1 Elektrostatika elektros krūvis, elektros laukas, lauko vaizdavimas. Kūnas turį krūvį jeigu jame yra teigiamų arba neigiamų krūvių perteklius. Apie kiekvieną krūvį susikuria elektros laukas ir tai yra materijos savybė.Q=1C (Kulonas) sąveika tarp krūvių, Kulono dėsnis. Tarp dviejų krūvių vyksta sąveikos jėgos elektrinio lauko energijos sąskaita. Šios sąveikos dydį nustato Kulono dėsnis: F=Qq/4Π ER ε0 R2 darbas atliekamas pernešant krūvį elektros lauke, potencialas, elektros įtampa. Norint perkelti krūvį elektros lauke reikia atlikti tam tikrą darbą. Bendru atveju darbas yra išreiškiamas kaip jėgos ir kelio sandauga: A=F*S Darbas dalintas iš krūvio vadinamas potencialu: q=A/Q Potencialų skirtumą vadiname įtampa: UBA=φB-φA U=1V (Voltas) laidininkai elektros lauke, elektrostatinė indukcija, elektrostatinis ekranavimas. φgal= φišor-φvid Reiškinys vadinamas elektrostatine indukcija ir naudojamas prietaisų mechanizmams, kai kuriems elektroniniams komponentams ir kt. apsaugoti nuo išorės elektrinių laukų. elektrinė talpa, kondensatoriaus talpa, nuosekliai ir lygiagrečiai jungtų kondensatorių atstojamoji talpa. Viena iš elektrinio lauko charakteristikų yra elektrinė talpa. Ji yra išreiškiama kaip krūvio ir jo potencialo santykis: C=Q/φ (F) Faradas. Kondensatoriaus talpa: C=Q/φ Cbendr=C1+C2+C3 - lygiagrečiai jungto kondensatoriaus atstojamoji talpa. 1C/bendr=1/C1+1/C2+1/C3 – nuoseklaus jungimo atveju. dielektrikas elektros lauke, dielektrikų poliarizacija, segnetoelektrikai, absoliutinė ir santykinė dielektrinė skvarba, elektrinis dielektrikų pramušimas. Dielektrikas pasižymi tuo, kad jame nėra laisvųjų krūvių. Jeigu jį patalpinsime į elektros lauką, jo molekulės poliarizuosis taip, kad neigiamoji pusė bus nukreipta link išorinio lauko pliuso, o teigiamoji pusė prie lauko minuso. Jokio judėjimo dielektrike nebus. Dažniausiai pašalinus išorinį elektrinį lauką molekulės tampa nepoliarizuotos ir el. laukas dielektrike išnyksta. Tačiau yra medžiagos vadinamos segnetoelektrikais kurių molekulės ir pašalinus išorinį elektrinį lauką lieka poliarizuotos. Elektrinis laukas, jo intensyvumas priklauso nuo dielektrinės skvarbos, kuri parodo kiek kartų elektrinis laukas yra silpnesnis bet kurioje aplinkoje negu vakuume: ε= εa/ε0 Jeigu elektrinis laukas toks stiprus, kad poliarizuotos molekulės yra sudraskomos į krūvius įvyksta dielektriko pramušimas (atsiradus laisviesiems krūviams pradeda tekėti elektros srovė). Tad parenkant įvairių įrenginių izoliacinę medžiagą būtina ją parinkti su tam tikra atsarga.
Nuolatinės srovės grandinės elektros grandinė, šaltiniai, imtuvai, elektros srovė, jos stipris, kryptis. Elementariąja elektros grandinę sudaro elektrovaros jėgos šaltinis, sujungimo laidai ir imtuvas. Elektrovaros jėgos šaltiniu gali būti cheminis elementas, cheminių elementų baterija, akumuliatorius, termopora, fotoelementas, elektromechaninis generatorius, kintamosios srovės lygintuvas ir kt. Imtuvu gali būti kaitinamoji lempa, kaitinamasis elementas, variklis, įkraunamasis elementas, rezistorius ir tt. Atstojamosiose schemose bet kokį imtuvą žymime varžos ženklu. Kryptingas krūvių judėjimas veikiant kokiom nors jėgoms vadinamas elektros srove. Elektros srovės kryptimi priimta laikyti teigiamų dalelių judėjimo kryptį. Elektros srovės stipris yra matuojamas elektros krūvio kiekiu praeinančiu per laido skerspjūvį per 1s. I=Q/t I=1A (Amperas) elektros varža, laidumas, jų matavimo vienetai. Tekant elektros srovei grandine krūviai atsitrenkia į neutralias molekules ir atomus sudarydami jai elektros varžą: R=ρl/S R=1Ω (Omas) Atvirkščias dydis elektrinei varžai yra elektrinis laidumas: G=1/R G=1S (Simensas) Omo dėsniai, Kirchhofo dėsniai. Omo dėsnis visai grandinei teigia, kad srovė grandinėje yra tiesiog proporcinga grandinėje veikiančiai elektrovarai ar atvirkščiai proporcinga visos grandinės varžai (imtuvo ir šaltinio vidaus varžos sumai). I=E/ (R+Ri).
