Резисторы (сопротивления) - устройство, типы, виды, применение в электрооборудовании.

Резисторы (сопротивления) нашли огромное применение в электрооборудовании, электротехнике, радиотехнике, метрологии, электронной технике и т.д., как элементы электротехнических схем, служащие для корректировки электрических цепей, для четкой работы отдельных устройств и элементов. Разработано и выпускается большое количество типов резисторов, различных по техническим характеристикам. Основными параметрами резисторов являются их сопротивление и мощность. Сопротивление измеряется от долей до миллионов Ом, мощность от долей Вт до нескольких КВт.

Рассмотрим устройство резисторов, нашедших большое применение для пуска электрических двигателей с фазным ротором.

Включаются в цепь ротора электродвигателя переменного тока с фазным ротором и служат для плавного разгона, торможения и регулирования частоты вращения электродвигателя, а также для торможения его в режиме противовключения (реверса).

Применяются резисторы из фехралевой, нихромовой, константановой проволоки или ленты. Эти сплавы обладают большим сопротивлением, в десятки раз большим, чем у меди. Они рассчитаны на работу при температуре до 350°С.

В проволочных и ленточных сопротивлениях на металлических держателях, изолированных по граням фарфором, намотана нихромовая (константановая) проволока или лента. Несколько таких элементов собранных в пакет и составляют ящик сопротивлений. Полностью пускорегулирующий реостат в зависимости от мощности и назначения электродвигателя состоит из одного или нескольких ящиков сопротивлений. Включаются сопротивления в цепь ротора с помощью контроллера. Сопротивления рассчитаны на кратковременную работу при пуске и торможении электродвигателя, длительная работа двигателей с включенными сопротивлениями не допустима, т.к. сопротивления сильно перегреваются. Шкафы с пускорегулирующими сопротивлениями должны иметь вентиляционные отверстия для охлаждения. Схема включения пускорегулирующих сопротивлений показана на рис. 11.

Электрические конденсаторы - принцип работы, характеристики, виды и применение в электроустановках

Простейшим конденсатором называется устройство, состоящее из двух металлических пластин, разделенных слоем диэлектрика. Если пластины конденсатора подсоединить к источнику постоянного тока (одну к плюсу, другую к минусу), то конденсатор зарядится. На одной пластине сосредоточится положительный заряд, на другой равный ему отрицательный заряд. Электрические свойства конденсатора характери­зуются напряжением, на которое он рассчитан, и его емкостью.

1Ф=1000000 мкФ=1000000000пкФ.

Для каждого конденсатора емкость величина постоянная, она прямо пропорциональна площади пластин, а также зависит от свойств диэлектрика.

Для увеличения емкости конденсаторы выпускаются многослойными.

Для цепи постоянного тока конденсатор обладает бесконечным сопротивлением, т.е. ток через конденсатор практически не протекает, т.к. ему препятствует диэлектрик между пластинами.

Если же конденсатор включен в цепь переменного тока, то через него сразу же начинает непрерывно протекать определенный ток. Объясняется это тем, что в цепи переменного тока происходит непрерывная перезарядка конденсатора - каждая его пластина два раза в течение периода меняет знак своего заряда. В результате в цепи между пластинами и источником тока происходит непрерывное движение электрических зарядов, т.е. протекает электрический ток.

Заряженный конденсатор при подключении к сопротивлению (нагрузке) начинает отдавать накопленную электрическую энергию, пока величина заряда не спадет до нуля.

Конденсаторы широко применяются в электрических схемах, в электронике, а также в силовом электрооборудовании для компенсации реактивной энергии и в высокочастотных контурах индукционного нагрева.

По видам конденсаторы бывают бумажные, электролитические (запрещается включать в цепь переменного тока), керамические, подстроечные, переменные, силовые маслонаполненные для компенсации реактивной мощности и высокочастотные для индукционного нагрева. По напряжению конденсаторы бывают низковольтными - до 300 В, среднего напряжения - от 300 до 1000 В и высоковольтные - свыше 1000 В.

