По учебному предмету «Электротехника»

По учебному предмету «Электротехника»

По специальности 3-94 01 51

«Монтаж и эксплуатация охранно-пожарной сигнализации»

1 Дайте определение электрической цепи, назовите примеры источников и приемников электрической энергии, нарисуйте схему электрической цепи (с источником э.д.с. и резистором). Дайте определение электрического тока, электрического напряжения.

Электрическая цепь состоит из источника электрической энергии (гальванического элемента, аккумулятора, генератора и т. п.), потребителей или приемников электрической энергии (ламп накаливания, электронагревательных приборов, электродвигателей и т. п.) и соединительных проводов, соединяющих источник электрической энергии с потребителем. Источник электрической энергии даетэлектрическую энергию, потребитель эту энергию преобразует в другие виды энергии: свет, тепло, движение и т. д. На электрических схемах элементы цепи показывают с помощью условных графических изображений.

Направленное движение электрических зарядов по проводнику носит название электрического тока. Направление тока показывается от+ к -.

Чтобы электрический ток проходил по цепи, нужно непрерывно поддерживать разность потенциалов на полюсах источника электрической энергии, к которому присоединена электрическая цепь. .Внутри источника электрической энергии действует сила, которая устанавливает и поддерживает разность потенциалов на зажимах источника, вызывает ток в цепи, преодолевая ее внешнее и внутреннее сопротивления, она называется электродвижущей силой (сокращенно э.д.с.) и обозначается буквой Е.

Электродвижущая сила источников электрической энергии возникает под влиянием причин, специфических для каждого из них. В химических источниках электрической энергии (гальванических элементах, аккумуляторах) э.д.с. получается в результате химических реакций, в генераторах э.д.с. возникает вследствие электромагнитной индукции, в термоэлементах - за счет тепловой энергии.

Разность потенциалов, вызывающая прохождение тока через сопротивление участка электрической цепи, называется напряжением между концами этого участка. Электродвижущая сила и напряжение измеряются в вольтах^*. Для измерения э.д.с. и напряжения служат особые приборы - вольтметры

Единицей величины тока является 1 ампер, определяемый как количество электричества в 1 кулон, прошедшего через поперечное сечение проводника в 1 секунду, т. е.

Ток в цепи измеряется – амперметром

Ток, не изменяющийся по величине и по направлению, называется постоянным током.

Постоянный ток дают гальванические элементы, аккумуляторы, генераторы постоянного тока.

2 Дайте понятие электрического сопротивления, проводимости. Как рассчитываются последовательное ипараллельное соединение сопротивлений.

Во всех элементах электрической цепи происходит преобразование энергии, т е элементы цепи обладают сопротивлением направленному движению зарядов.

Под сопротивлением погимают :

- свойство материала, провода или прибора,

электроны, проходя по проводнику, встречают сопротивление своему движению. При прохождении электрического тока через проводник последний нагревается. Электрическим сопротивлением проводника (оно обозначается латинской буквой r) обусловлено явление преобразования электрической энергии в тепло-вую при прохождении электрического тока по проводнику.

- спротивлением называют устройство (эектрорадиоэлемент), предназначенное для включения в электрическую цепь с целью регулирования, уменьшения или ограничения тока в цепи.

Сопротивление обозначают буквой R, r, измеряется в омах Ом.

Обратной величеной сопротивления является проводимость, G, g, измеряется в сименсах См.

На рисунке представлены избражения на схемах постоянных, подстроечных и переменных резисторов. Резисторы характеризуются определенным сопротивлением (номиналом) и мощностью рассеяния.

3 Дайте понятие электрической работе и мощности. Охарактеризуйте порцесс преобразования электрической энергии в тепловую. Какая мощность потребляется цепью, если амперметр показывает 3 А, авольтметр 120 В

Чтобы в цепи, представленной на рис. проходил электрический ток , необходимо приложить постоянное напряжение U:

U = φ_A - φ_Б.

Рис.

За время t по цепи протекало количество электричества q. Чтобы перенести заряд из точки А в точку Б за это время , необходимо совершить работу .

A = q(φ_A - φ_Б) = q ⋅ U.

Так как q = It, то окончательно получим

А = UIt,

где А - работа, дж; (джоуль)

I - ток, а;

t - время, сек;

U - напряжение, в.

Работа, произведенная в единицу времени, называется мощностью и обозначается буквой Р:

P = ^A/_t.