2 Omo dėsnis grandinės daliai teigia, kad srovė bet kurioje grandinės dalyje bus tiesiog proporcinga įtampai tarp tos grandinės gnybtų ir atvirkščiai proporcinga tos garndinės dalies varžai: I=U/R 1 asis Kirchhofo dėsnis teigia, kad kiekviename sudėtingos grandinės mazge įeinančių srovių suma yra lygi išeinančių iš to mazgo srovių sumai: Σįein=Σiš. 2 asis Kirchhofo dėsnis teigia, kad bet kurioje sudėtingoje grandinėje pasirinktame kontūre įtampų algebrinė suma lygi nuliui: ΣU=0 elektros grandinės darbo režimai. Tuščioji eiga – grandinė nutraukta, R=∞, I=0, Vardinis (nominalusis) režimas. Šiam režimui apskaičiuoti visi grandinės elementai: In-vardinė srovė, Un-vardinės įtampos kritimas imtuve, Pn=Un*In Trumpojo jungimo režimas – šiuo atveju imtuvo varža R=0I, Ik=E/R1 pati didžiausia įmanoma srovė grandinėje. nuosekliai, mišriai, lygiagrečiai jungtų imtuvų grandinės. Nuosekliai sujungtais vadinami tokie grandinės elementai, kuriais teka ta pati srovė. U1+U2+U3-U=0, Re=R1+R2+R3, Re=ΣR Lygiagrečiai sujungtais vadinami tokie grandinės elementai, kurių įtampa yra ta pati. Ge=G1+G2+G3, Ge=ΣG, Re=1/Ge, Pe=ΣP Mišriai sujungtų imtuvų grandinės tiriamos ekvivalentinio keitimo metodu. Grandinė pratinama palaipsniui, nuosekliai ir lygiagrečiai sujungtus imtuvus keičiant ekvivalentiniais, tol kol lieka tik vienas. Tiriant šias grandines dažnai tenka nustatyti atskirų imtuvų darbo režimus- srovę, įtampą, galią. Tam pasitelkiami omo ir Kirchhofo dėsniai. grandinės energija (darbas) ir galia. W=Uit – grandinės energija Energijos pokytis per laiko vienetą yra galia: P=UI, P=U2/R, P=I2/G. Kai grandinėje šaltinių ir imtuvų yra ne po vieną, jų galia sudedama. ΣEI=ΣRI2 + ΣRiI2 šaltinių lygiagretus ir nuoseklus jungimas Nuosekliai suderintai šaltiniai jungiami tuomet, kai reikia padidinti šaltinio elektrovaros jėgą: Ee=E1+E2+E3, Rie=R1i+Ri2+Ri3 Lygiagrečiai šaltiniai jungiami tuomet, kai iš šaltinio reikalinga didesnė srovė, negu galima gauti iš vieno šaltinio. Sujungus kelis vienodus elementus lygiagrečiai ekvivalentinė elektrovaros jėga lygi vieno elemento elektrovaros jėgai, o ekvivalentinio šaltinio vidinė varža sumažėja m kartų: Ee=E1=E2=E3, Ri1=Ri2=Ri3.
sudėtingų grandinių sprendimas Kirchhofo ir kontūrinių srovių metodais. Sprendžiant uždavinius Kirchhofo lygčių metodu: 1. Laisvai pasižymim srovių kryptis imtuvuose. 2. Laisvai pasižymim kontūro apėjimo kryptis. 3. Sustatom lygtis pagal pirmąjį Kirchhofo dėsnį jei mazgų yra n, tai sustatome n-1 lygčių. 4. Likusias lygtis sustatome pagal antrąjį Kirchhofo dėsnį. Sprendžiant kontūrinių srovių pagalba, priimam, kad kiekviename pasirinktame kontūre teka kontūrinė srovė. 1. Išskiriame nepriklausomus kontūrus. 2. Kiekviename kontūre pasirenkame „kontūrinių“ srovių kryptį. 3. Sudarome lygtis pagal antrąjį Kirchhofo dėsnį. 4. Lygtyse evj ir įtampų kritimų ženklai nustatomi kaip ir paprastose lygtyse pagal 2 Kirchhofo dėsnį. netiesinės elektros grandinės, statinė ir diferencinė varžos. Jei grandinėje yra nors vienas netiesinis elementas, tokia grandinė yra netiesinė. Netiesinių imtuvų varža priklauso nuo srovės ir įtampos ar jų krypties. Jų voltamperinės charakteristikos yra netiesinės. Statinė varža yra įtampos ir srovės santykis: Rs=U/I Diferencialinė varža yra įtampos išvestinė srovės atžvilgiu: Rd=dU/dI.
Magnetinės grandinės (elektromagnetizmas) magnetinis laukas, jo kryptis, elektromagnetinis laukas, sraigto taisyklė tiesiam laidininkui ir ritei, B,Ф, μa, μr, μ0. Kadangi elektros srovė yra kryptingas krūvių judėjimas, tai apie laidininką su srove susikurs magnetinis laukas. Magnetinis laukas žymimas magnetinio lauko linijomis, kurių kryptį priimta laikyti elementarios magnetinės rodyklėlės, patalpintos magnetiniame lauke, šiaurinio poliaus kryptį. Magnetinės linijos yra uždaros ir eina iš šiaurės į pietų polių. Jei krūvis juda, apie jį susikuria elektromagnetinis laukas, turintis elektrinio ir magnetinio laukų dedamąsias. Magnetinio lauko linijų kryptis apie laidininką su srove nustatoma pagal dešininio sraigto taisyklę: jei sraigto slenkamasis judesys sutampa su srovės kryptimi laidininke, tai sukimosi kryptis parodys magnetinių jėgų kryptį.
