электротехника лекция. Ннноу экономикоправовой колледж
 Скачать 1.63 Mb.
|
|
3. Алгоритм расчета асинхронного электродвигателя. Основными параметрами при расчете асинхронного электродвигателя являются: Мощность, потребляемая из сети:  Суммарные потери мощности:   Номинальный КПД:  Номинальный и пусковой токи:  IП = 7,0*Iном = А.Номинальная скорость ротора:  Синхронная скорость двигателя:  Номинальный момент, развиваемый двигателем:  Максимальный и пусковой моменты: Ммах = коэффициент* Mном Н*м; МП = коэффициент*Мном Н*м 9. Номинальное скольжение:  10. Частота тока в роторе: f2 = f1s Гц. Пример: Трехфазный асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором типа 4АР160S6УЗ имеет номинальные данные: мощность Рном = 11кВт; напряжение Uном = 380 В; частота вращения ротора n2 = 975 об/мин; к.п.д.  коэффициент мощности  кратность пускового тока  кратность пускового момента  способность к перегрузке  Частота тока в сети f1 = 50Гц.Определить: 1) потребляемую мощность; 2) номинальный, пусковой и максимальный моменты; 3) номинальный и пусковой токи; 4) номинальное скольжение; 5) частоту тока в роторе; 6) суммарные потери в двигателе. Расшифровать его условное обозначение. Решение: 1. Мощность, потребляемая из сети:  2. Номинальный момент, развиваемый двигателем:  3. Максимальный и пусковой моменты: Ммах = 2,2Mном = 2,2*107,7 = 237 Нм МП = 2Мном = 2*107,7 = 215,4Нм 4. Номинальный и пусковой токи:  IП = 7,0Iном = 7,0*23,6 = 165А. 5. Номинальное скольжение:  6. Частота тока в роторе: f2 = f1s = 50*0,025=1,25Гц. 7.3 Машины постоянного тока 1. Устройство машин постоянного тока. Машины постоянного тока, которые могут работать как в режиме двигателя, так и генератора, обладают рядом преимуществ. При пуске двигателя создается большой пусковой момент. Поэтому такие двигатели широко применяются в качестве тяговых на электротранспорте. Широкие пределы и плавность регулирования скорости определяют применение двигателей постоянного тока в разнообразных системах автоматического управления. Генераторы постоянного тока используются для питания различных силовых агрегатов (в частности, высококачественных сварочных аппаратов) Мощности машин постоянного тока самые различные: от нескольких ватт до десятков киловатт. На транспорте используются двигатели с напряжением 550 В и мощностью 40 - 45 КВт (трамваи), с напряжением 1500 В и мощностью до 12000 КВт (электровозы). КПД в машинах постоянного тока тем выше, чем больше мощность. При мощности до 100 Вт КПД = 62%, при мощности до 100 КВт КПД достигает 91%. Недостатком машин постоянного тока является наличие щеточно-коллекторного узла, который является одним из самых ненадежных узлов машины. Рассмотрим устройство простейшей машины постоянного тока:  1 - полюсы, как правило представляющие собой катушку с сердечником, 2 - якорь (или ротор) – вращающаяся часть, 3 - проводники в пазах якоря. Неподвижная часть, на которой укреплены полюсы, называется статором или индуктором. Индуктор служит для создания основного магнитного поля машины. ГН -геометрическая нейтраль, линия, проходящая посередине между смежными полюсами. Важнейшей конструктивной особенностью машин постоянного тока является наличие щеточно-коллекторного узла: 1 - щетка, 2 – пластина коллектора. К пластинам коллектора подходят выводы отдельных секций якорной обмотки. Щеточно-коллекторный узел осуществляет:  - скользящий контакт между неподвижными внешними выводами и вращающимися секциями якорной обмотки, - выпрямление тока в режиме генератора, - преобразование постоянного тока в переменный (инвертирование) в режиме двигателя. Машины постоянного тока, как и многие другие электрические машины, являются обратимыми, т.е. одна и та же машина может работать как генератором, так и двигателем. 