Единица мощности

	1 джоль	= 1	дж	= 1 вт.
1 секунду	сек

1 ^дж/_сек иначе называется ваттом (вт). Подставляя в формулу мощности выражение для работы электрического тока, имеем:

P = ^UIt/_t = UI;

P = UI

Кроме ватта, применяются более крупные единицы мощности:

100 вт = 1 гектоватт (гвт);

1000 вт = 1 киловатт (квт);

1000000 вт = 1 мегаватт (мгвт).

Электрическая мощность измеряется ваттметром. Ваттметр имеет две обмотки: последовательную и параллельную. Схема включения ваттметра показана на рис.

Рис. Схема включения ваттметра

Из формулы Р = IU видно, что мощность можно определить, умножив ток на напряжение. Поэтому для определения мощности, потребляемой сетью, следует показание амперметра умножить на показание вольтметра.

Так, например, мощность, потребляемая в цепи, при показании амперметра 3 а и вольтметра 120 в будет

Р = IU = 3⋅120 = 360 вт

Величина, характеризующая скорость, с которой механическая или другая энергия преобразуется в источнике в электрическую, называется мощностью генератора Р_г.

Величина, характеризующая скорость, с которой происходит преобразование электрической энергии во внешних участках цепи в другие виды энергии, называется мощностью потребителя Р_п.

Мощность, характеризующая непроизводительный расход энергии, например на тепловые потери – мощность потерь Р_о.

Р_г=Р_п+Р_о

При прохождении тока в проводнике происходит преобразование электрической энергии в тепловую , скорость преобразования характеризуется мощностью. Количество тепла выделяемое током в проводнике пропорционально квадрату тока, сопротивлению проводника и времени прохождения тока (закон Джоуля-Ленца).

4 Сформулируйте закон Ома для электрической цепи, содержащей источник э.д.с. с внутренним сопротивлением E, ro , который замкнут на внешню цепь с сопротивлением R.

Во всех элементах электрической цепи происходит преобразование энергии, т е элементы цепи обладают сопротивлением направленному движению зарядов.

Электрический ток, проходя по внутренней части цепи, преодолевает ее внутреннее сопротивление и потому внутри источника также происходит падение напряжения.

Следовательно, электродвижущая сила (э.д.с.) источника электрической энергии идет на покрытие внутренних и внешних потерь напряжения в цепи.

Если Е - электродвижущая сила в вольтах, I - ток в амперах, r - сопротивление внешней цепи в омах, r₀ - сопротивление внутренней части цепи в омах, ΔU₀ - внутренняя потеря напряжения и U - напряжение внешней цепи, то

E = ΔU₀ + U = Ir₀ + Ir = I(r₀ +r),

I =	E	.
r0 + r

5 Рассмотрите электрическую цепь с несколькими источниками э.д.с. Как определить ток в такой цепи.

Найти токи в цепи, представленной на рис. 37. Выберем произвольно положительное направление тока. Обходя контур по часовой стрелке, пишем уравнение второго закона Кирхгофа:

-E₁ + E₂ = Ir₁ + Ir₂;

-1,9 + 1,3 = I(2 + 3);

-0,6 = 5I, I = -0,12 а.

Знак минус означает, что выбранное нами направление тока противоположно его действительному направлению.

6 Сформулируйте I и II законы Кирхгофа. Запишите уравнение по I и II законам Кирхгофа для расчета токов.

7 Какие приборы используются для измерения тока и напряжения, как они включаются.

Амперметр нужно включать так, чтобы через него прошел полный ток цепи. Для этого надо разорвать цепь в каком-либо месте и образовавшиеся концы подключить к зажимам амперметра, т. е. включить прибор последовательно.

Амперметр, измеряющий тысячные доли ампера, называется миллиамперметром, миллионные доли ампера - микроамперметром.

8 Охарактеризуйте такое физическое явление, как магнитное поле. Как возникает, от чего зависит его интенсивность, какими параметрами характеризуется.

Магнитное поле есть одно из важнейших проявлений электрического тока.

Вокруг проводника с током появляется магнитное поле. Сила или интенсивность магнитного поля в каждой его точке определяется величиной магнитной индукции, которую обозначают В. Магнитная индукция - векторная величина, т. е. она характеризуется определенным значением и направлением в каждой точке магнитного поля, что показывают линии, направление определяется по правилу правого винта или буравчика.

Магнитная индукция В (интенсивность магнитного поля) на расстоянии r от бесконечно длинного прямолинейного проводника с током определяется выражением

В Международной системе единиц (СИ) приняты единицы измерения магнитной индукции В – тесла, в инженерной практике магнитную индукцию принято измерять в гауссах .