3 Magnetinio lauko krypčiai nustatyti ritės su srove viduje naudojama pakeista sraigto taisyklė: jei sraigto sukamasis judesys sutampa su srovės kryptimi ritės vijomis, tai slinkimas parodys magnetinio lauko kryptį ritės viduje. Magnetinio lauko kryptį ir intensyvumą bet kuriame jo taške apibūdina magnetinės indukcijos vektorius B, matuojama teslomis [ T ]. Magnetinis srautas Φ - B srautas pro kokį nors paviršių, matuojamas vėberiais [ Wb]. µa –absoliutinė magnetinė skvarba [H/m], Santykinė magnetinė skvarba µr = µa/µ0 parodo, kiek kartų įvairiose medžiagose magnetinis laukas stipresnis nei vakuume. µ0 = 4π10-7 H/m magnetinė pastovioji (vakuumo absoliutinė magnetinė skvarba). elektromagnetinė jėga, elektromagnetinė indukcija, variklio ir generatoriaus veikimo principas. Elektromagnetinė jėga apskaičiuojama: Fem= BIl sinα. Jos kryptis nusakoma pagal kairiosios rankos taisyklę: Jei magnetinės linijos krenta į ištiestos rankos delną, keturi ištiesti pirštai rodo srovės kryptį laide, tai atlenktas nykštys rodys Fem. Kai magnetinis laukas veikia laidininko laisvuosius elektronus, yra elektrovaros jėgos, kuri vadinama elektromagnetinės indukcijos EVJ, atsiradimo priežastis: E = B l v sin α. Magnetinio lauko elektromechaninis veikimas ir elektromagnetinė indukcija naudojama mechaninei energijai paversti elektros ir atvirkščiai. Įrenginiai, kuriais vykdomi šie keitimai vadinami elektros mašinomis: mechaninė energija verčiama elektros energija generatoriumi, elektros energija mechanine – varikliu. Jei greitis v=const, F = Fem = BIl. Tuo pačiu Pmech = Fv = BIlv. Kadangi Blv = E, tai Pmech=EI=P, t.y. variklio mechaninė galia lygi šaltinio elektrinei galiai ir visa mechaninė energija verčiama elektrine. magnetinės medžiagos, histerezės kilpa, jos forma įvairioms medžiagoms. Pagal µr visos medžiagos skirstomos į: diamagnetines ( µr<1); paramagnetines ( µr>1), Feromagnetines kurių µr>>1 (siekia tūkstančius). Histerezės kilpos plotas proporcingas magnetinės histerezės nuostoliams – energijai suvartojamai vienkartiniam medžiagos permagnetinimui.Minkštamagnečių kilpa siaura ir didelė, o magnetinės histerezės nuostoliai maži. Kietamagnečių medžiagų histerezės kilpa plati, jos pasižymi stipriu koercityviuoju lauku ir gana didele liktine indukcija. induktyvumas, savitarpio induktyvumas, saviindukcijos ir savitarpio indukcijos evj. Pavienio kontūro (arba ritės) su srove induktyvumas yra dydis, apibūdinantis srovės ir srauto ryšį, savo skaitine reikšme lygus surištojo srauto santykiui su srove: L = ψ / I; [H] Proporcingumo koeficientas M12 vadinamas savitarpio induktyvumu: L1 / M12 = w1/ w2. Kintant savajam surištajam srautui, kontūre arba ritėje indukuojama saviindukcijos EVJ eL. eL = - L di / dt Kintant savitarpio surištajam srautui, gretimoje ritėje indukuojama tarpusavio indukcijos EVJ eM: e2M = - M di1 / dt; e1M = M di2 / dt. energijos nuostoliai magnetinėje grandinėje. Histerezės nuostoliai gaunami dėl plieno permagnetinimo kiekvieną srovės periodą.Galia yra proporcinga histerezės kilpos plotui: Pdk=VφHdB. Taip pat nuostoliai atsiranda dėl sūkurinių srovių, kurių visiškai išvengti neįmanoma, bet jas ir neigiamą jų poveikį galima sumažinti, didinant magnetolaidžio elektrinę varžą.
Vienfazės kintamosios srovės grandinės kintamosios evj ir srovės gavimas, kintamosios srovės parametrai Im, I, Ivid, T, f, φ,ω. Norint gauti sinusinę EVJ, magnetiniame lauke talpiname rėmelį ir sukame jį kampiniu greičiu ω. Dėl elektromagnetinės indukcijos rėmelio laidininkuose indukuojamos EVJ e1 ir e2. amplitudine verte Im (didžiausia srovės verte periode); kitimo periodu T (laiko tarpas, per kurį KS pilnai keičia savo dydį ir kryptį); momentine verte i1, i2 (KS vertė konkrečiu laiko momentu); dažniu f=1 / T (periodų kiekis, įvykstantis per 1 s; matuojamas Hz); pas mus tinkle f=50 Hz. ω - kampinis greitis. ω=α/t. Pradine faze β - fazės vertė pradiniu laiko momentu (t=0). sinusinių dydžių vaizdavimas vektoriais, kompleksinėje plokštumoje, veiksmai su kompleksiniais skaičiais. Taigi, sinusinį dydį galime pavaizduoti vektoriumi, kuris sukamas kampiniu greičiu ω ir kurio ilgis proporcingas sinusinio dydžio amplitudei. Jei vektorius sukamas prieš laikrodžio rodyklę – pradinės fazės teigiamos, jei pagal rodyklę – neigiamos.