2. Принцип действия генератора и двигателя. В режиме генератора якорь машины вращается под действием внешнего момента. Между полюсами статора имеется постоянный магнитный поток, пронизывающий якорь. Проводники обмотки якоря движутся в магнитном поле и, следовательно, в них индуктируется ЭДС, направление которой можно определить по правилу "правой руки". При этом на одной щетке возникает положительный потенциал относительно второй. Если к зажимам генератора подключить нагрузку, то в ней пойдет ток. После поворота якоря на некоторый угол щетки окажутся соединенными с другой парой пластин, т.е. подключаются к другому витку якорной обмотки, ЭДС в котором будет иметь то же направление. Таким образом, генератор вырабатывает электрический ток, и направление этого тока, протекающего через нагрузку, не изменяется. При подключении нагрузки к генератору и с появлением тока якоря, на валу возникает электромагнитный момент, направленный против направления вращения якоря. В режиме двигателя на зажимы машины подается постоянное напряжение, и по якорной обмотке идет ток. Проводники якорной обмотки находятся в магнитном поле машины, созданном током возбуждения и, следовательно, на них, согласно закону Ампера, будут действовать силы. Совокупность этих сил создает вращающий момент, под действием которого якорь будет вращаться. При вращении якоря в его обмотке наводится ЭДС, которая направлена навстречу току, и поэтому для двигателей она называется противо-ЭДС. 3. Классификация машин постоянного тока по способу возбуждения Для работы генератора необходимо наличие в нем магнитного поля. В зависимости от способа создания магнитного поля все генераторы постоянного тока (ГПТ) делят на: 1 - генераторы с независимым возбуждением: - электромагнитные, где поле создается специальной обмоткой, - магнитоэлектрические, где поле создается с помощью постоянных магнитов; 2 - генераторы с самовозбуждением: - параллельного возбуждения, - последовательного возбуждения, - смешанного возбуждения. Свойства генераторов анализируют с помощью характеристик, устанавливающих зависимости между основными величинами, определяющими работу генератора. Таковыми являются: - напряжение на зажимах, U, B; - ток нагрузки, I, A; - ток возбуждения, Iв, А; - полезная электрическая мощность, Р , Вт; - частота вращения якоря n, мин . Номинальные значения этих величин входят в паспортные данные всех генераторов постоянного тока. Можно указать и ряд дополнительных величин, например, число пар полюсов Р, сопротивления обмоток Rя, Rш, Rc и т.п. Основную группу характеристик снимают при неизменной частоте вращения якоря. Основными характеристиками ГПТ являются: 1. Характеристика холостого хода Uo = f(Iв); I = 0; (Uo - напряжение холостого хода генератора). 2. Внешняя характеристика U = f(I); Rв = 0; (Rв- сопротивление реостата в цепи возбуждения). 3. Регулировочная характеристика Iв = f(I); U = Uном; (Uном - номинальное напряжение генератора). Алгоритм расчета машин постоянного тока. Основными параметрами при расчете машин постоянного тока являются: 1.Номинальное напряжение:  2.Токи в обмотке возбуждения, нагрузке и якоре:    3. Сопротивление обмоток возбуждения и якоря:  (Ом)4. Э. д. с. Генератора:  5. Полезная мощность:  6. Мощность приводного двигателя для вращения генератора:  7.Электрические потери в обмотках якоря и возбуждения:   8.Суммарные потери мощности в генераторе:  9.Электромагнитная мощность, развиваемая генератором: РЭМ = ЕIA (кВт). 10. КПД генератора:  Пример: Генератор с параллельным возбуждением рассчитан на напряжение Uном = 220В и имеет сопротивление обмотки якоря Ra = 0,08 Ом, сопротивление обмотки возбуждения Rв=55 Ом. Генератор нагружен на сопротивление RН =1,1Ом. К. п. д. генератора  Определить: 1) токи в обмотке возбуждения Iв, в обмотке якоря Iaи в нагрузке Iн; 2) э. д. с. генератора Е; 3) полезную мощность Р2; 4) мощность двигателя для вращения генератора Р1; 5) электрические потери в обмотках якоря Ра и возбуждения РВ; 6) суммарные потери в генераторе; 7) электромагнитную мощность Рэм.Решение: 1.Токи в обмотке возбуждения, нагрузке и якоре:    2.Э. д. с. генератора:  3. Полезная мощность:  4. Мощность приводного двигателя для вращения генератора:  5.Электрические потери в обмотках якоря и возбуждения:   6.Суммарные потери мощности в генераторе:  7.