Или зависит от расстояния до проводника r, величины тока, свойств среды. Величина μ_а, характеризующая магнитные свойства среды, называется абсолютной магнитной проницаемостью среды.

Для пустоты (вакума) абсолютная магнитная проницаемость имеет минимальное значение и ее принято обозначать μ₀ и называть абсолютной магнитной проницаемостью пустоты.

Отношение ^μ_а/_μ0, показывающее, во сколько раз абсолютная магнитная проницаемость данной среды больше абсолютной магнитной проницаемости пустоты, называется относительной магнитной проницаемостью и обозначается буквой μ.

По характеру магнитных свойств все вещества можно разделить на две группы:

ферромагнитные вещества, магнитная проницаемость которых велика. К ним принадлежат железо, сталь, чугун, никель, кобальт и некоторые сплавы (алюми-ния с никелем и др.);

немагнитные вещества, магнитная проницаемость которых незначительно от-личается от магнитной проницаемости пустоты. К ним относятся алюминий, медь, олово, ртуть, серебро, дерево, вода и др.

Ферромагнитные материалы имеют очень важное значение в электротехнике и радиотехнике. Эти материалы (в основном сталь) благодаря большой магнитной проницаемости получили широкое применение в различных электромагнитах, электрических генераторах, электродвигателях, трансформаторах, электро-измерительных приборах, реле и т. д.

Интенсивность магнитного поля или магнитную индукцию поля можно зна-чительно увеличить, если проводнику, по которому пропускают электрический ток, придать форму спирали с большим числом витков.

Произведение магнитной индукции В на величину площадки S, перпендикулярной направлению поля (вектору магнитной индукции), называется потоком вектора магнитной индукции, или просто магнитным потоком, и обозначается буквой Φ .

Ф = ВS.

В Международной системе в качестве единицы измерения магнитного потока принят вебер (вб). В инженерных расчетах магнитный поток измеряют в максвеллах (мкс).

При расчетах магнитных полей пользуются также величиной, называемой напряженностью магнитного поля (обозначается Н). Магнитная индукция В и напряженность магнитного поля Н связаны соотношением

B = μ_aH.

Единица измерения напряженности магнитного поля Н - ампер на метр (а/м).

Напряженность магнитного поля в однородной среде, так же как и магнитная индукция, зависит от величины тока, числа и формы проводников, по которым проходит ток. Но в отличие от магнитной индукции напряженность магнитного поля не учитывает влияния магнитных свойств среды

9 Какие физические явления используются для преобразования механической энергии в электрическую. Поясните принцип работы простейшего генератора тока.

Сила, действующая на проводник с током, помещенный в магнитное поле, называется электромагнитной силой. Направление этой силы можно определить по "правилу левой руки": если левую руку расположить в магнитном поле так, чтобы магнитные линии, выходящие. из северного полюса, как бы сходили в ладонь, а четыре вытянутых пальца совпадали с направлением тока в проводнике, то большой отогнутый палец руки покажет направление действия силы

Сила F, действующая на проводник с током, помещенный в магнитное поле , зависит от величины магнитной индукции В, величины тока I в проводнике, активной длины проводника l и синуса угла α между вектором индукции и направлением тока в проводнике:

F = BIl ⋅ sinα.

Для прямолинейного проводника с током, помещенного перпендикулярно к направлению магнитного поля, сила, действующая на проводник будет максимальна, равна F = BIl,, так как в этом случае α = 90° и sin α = 1. .

Электромеханические воздействия магнитного поля на проводники с током используются также в магнитоэлектрических измерительных приборах, применяемых в цепях постоянного тока.

В магнитном поле между полюсами N и S помещен прямолинейный проводник. Если при помощи внешней механической силы F передвигать этот проводник перпендикулярно магнитным линиям поля, то в нем будет индуктироваться э.д.с. (наведется) Е = Blυ.

Преобразование механической энергии в электрическую

Если концы проводника замкнуты на внешнее сопротивление, то по цепи потечет ток I, совпадающий по направлению с э.д.с. Е.

На законах электромагнитной индукции и электромагнитных сил основано действие электрических машин - генераторов, преобразующих механическую энергию в электрическую, и двигателей, преобразующих электрическую энергию в механическую.