4 Sukamą vektorių laiku t=0 galima pavaizduoti kompleksinėje plokštumoje. Tokį sinusinio dydžio atvaizdą analitiškai galima užrašyti kaip kompleksinį dydį A, sudarytą iš realiosios A’ ir menamosios A” dalių: A=A’+jA”. Elektrotechnikoje menamasis vienetas √-1 žymimas j. Tuomet trigonometrinė kompleksinio dydžio išraiška: A=Acosα+jAsinα= A(cosα+jsinα), A = √A’2+A”2 – kompl. dydžio modulis; α - arctg (A”/A’) – kompl. dydžio argumentas. Veiksmai su kompleksiniais skaičiais: A+B=(A’+jA”)+(B’+jB”)= (A’+B’)+j(A”+B”)=C’+jC”=C, - sudėtis. A-B=(A’+jA”)- (B’+jB”)= (A’- B’)+j(A”- B”)=D’+jD”=D - atimtis. α β α β µ A⋅ B=Aej ⋅ Bej =(AB)ej( + )=Mej - daugyba, α β α β ν A/B= Aej /Bej =(A/B) ej( - )=N ej - dalyba. R, L ir C kintamosios srovės grandinėje (Omo dėsnis, laiko ir vektorinės diagramos, varžos, laidumas, galia) Aktyviaisiais vadinsime tokius, kuriuose elektros energija verčiama kitų rūšių energija: šiluma, šviesa, mechanine darbu, chemine energija. Tokį imtuvą priimta žymėti rezistoriaus ženklu. Jo varža R. Tokį imtuvą prijungus prie kintamosios įtampos u(t), juo tekės srovė: iR=u/R. Omo dėsnis šiai grandinei: iR=u/R=(Umsinωt)/R=(Um/R)sinωt. Iš čia: iR=IRmsinωt – srovės sinusoidė; IRm=Um/R – srovės amplitudė, R=ρl/S. ° Omo dėsnis kompleksine išraiška:IR=U/R, IR=IRej0 =IR. Laidumas: G=1/R. Galia: pR=uiR=Umsinωt⋅ IRmsinωt=UmImsin2ωt; Induktyvusis imtuvas – L. Kadangi eL pagal Lenco dėsnį trukdo srovei keistis, tuo pačiu ji sukuria induktyviąją varžą XL. Ji priklauso nuo ritės induktyvumo L ir kintamosios srovės greičio (kampinio dažnio):XL=ωL=2πfL [Ω], laidumas BL=1/XL=1/(ωt) [S]. Omo dėsnis induktyviajam imtuvui IL=U/XL=BLU, simboline forma IL=- jBLUL. Induktyviojo imtuvo galia – reaktyvioji Ji kinta dvigubu greičiu: kai galia teigiama, šaltinio energija naudojama ritės magnetiniam laukui sukurti, kai neigiama – ritės magnetinio lauko energija grąžinama šaltiniui. Talpinis imtuvas – C. Taigi, talpinė varža atvirkščiai proporcinga dažniui ir priklauso nuo talpos C: XC=1/ωC=1/2πfC [Ω], laidumas BC=1/XC=ωC [S]. Srovė grandinėje: iC=C du/dt= C d(Umsinωt)/dt=ωCUm sin(ωt+π/2), iC==ICm(ωt+π/2); ICm==Um/(1/ωC) Talpinio imtuvo galia – reaktyvioji ji kinta dvigubu greičiu: kai galia teigiama, šaltinio energija naudojama kondensatoriaus elektros laukui sukurti, kai neigiama – kondensatoriaus elektros lauko energija grąžinama šaltiniui. nuoseklus, lygiagretus ir mišrus įvairaus pobūdžio imtuvų jungimas kintamosios srovės grandinėje, tokių grandinių sprendimo būdai, varžų, laidumų ir galių trikampiai. Nuosekliai sujungtus realius imtuvus galima pakeisti ekvivalentiniu, kurio kompleksinė varža Ze. I=U/Ze - Omo dėsnis ekvivalentiniam imtuvui. Ze=Z1+Z2+…+Zn – ekvivalentinio imtuvo kompleksinė varža. Ze=ΣZ; Re=ΣR; Xe=ΣX=ΣXL-ΣXC – ekvivalentinio imtuvo varžos. ϕ Ze=Re+jXe=Zeej e; Ze=√Re2+Xe2; ϕ e=arctg(Xe/Re) – kompleksinė varža; čia ϕ e= ϕ =βu-βi . Nuosekliai jungtus imtuvus keičiame ekvivalentiniais, kai reikia tirti visos grandinės režimą. Lygiagrečiai sujungtų imtuvų įtampa yra ta pati (amplitudė ir fazė). I=√Ia2+Ir2; Ir=IL-IC; Ia=Icosϕ ; Ir=Isinϕ; tgϕ=Ir/Ia. ϕ
I=Ia+Ir=Ia-jIr=Ie-j ; I=√Ia2+Ir2; ϕ =arctg(Ir/Ia); I=
n
n
n
n
m =1
m =1
m =1
m =1
∑ I m ; Ia= ∑ I m a ; Ir= ∑ I m L − ∑ I m C .