Последнее время распространение получил твердый, экологически чистый диэлектрик для силовых конденсаторов, обладающий свойством восстанавливать свои характеристики после пробоя.

Аккумуляторные батареи. Их виды, характеристики, назначение. Контроль напряжения и зарядка аккумуляторных батарей.

Электрическим аккумулятором называется устройство, служащее для периодического накопления в нем электрической энергии, переходящей в химическую, электроэнергия поступает от источников постоянного тока (при заряде) и по мере надобности отдается аккумулятором потребителю (при разряде). Процесс превращения в аккумуляторе электрической энергии в химическую энергию называется зарядом, а химической энергии в электрическую энергию - разрядом. При заряде аккумулятора на его пластинах в результате электролиза образуются новые химические вещества. Во время разряда образовавшиеся активные вещества переходят в первоначальные химические соединения. Через некоторое время работы аккумуляторана разряд, запас активных веществ в нем истощается и разрядный ток прекращается. Для возобновления действия аккумулятор надо зарядить снова.

Выпускаются различные типы аккумуляторов, отличающиеся друг от друга составом активных веществ и электролитом. Наиболее распространены кислотные (свинцовые) и щелочные аккумуляторы.

Одной из разновидностей являются тяговые аккумуляторы, используемые для электротранспорта. При эксплуатации эти аккумуляторы должны соответствовать следующим требованиям: быть устойчивыми к толчкам и сотрясениям, обладать высокой отдачей энергии, отличаться долговечностью и механической прочностью.

Свинцовые аккумуляторы.

Промышленность выпускает свинцовые аккумуляторы различных размеров и назначения. Одной из разновидностей являются тяговые аккумуляторы, используемые для электротранспорта.

Свинцовый аккумулятор состоит из положительных и отрицательных пластин, разделенных сепараторами и помещенных в сосуд (бак) с электролитом. Собранные и разделенные сепараторами отрицательные и положительные пластины соединяют одну с другой. Все отрицательные пластины соединяют вместе и подключают к отрицательной клемме, то же выполняют и с положительными пластинами. Когда блок пластин собран, его помещают в эбонитовый бак и закрывают крышкой. Чтобы из отдельных аккумуляторов получить батарею, их устанавливают в деревянные ящики и соединяют определенным образом. Перед зарядом заливают электролит - раствор серной кислоты в дистиллированной воде. При пропускании через аккумулятор постоянного тока, в нем будет происходить электролиз, т.е. -s положительных пластинах выделяется кислород, а на отрицательных пластинах выделяется водород. При разряде аккумулятор становится источником тока, поэтому весь процесс в нем и ток протекают в хаотичном направлении.

Э.Д.С. заряженного свинцового аккумулятора равна 2,5-2,8 вольта. При разряде под нагрузкой - 2,1-2,15 вольта. В конце разряда 1,8-2,0 вольта.

КПД свинцового аккумулятора 0,75.

Щелочные аккумуляторы.

На электротранспорте чаще всего применяют никель - железные и никель-кадмиевые щелочные аккумуляторы.

Никель - железный аккумулятор представляет собой стальной бак, внутри которого размещены положительные и отрицательные пластины заполненные активной массой, бак заполняется электролитом. Активная масса положительных пластин состоит из смеси гидрата окиси никеля и графита, отрицательных пластин из специально изготовленного железного порошка. Электролит раствор едкого калия (гидроксида калия) в дистиллированной воде. При пропускании через пластины постоянного тока происходит заряд, при котором кислород с железной, или отрицательной, пластины переходит на никелевую, или положительную. Во время разряда происходит обратный процесс.

Аккумуляторная батарея собирается в общий корпус. Аккумуляторы соединяются между собой определенным образом в зависимости от применения.

Э.Д.С. заряженного щелочного аккумулятора составляет 1,34-1,38 вольта. При разряде под нагрузкой - 1,25 вольта. В конце разряда - 1,0 вольт.

Преимуществом щелочного аккумулятора перед свинцовым является его большая механическая и электрическая прочность: он выдерживает значительные перегрузки и колебания тока, не боится перезаряда и недозаряда, может длительно находиться в нерабочем состоянии и требует меньшего ухода. КПД щелочного аккумулятора 0,6.

