinių aparatų aparatų kontaktai? Ar jiems tai kenkia? Kaip gesinamas elektrinis lankas? 4. Kokie yra rankiniai komutacijos aparatai? Kas jiems bendra ir kuo jie skiriasi? 5. Kas yra herkonas ir kokia gali bū b ūti jo sandara? 6. Kaip veikia elektromagnetiniai komutacijos aparatai? Kuo panaš ūs ir kuo skirtingi relė rel ė ir kontaktorius? 7. Kam reikalingi apsaugos aparatai? Kaip ir nuo kokio pavojingo r ė r ėžimo saugo: a- lydusis saugiklis; b- maksimalios srovė srov ės relė relė; c- šiluminė šiluminė relė relė; d- automatinis jungiklis? 8. Iš ko sudarytas, kokias funkcijas atlieka ir kaip veikia magnetinis paleidiklis? Kuri grandinė grandinė vadinama jė jėgos, o kuri -valdymo? Kodė Kod ėl pakanka dviejų dviej ų šilumini šiluminių ų reli relių ų ?
Papildoma veikla Apsilank ę ę mokomosiose dirbtuvė dirbtuv ėse išsiaiškinkite kur naudojami komutaciniai ir apsaugos aparatai. Aprašykite juos. Išsiaiškinkite kam ir kokie naudojami komutaciniai ir apsaugos aparatai automobiliuose? 91
92