Lygiagrečiai sujungtų imtuvų grandinės kompleksinė srovė lygi šakų kompleksinių srovių sumai; aktyviųjų dedamųjų moduliai sudedami aritmetiškai, reaktyviųjų – algebriškai. ϕ S=UIej =UIcosϕ +jUIsinϕ =P+jQ; P– realioji (aktyvioji) dedamoji; Q- menamoji (reaktyvioji). S=UI=√P2+Q2; ϕ =arctg(Q/P) – kompleksinės galios modulis ir argumentas. [S] = VA (voltamperas); [P]=W (vatas); [Q] = var (varas) Ekvivalentinio imtuvo kompleksinė galia lygi nuosekliai ir lygiagrečiai sujungtų n imtuvų kompleksinių galių sumai: S e=ΣS; Pe=ΣP; Qe=ΣQL-ΣQC; Kai imtuvai sujungti nuosekliai, patogiau naudoti varžas, kai lygiagrečiai – laidumus. galios koeficientas ir jo gerinimas. cosϕ vadinamas galios koeficientu: cosϕ =P/S=R/S. Nuostolių galia mažesnė, kuo didesnis cosϕ .cosϕ didinamas: parenkami varikliai su didesniu cosϕ ; variklis apkraunamas artima vardinei apkrova;
5 menkai apkrauti varikliai keičiami mažesnės galios; stengiamasi, kad variklis nedirbtų tuščiąja eiga; lygiagrečiai asinchroniniam varikliui jungiama talpinė apkrova arba jungiami specialūs sinchroniniai varikliai. įtampų ir srovių rezonansas kintamos srovės grandinėje, jų reikšmė praktikoje. Įtampų rezonansas gali vykti nuoseklioje grandinėje su R, XL ir XC imtuvais. Įtampų rezonanso metu XL ir XC įtampos yra vienodų amplitudžių bet priešingų fazių; R įtampa lygi tinklo įtampai. Dėl reaktyviųjų įtampų padidėjimo įtampų rezonanso reiškiniai pramoniniuose įrenginiuose yra nepageidautini. XL=XC; ωL=1/(ωC); iš čia f0=1/(2π√LC) – rezonansinis dažnis. Įtampų rezonansas gali būti gaunamas: keičiant ritės induktyvumą L; keičiant kondensatoriaus talpą C; keičiant tinklo dažnį f. Rezonanso metu grandinėje teka stipriausia srovė I0=U/Z=U√R2+(XL-XC)2=U/R. Srovių rezonansas gali vykti lygiagrečiai sujungtų imtuvų grandinėje, kai vienos šakos imtuvas yra XL, o kitos XC pobūdžio. Rezonansinis dažnis: (ωL)/ [R12+(ωL)2]=ωC. Srovių rezonansui grandinė suderinama, keičiant: 1) induktyvumą L; 2) talpą C; 3) tinklo dažnį.
Trifazės kintamosios srovės grandinės a) trifazės evj gavimas, minusinių evj laiko, vektorinė diagramos, simbolinė evj išraiška. Trifazė simetrinė EVJ sistema gaunama trifaziame generatoriuje, kuris turi tris savarankiškas apvijas, pasuktas erdvėje viena kitos atžvilgiu 120° kampu. Trys apvijos ritės yra sudėtos į statorių ir nejuda, o sukamas rotorius – nuolatinės srovės magnetas. Simetrines trifazes evj galima užrašyti laiko funkcijomis: eA=Em sinωt; eB=Em sin(ωt - 2Π/3), eC=Em sin(ωt - 4Π/3); Kompleksiniais dydžiais – Ea=E ej0°Eb=E e-j120°; Ec=E e-j240°.
b) generatoriaus apvijos ir imtuvų jungimas žvaigžde, linijinės ir fazinės įtampos, srovės, vektorinė diagrama simetrinės ir nesimetrinės apkrovos metu, neutraliojo laido paskirtis įvairios apkrovos metu. Trifaziai imtuvai yra jungiami žvaigžde kai jų fazinė vardinė įtampa yra lygi tinklo fazinei įtampai. Imtuvai į tą patį tinklą gali būti jungiami žvaigžde su neutraliuoju laidu ar be jo arba trikampiu priklausomai nuo to, kokia yra jų vardinė įtampa. Trifaziai imtuvai gali būti simetriniai, kai jų visos trys fazės elektrotechniniu požiūriu yra vienodos, ir nesimetriniai. Fazine įtampa vadinama kiekvienos šaltinio arba imtuvo fazės įtampa. Sutarta teigiama šaltinio fazinės įtampos Uf kryptimi laikyti jos kryptį iš fazės pradžios į pabaigą. Linijine vadinama įtampa tarp dviejų šaltinio fazių pradžių . Jų sutartines teigiamas kryptis nurodo jų indeksai. Fazine vadinama srovė (If), tekanti kiekviena šaltinio arba imtuvo faze. Fazinės srovės sutartinė teigiama kryptis yra tokia pat kaip tos fazės šaltinio EVJ arba imtuvo fazės įtampos. Linijinėmis vadinamos srovės (Ii) tekančios linijiniais laidais. Jų sutartinės teigiamos kryptys – iš šaltinio į imtuvą. Neutralusis laida jungia šaltinio ir imtuvo neutraliuosius mazgus. Kai imtuvas yra simetrinis, neutralusis laidas nereikalingas: juo srovė neteka, neutraliųjų mazgų potencialai yra lygūs. Kai imtuvas nesimetrinis ir neutraliuoju laidu teka srovė, imtuvo neutraliojo laido potencialas tampa lygus šaltinio neutraliojo mazgo potencialui. Taigi neutraliojo laido dėka kiekvieno imtuvo fazės įtampa lygi tinklo fazinei įtampai. Nutraukus nesimetrinio imtuvo neutralųjį laidą, tarp imtuvo ir šaltinio neutraliųjų mazgų atsiranda įtampa.