Электромагнитная мощность, развиваемая генератором: РЭМ = ЕIA = 236,3*204 = 48300Вт = 48,3 кВт. 8. КПД генератора:  8. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ПРИБОРЫ. 8.1 Полупроводниковые приборы. Стремительное развитие и расширение областей применения электронных устройств обусловлено совершенствованием элементной базы, основу которой составляют полупроводниковые приборы. Поэтому, для понимания процессов функционирования электронных устройств необходимо знание устройства и принципа действия основных типов полупроводниковых приборов. Полупроводниковые материалы по своему удельному сопротивлению занимают промежуточное место между проводниками и диэлектриками. Основными материалами для производства полупроводниковых приборов являются кремний (Si), карбид кремния (SiС), соединения галлия и индия. Электропроводность полупроводников зависит от наличия примесей и внешних энергетических воздействий (температуры, излучения, давления и т.д.). Протекание тока обуславливают два типа носителей заряда – электроны и дырки. В зависимости от химического состава различают чистые и примесные полупроводники. Для изготовления электронных приборов используют твердые полупроводники, имеющие кристаллическое строение. Полупроводниковыми приборами называются приборы, действие которых основано на использовании свойств полупроводниковых материалов.  Классификация полупроводниковых приборов На основе беспереходных полупроводников изготавливаются полупроводниковые резисторы: Линейный резистор - удельное сопротивление мало зависит от напряжения и тока. Является «элементом» интегральных микросхемах. Варистор - сопротивление зависит от приложенного напряжения. Терморезистор - сопротивление зависит от температуры. Различают два типа: термистор (с увеличением температуры сопротивление падает) и позисторы (с увеличением температуры сопротивление возрастает). Фоторезистор - сопротивление зависит от освещенности (излучения). Тензорезистор - сопротивление зависит от механических деформаций. Принцип работы большинства полупроводниковых приборов основывается на свойствах электронно-дырочного перехода p-n – перехода. Полупроводниковые диоды Это полупроводниковый прибор с одним p-n-переходом и двумя выводами, работа которого основана на свойствах p-n - перехода. Основным свойством p-n – перехода является односторонняя проводимость – ток протекает только в одну сторону. Условно-графическое обозначение (УГО) диода имеет форму стрелки, которая и указывает направление протекания тока через прибор. Конструктивно диод состоит из p-n-перехода, заключенного в корпус (за исключением микромодульных бескорпусных) и двух выводов: от p-области – анод, от n-области – катод. Т.е. диод – это полупроводниковый прибор, пропускающий ток только в одном направлении – от анода к катоду. Зависимость тока через прибор от приложенного напряжения называется вольт-амперной характеристикой (ВАХ) прибора I=f(U). Односторонняя проводимость диода видна из его ВАХ (рис. 1).  Рисунок 1 – Вольт-амперная характеристика диода В зависимости от назначения полупроводниковые диоды подразделяют на выпрямительные, универсальные, импульсные, стабилитроны и стабисторы, туннельные и обращенные диоды, светодиоды и фотодиоды. Односторонняя проводимость определяет выпрямительные свойства диода. При прямом включении («+» на анод и «-» на катод) диод открыт и через него протекает достаточно большой прямой ток. В обратном включении («-» на анод и «+» на катод) диод заперт, но протекает малый обратный ток. Выпрямительные диоды предназначены для преобразования переменного тока низкой частоты (обычно менее 50 кГц) в постоянны, т.е. для выпрямления. Их основными параметрами являются максимально допустимый прямой ток Iпр mах и максимально допустимое обратное напряжение Uo6p max. Данные параметры называют предельными – их превышение может частично или полностью вывести прибор из строя. С целью увеличения этих параметров изготавливают диодные столбы, сборки, матрицы, представляющие собой последовательно-параллальное, мостовое или другие соединения p-n-переходов. |