Емкость аккумуляторов.

Способность аккумуляторов накапливать и отдавать электрическую энергию характеризуется его емкостью. Емкость - это количество электричества, отданное аккумулятором во время разряда, которое измеряют в ампер-часах и определяют произведением значения разрядного тока на количество часов, в течение которых происходит

разряд аккумулятора, т.е. пока его напряжение не упадет до минимальной величины.

Соединение аккумуляторов.

При эксплуатации электротранспорта, для получения необходимых напряжения и тока, отдельные аккумуляторы соединяют в аккумуляторные батареи. Для получения более высокого напряжения аккумуляторные элементы соединяют между собой последовательно (рис. 39.а). Последовательным называют соединение элементов, при которых минус (-) первого элемента соединен с плюсом (+) второго, минус второго с плюсом третьего и т.д. При последовательном соединении элементов напряжение батареи равно сумме напряжений всех элементов.

Параллельным называют соединение элементов, при котором все положительные пластины отдельных элементов соединены между собой в один общий плюс (+), а все отрицательные соединены в один общий минус (-) батареи (рис. 39.6). Такое соединение применяют, когда при том же напряжении необходимо получить большой ток, т.е. увеличить емкость батареи. Общее напряжение батареи при параллельном соединении равно напряжению одного элемента.

Смешанным называют параллельное соединение нескольких групп элементов, каждая из которых состоит из ряда последовательно соединенных элементов.

Зарядные устройства.

Для заряда аккумуляторов применяют источники постоянного тока, который получают с помощью выпрямителей. Схема включения аккумуляторной батареи для зарядки показана на рис. 40.

Для измерения зарядного тока и напряжения в цепь включены амперметр (А) и вольтметр (V). Поскольку аккумуляторную батарею нужно заряжать только током, указанным в заводской инструкции, в цепь последовательно включен реостат (R) для регулирования зарядного тока.

В настоящее время большое применение находят автоматические полупроводниковые зарядные устройства, которые по определенной программе без участия аккумуляторщика производят заряд аккумуляторной батареи.

Эксплуатация аккумуляторных батарей заключается в поддержании плотности электролита и чередовании процессов заряд-разряд.

Контроль плотности электролита осуществляется с помощью ареометров.

Устройство и принцип работы однофазного транс­форматора. Коэффициент трансформации. Применение трансформаторов.

Трансформаторами называются электрические аппараты, предназначенные для преобразования электрической энергии одной величины напряжения в электрическую энергию другой величины напряжения.

Трансформаторы, преобразующие электроэнергию высшего напряжения в электроэнергию низшего напряжения, называются понижающими, а преобразующие электроэнергию низшего напряжения в электроэнергию высшего напряжения, называются повышающими.

Трансформаторы применяются для передачи электрической энергии. для питания освещения, для сварочных работ и для многих других целей.

Принцип действия однофазного трансформатора основан на явлении электромагнитной индукции. На замкнутом стальном сердечнике имеются две обмотки. Если первую обмотку присоединить к цепи переменного тока с напряжением U1, то по проводам обмотки будет протекать переменный ток, который создает в сердечнике переменный магнитный поток. Под воздействием этого потока во второй обмотке наводиться переменная ЭДС той же частоты, что и в первой обмотке. Если ко второй обмотке подключить нагрузку, то по ней потечет переменный электрический ток.

Согласно закона электромагнитной индукции напряжение в обмотках прямо пропорционально количеству витков в обмотках.

Отношение напряжения обмотки высокого напряжения к напряжению обмотки низкого напряжения называется коэффициентом трансформации.

Трансформаторы довольно экономичные аппараты, поэтому с некоторым приближением можно считать, что мощность, потребляемая первой обмоткой, равна мощности, потребляемой второй обмоткой.

Таким образом, токи в нагруженном трансформаторе обратно пропорциональны напряжениям и количеству витков в обмотках.

Для безопасности персонала вторичная обмотка понижающего реформатора должна заземляться.