c) generatoriaus apvijos ir imtuvų jungimas trikampiu, linijinės ir fazinės įtampos, srovės, vektorinė diagrama simetrinės ir nesimetrinės apkrovos metu. Trifaziai imtuvai jungiami trikampiu, kai jų kiekvienos fazės vardinė įtampa yra lygi tinklo linijinei įtampai. Kiekviena imtuvo fazė jungiama tarp dviejų linijinių laidų, todėl imtuvo fazinės įtampos yra lygios tinklo linijinėms. Fazinės srovės apskaičiuojamos taikant kiekvienai Omo dėsnį. IAB=UAB/ZAB; IBC=UBC/ZBC; ICA=UCA/ZCA. Iš šaltinio į trikampiu sujungtą imtuvą teka trys linijinės srovės, kurių momentinių verčių suma kiekvienu laiko momentu yra lygi nuliui. Linijines sroves galima apskaičiuoti iš lygybių analitiškai, bet paprasčiau ir vaizdžiau jų vektorių sudaryti grafiškai. Sujungę visų fazinių vektorių viršūnes, atliekame grafinius veiksmus su vektoriais ir gauname linijinių srovių trikampį.
d) trifazių grandinių galia Nepriklausomai nuo imtuvo sujungimo būdo kompleksinė imtuvo galia: S=3Sf=3Pf+j3Qf; Kai imtuvas sujungtas žvaigžde: Uf=Ul/ 3 ; If=Il Kompleksinė imtuvo galia S=
3 UI
6 besisukantis magnetinis laukas.
Asinchroniniai varikliai ir sinchroninės mašinos asinchroninis variklis, veikimo principas tarkime kad turime magnetinį lauką,kurio indukcija yra B ir kuris sukasi dažniu n0, Sukamasis magnetinis laukas kerta laidininkus, todėl juose indukuojamos EVJ.EVJ kryptis nusakoma dešiniosios rankos taisykle.šiuo atveju svarbu kad laidininkai nejuda,o juda magnetinis laukas. Kadangi laidininkų grandinė yra uždara,tai ja teka srovė ,kurios kryptis tokia pat kaip ją sukūrusių indukuotų EVJ. Turime laidininkus kuriais teka srovė ir kurie yra magnetiniame lauke.Juos veikia elektromagnetinės jėgos,kurių kryptis nusakoma kairiosios rankos taisykle. Matome kad šios jėgos stengiasi sukti laidininko magnetinio lauko sukiosi kryptimi. Tarkim kad laidininkai gali suktis o jų sūkių dažnis n .tik tuo atveju kai ∆n=n0- n>0, tai yra n0 laidininkus vėl ima veikti elektromagnetinės jėgos,sudarančios elektromagnetinį sukimo momentą. Laidininkai esantys sukamajame magniatiniame lauke ,varomi elektromagnetinio momento , gali suktis tik asinchroniškai t.y. atsilikdami nuo magnetinio lauko. Dėl to aasinchroninės mašinos,dirbančios variklio rėžimu ,rotoriaus sukių dažnis yra mažesnis nei magnetinio lauko: n
Nuolatinės srovės mašinos nuolatinės srovės mašinų paskirtis,ypatumai,naudojimo sritys: Elektros mašina vadinsime – elektromechaninį įrenginį , kuriame mechaninė energija paverčiama elektrine arba elektrinė energija mechanine. Pirmuoju atveju mašina veikia generatoriaus rėžimu, antru- variklio. Visoms elektros mašinomis būdinga tai, kad kiekviena iš jų gali dirbti ir generatoriaus ir variklio rėžimu, nes jokių esminių sandaros skirtumų tarp elektros generatoriaus ir variklio nėra. Pagal gaminamą ir vartojamą elektros energiją galime išskirti dvi kiekvienos elektros mašinos dalis: a) nejudamąją dalį – statorių; b) judamąją dalį – rotorių. Elektros mašinoms yra bendra tai, kad jose vyksta elektromagnetinės indukcijos ir elektromechaniniai magnetinio lauko reiškiniai. Elektrotechninių požiūriu svarbiausios dalys: a) induktorius, kuris sudaro pagrindinį mašinos magnetinį srautą (vadinamą žadinimo srautu); b) dalis, kurios laidininkuose indukuojama EVJ ir teka darbinė srovė, yra vadinama inkaru. Oro tarpas esantis tarp statoriaus ir rotoriaus magnetinės grandinės varžą. Kiekvienoje veikiančioje elektros grandinėje gaunami energijos nuostoliai ( magnetiniai, elektriniai, mechaniniai), kurie virsta šiluma. Ir tie nuostoliai didesni kuo didesnė mašinos apkrova. Nuolatiniams srovės varikliams galima plačiame diapazone ir tiksliai reguliuoti rotoriaus greitį, keisti jų mechaninę charakteristiką. Naudojami ten kur reikia sklandžiai keisti darbo mechanizmo greitį (galingose valcavimo staklynuose, lengvosios, popieriaus pramonės įrenginiuose,..). Naudojami elektriniame transporte: traukinių, troleibusų, tramvajų varikliai.