Устройство, показанное на рис., позволяет снимать и отводить во внешнюю цепь переменную э.д.с. Согнутый в виде рамки проводник вращается в магнитном поле с постоянной скоростью со под действием посторонней силы. Концы рамки присоединены к двум медным кольцам 3 и 4, на которых наложены две угольные щетки 5 и 6. Во внешней цепи будет протекать изменяющийся по величине и направлению ток. Такой ток называется переменным в отличие от постоянного, который дают гальванические элементы и аккумуляторы. Переменный ток на электрических схемах принято обозначать условным знаком ∼.

Устройство для отвода переменного тока от ротора генератора

В создании индуктированной э.д.с. будут участвовать не все стороны рамки, а лишь те, которые пересекают магнитные линии. Эти стороны называются активными сторонами (они обозначены цифрами 1 и 2).

Недостатком рассмотренного выше устройства является трудность создания однородного магнитного поля и большое магнитное сопротивление магнитному потоку, который значительный путь проходит по воздуху.

10 Опишите устройство и принцип действия электромагнитов. Охарактеризуйте их области использования на примере конструкций электромагнитных реле.

Интенсивность магнитного поля или магнитную индукцию поля можно значительно увеличить, если проводнику, по которому пропускают электрический ток, придать форму спирали с большим числом витков.

Для определения полюсов пользуются "правилом буравчика", применяя его следующим образом: если расположить буравчик вдоль оси катушки и вращать его по направлению тока в витках , то поступательное движение буравчика покажет направление магнитного поля .

В том месте, где магнитные линии имеют направления внутрь катушки, образуется южный полюс, где они направлены из катушки - северный.

Рис. Определение полюсов

Катушка, внутри которой находится стальной (железный) сердечник, называется электромагнитом . Магнитное поле у электромагнита значительно сильнее, так как кусок стали, намагничивается и результирующее магнитное поле усиливается. Полюсы у электромагнита можно определить, так же по "правилу буравчика".

Рис. Электромагнит

Магнитный поток электромагнита усиливается с увеличением числа его витков и тока, протекающего по виткам.

Обмотка электромагнита возбуждает (создает) необходимый магнитный поток и поэтому во многих случаях ее называют обмоткой возбуждения.

Электромагниты широко применяются в технике. Они служат для создания магнитного поля в электрических генераторах и двигателях, в электроизмерительных приборах, электрических аппаратах и других устройствах.

К этим устройствам относятся и электромагнитные реле, т. е. приборы или автоматы, реагирующие на изменения тока, напряжения, мощности и т. д.

На рис. представлены некоторые конструкции электромагнитных реле. Работа этих реле основана на взаимодействии магнитного поля, создаваемого неподвижной катушкой, по которой проходит ток, и стального подвижного якоря. При изменении тока в цепи катушки 1 магнитный поток в сердечнике 2 усиливается, и его величина оказывается достаточной для того, чтобы повернуть или втянуть якорь 3. При этом замыкаются контакты К в цепи управления (например, в цепи, отключающей катушки выключателя и т. д.).

Рис. Электромагнитные реле

11 Дайте понятие индуктивность. Охарактеризуйте элемент катушка индуктивности, дроссель : что собой представляет коструктивно, от чего зависит индуктивность катушки, как обозначается на электрических схемах, как рассчитывается общая индуктивность для различных соединений катушек.

Магнитный поток, создаваемый током какого-либо витка при отсутствии намагничивающих сред (например, в воздухе), пропорционален величине тока:

Φ = LI,

где L - коэффициент пропорциональности, называемый индуктивностью.

Единица измерения индуктивности - генри (гн): 1 гн = 10³ миллигенри (мгн) = 10⁶ микрогенри (мкгн).

Индуктивность катушек зависит от числа витков, размера и формы катушек.

Цепями с большой индуктивностью являются обмотки генераторов, электродвигателей, трансформаторов, индукционных катушек и т. п. Значительно меньшей индуктивностью обладают прямолинейные проводники.

Короткие прямолинейные проводники, нити ламп накаливания, спирали электронагревательных приборов практически не обладают индуктивностью. На практике часто встречаются случаи, когда нужно изготовить катушку, не обладающую индуктивностью (добавочные сопротивления к электроизмерительным приборам, сопротивление штепсельных реостатов и т. п.). В этом случае применяют бифилярную намотку катушки (рис. ). Для этого проволоку перед намоткой сгибают вдвое и в таком виде навивают ее. Магнитный поток и индуктивность катушки с бифилярной намоткой равны нулю.

12 Дайте понятие электрической емкости. Охарактеризуйте элемент конденсатор: что собой представляет, от чего зависит емкость конденсатора, как обозначается на электрических схемах, как рассчитывается общая емкость для различных соединений конденсаторов.