7 Mikrovarikliai naudojami autonomiškose transporto priemonėse ( automobiliuose, laivuose, lėktuvuose, kosminiuose laivuose), automatikos įrenginiuose, medicinos aparatūroje,... nuolatinės srovės mašinos veikimo principas, dirbant generatoriaus ir variklio režimais; Tarp magnetinių polių patalpiname inkarą – feromagnetinės medžiagos cilindrą, kurio išilginiuose grioveliuose yra izoliuoti laidininkai, sudarantieji inkaro apviją. Inkaro apvija prijungiama prie kolektoriaus. Kartu su inkaru kolektoriaus sudaro nuolatinės srovės mašinos rotorių. Prie kolektoriaus prispaudžiami kontaktiniai šepečiai. Inkaro apvija per kolektorių ir šepečius yra elektriškai sujungiami sujungiama su išorine grandine. Variklio režimas. Šepečių išvadus prijungti prie nuolatinės įtampos. Inkaro rėmeliu teka srovė, inkaro laidininkus veikia elektromagnetinės jėgos (kryptis nustatoma kairiosios rankos taisykle) – šios jėgos sudaro elektromagnetinį sukimo momentą. Kai laidininkai atsiranda geometrinėje neutralėje. Tuo momentu B=0, todėl išnyksta juos veikiančios jėgos. Inkaras toliau sukasi iš inercijos. Pritaikę kairiosios rankos taisyklę, matome, kad pusžiedžių ir kontaktinių šepečių dėka inkaro laidininkus veikia elektromagnetinės jėgos, kurios sudaro tos pačios krypties sukimo momentą. Kolektorius ir šepečiai yra mechaninis nuolatinės srovės krypties keitiklis. Besisukančio inkaro laidininkuose indukuojama EVJ. Nustatę jos kryptį dešiniąja ranka, pastebėsime, kad EVJ yra priešinga srovės laidininkuose kryčiai. Inkaras gali suktis tik tuo atveju, jeigu jo apvijoje indukuojama EVJ yra mažesnė už prijungtą įtampą. Generatoriaus režimas. Inkaras sukamas laidininke indukuojama EVJ, kurios kryptis nustatoma pagal dešiniosios rankos taisyklę. Kai laidininkai pereina į preišingųjų magnetinių polių sritis, EVJ kryptis pasikeičia priešingai. Iš to matome kad apvijoje indukuojama kintamoji EVJ. Kai inkaro laidininkai atsiranda geometrinėje neutralėje... tarp šepečių gaunamos EVJ kryptis dėl perjungimo išlieka tokia pati kaip buvusi iki tol, nors inkaro apvijos evj krytis pasikeičia. Tarp šepečių gaunama pulsuojanti EVJ, išorine grandine teka taip pat pulsuojanti vienos krypties srovė. Generatoriuje kolektorius ir šepečiai yra machaninis kintamosios srovės lygintuvas. Prie generatoriaus yra prijunktas imtuvas, išorine grandine ir inkaro laidininkais teka srovė. Kadangi laidininkai yra magnetiniame lauke, juos veikia elektromagnetinės jėgos, kurių kryptis nusakoma pagal kairiosios rankos taisyklę. Ją pritaikę pastebime, kad elektrom jėgos kryptis priešinga rėmelio sukimosi krypčiai. Šios jėgos kuria momentą, priešingą inkarą sukančiam momentui. Kuo teka didesnė srovė tuo didesnė jo galia, tuo didesnės inkarą stabdančios elektromagnetinės jėgos. Kuo didesnės galios imtuvas yra prijungtas prie generatoriaus, tuo didesne galia jį turi sukti variklis.
Pereinamieji procesai tiesinėse elektros grandinėse pereinamųjų procesų priežastys, komutacijos dėsniai. Jei grandinėje yra energiją kaupiančių ar ją grąžinančių elementų, tuo metu kai keičiasi jos režimas vyksta pereinamieji procesai. Pereinamaisiais procesais vadinsime reiškinius, kurių metu elektrinė grandinė pereina iš vieno stacionaraus režimo į kitą. Kai kuriais atvejais pereinamasis procesas yra normalus grandinės darbo režimas. Reaktyviuose imtuvuose-ritėse ir kondensatoriuoseelektros energija yra kaupiama jų magnetiniame ar elektriniame lauke arba grąžinama šaltiniui.Pakisti šuoliu per laika t=0 energija galėtų tik tokioje ritėje ir kondensatoriuje, kurių galia pl=dWl/dt ir pc=dWc/dt be galo didelė. To negali būti todėl ilgesni ar trumpesni pereinamieji procesai ritėse ir kondensatoriuose yra neišvengiami. Komutacija vadinsime elektrinės grandinės įjungimą, išjungimą, perjungimą ar labai staigų parametrų pakeitimą. Komutacijos dėsniai yra du: 1 dėsnis. Idealios ritės srovė prieš komutaciją ir po jos yra ta pati. 2 dėsnis. Kondensatoriaus įtampa prieš komutaciją ir po jos yra ta pati.
a) pereinamieji procesai nuolatinės srovės grandinėje su C, c įkrovimas ir iškrovimas. Kondensatoriaus įkrovimas-tai vienas iš dažnai pasitaikančių ir gana paprastas pereinamasis procesas, kuris prasideda sujungus grandinės jungiklį S. Bet kuriuo pereinamojo proceso momentu grandinei galima taikyti 2ąjį Kirchhofo dėsnį.Ric+uc-U=0. Kondensatoriaus įtampa eksponentiškai didėja, kol po t=∞ tampa lygi šaltinio įtampai U, kuri yra jos nusistovėjusi vertė. Kondensatoriaus srovė eksponentiškai mažėja kol visiškai išbyksta, jos nusistovėjusi vertė lygi nuliui. Kai reikia praktiškai nustatyti laiko konstantą iš eksperimentiškai gautų pereinamojo proceso kreivių, tai patogu padaryti išvedus per bet kurį eksponentės tašką liestinę. Kondensatoriaus įtampa iškrovimo metu: Uc=Ue-t/r , iškrovimo srovė ic=-(U/R)e-t/r .Gautas neigiamas srovės ženklas rodo, kad kondensatoriaus iškrovimo srovė yra priešingos krypties negu įkrovimo. Iškraunamo kondensatoriaus įtampa ir srovė mažėja eksponentiškai ir to mažėjimo sparta priklauso nuo grandinės laiko konstantos. Iškrovimo metu kondensatoriaus elektrinio lauko energija rezistoriuje virsta šiluma. pereinamieji procesai kintamosios srovės grandinėje.
Transformatoriai
8
paskirtis, veikimo principas, sandara, elektromagnetiniai reiškiniai. Pramonėje ar įvairiose technikos srityse jėgos transformatoriai dažniausiai reikalingi tais atvejais, kai imtuvo vardinė įtampa skiriasi nuo tinklo įtampos. Jie aukština arba žemina elektros įtampą. Taip pat būna specialieji transformatoriai: maitinti skirti, matavimo transformatoriai, fazių skaičiaus dauginimo, impulsiniai transformatoriai ir tt. Paprasčiausio vienfazio transformatoriaus sandara: uždaras magnetolaidis, ant kurio užmautos dvi apvijos. Apvijos elektrikai nesusietos. Jas veria bendras magnetinis srautas, todėl jų ryšys yra magnetinis. Transformatoriaus apvija, kuriai tiekiama elektros energija vadinama pirmine. Apvija, kuri tiekia pakeistą elektros energiją imtuvui yra vadinama antrine. Transformatoriaus veikimo principas pagrįstas jo apvijų abipusės indukcijos reiškiniu. Prijungus transformatoriaus pirminę apviją prie kintamosios įtampos, apvija teka kintamoji srovė. Atsiradusi pirminė MVJ sukuria magnetolaidyje kintamąjį magnetinį srautą. Jis veria abi transformatoriaus apvijas ir indukuota jose EVJie e2. Jei antrinė grandinė atvira, transformatorius veikia tuščiosios eigos režimu. Sujungus jungiklį Q, transformatorius apkraunamas. Jo antrine apvija ir imtuvu teka srovė. Pritaikę dešiniojo sraigto taisyklę transformatoriaus antrinei apvijai matome, kad antrinė srovė kuria magnetinį srautą, kurio kryptis yra priešinga pirminės srovės kuriamo magnetinio srauto krypčiai. Vadinasi, pirminė apvija transformatoriaus magnetolaidį įmagnetina, o antrinė-išmagnetina.
trifaziai transformatoriai ir autotransformatoriai, specialieji transformatoriai. Trifaziam transformatoriui būdinga tai, kad jame yra trifazis magnetolaidis. Trifazis transformatorius lyginant su trimis vienfaziais yra ekonomiškesnis, jo magnetiniai grandinei reikia mažiau plieno, mažesnė jo masė ir matmenys. Trifazio transf. Veikimo principas yra toks pats kaip vienfazio, todėl jo tyrimui taikomi tie patys principai ir metodai. Autotransformatorius tai toks transformatorius, kurio pirminė ir antrinė apvijos yra elektriškai sujungtos ir turi bendrų vijų. Kai autotransformatorius yra žeminimo, jo antrinė apvija yra dalis pirminės apvijos. Kai aukštinimo,-pirminė yra dalis antrinės. Autotransformatoriuje energija iš pirminės apvijos į antrinę perduodama ne tiktai magnetiniu lauku, bet ir apvijų elektriniu ryšiu. Dirbant su autotransformatoriumi reikia nepamiršti, kad pirminė ir antrinė apvijos turi elektrinį ryšį. Tai reiškia, kad esant nedidelei antrinei įtampai, prie antrinės grandinės prisiliesti gali būti pavojinga.. Specialieji transformatoriai tai suvirinimo transformatoriai. Iš jų plačiausiai naudojami kontaktinis ir lankinis. Taip pat būna matavimo transformatorai. Jų paskirtis dvejopa: praplečiamos prietaisų matavimo ribos, ir nereikia prietaisų tiesiogiai jungti į aukštos įtampos grandines.