Конденсатор - система, состоящая из двух проводников, разделенных диэлектриком. Если проводникам сообщить одинаковые по величине, но противоположные по знаку заряды (+q и -q), то между проводниками будет определенная разность потенциалов или напряжение U.

Между зарядом q и напряжением U существует линейная зависимость: чем больше заряд q, тем больше величина U, и наоборот.

Отношение заряда проводников к напряжению между ними есть величина постоянная, называемая электрической емкостью:

C = ^q/_U.

Единица емкости - фарада. Это емкость такого устройства, которое заряжается 1 кулоном электричества при разности потенциалов в 1 вольт.

Обычно пользуются более мелкими единицами - микрофарадой (мкф) составляющей миллионную часть фарады:

1 мкф = 10^-6 ф,

и пикофарадой (пф), составляющей миллионную часть микрофарады:

1 пф = 10^-6 мкф = 10^-12 ф.

Емкостью принято также называть свойство проводящих тел накапливать и удерживать электрические заряды. Емкость в той или иной мере присуща различным электрическим устройствам. Во многих случаях емкость настолько значительна, что ее приходится принимать во внимание; например, емкость между проводами электрической линии, емкость проводов относительно земли и т. д.

В различных электроустановках для определенных целей, применяют специальные элементы, обладающие значительной емкостью при относительно малых габаритах- конденсаторами.

Простейшим по устройству является плоский конденсатор, состоящий из двух металлических пластин, разделенных слоем диэлектрика (рис. ).

Рис Схема плоского конденсатора: 1 - диэлектрик, 2 - пластины

Как показывают измерения, емкость конденсатора увеличится, если увеличить поверхность обкладок или приблизить их одну к другой. На емкость конденсатора оказывает влияние также материал диэлектрика. Чем больше электрическая проницаемость диэлектрика, тем больше емкость конденсатора по сравнению с емкостью такого же конденсатора, диэлектриком в котором служит пустота (воздух).

Емкость плоского конденсатора определяют по формуле

C = ^εε₀/_d S,

где S - площадь пластин, м²;

d - толщина диэлектрика, м;

ε - относительная электрическая проницаемость диэлектрика.

Таким образом, для увеличения емкости плоского конденсатора нужно увеличить площадь его пластин S, уменьшить расстояние между ними d и в качестве диэлектрика применить материал с большой относительной электрической проницаемостью (ε).

Конденсаторы, емкость которых изменять нельзя, называются конденсаторами постоянной емкости.

Наиболее распространенные в настоящее время конденсаторы постоянной емкости состоят из очень тонких металлических листов (алюминиевая фольга) с парафинированной бумажной или слюдяной прослойкой между ними.

13 Опишите принцип получения переменного тока, его преимущества. Перечислите параметры цепей переменного тока, сформулируйте их определения.

Постоянный ток, необходимый в промышленности на электрифицированном транспорте, в электросвязи и т. д., в большинстве случаев получают путем выпрямления переменного тока. Преимуществами переменного тока являются: возможность трансформации и передачи на далекие расстояния, более простое устройство генераторов переменного тока, более простые в устройстве и надежные в эксплуатации электродвигатели переменного тока и т. д.

Рассмотрим принцип получения переменного тока в результате преобразования механической энергии в электрическую.

Пусть имеется однородное магнитное поле, образованное между полюсами N - S электромагнита (рис. , а). Внутри поля под действием посторонней силы вращается по окружности в сторону движения часовой стрелки металлический прямолинейный проводник. Как известно, пересечение проводником магнитных линий приведет к появлению в проводнике индуктированной э.д.с. Величина этой э.д.с., как было указано ранее, зависит от величины магнитной индукции В, активной длины проводника l, скорости пересечения проводником магнитных линий υ и синуса угла α между направлением движения проводника и направлением магнитного поля:

e = Blυ sin α.

Рис. 120. Получение переменной э.д.с.: а - вращение проводника в однородном магнитном поле, б - график изменения переменной э.д.с

При движении проводник будет занимать различные положения. На чертеже положения проводника даны через каждые 45° угла поворота. Рассматривая отдельные положения проводника, мы видим, что угол пересечения а меняется и, кроме того, при переходе проводника через нейтральную линию направление индуктированной э.д.с., определяемое по правилу правой руки, также меняется.

За один полный оборот проводника э.д.с. в нем сначала увеличивается от нуля до максимального значения (+Е_м), затем уменьшается до нуля и, изменив свое направление, вновь увеличивается до максимального значения (-E_м) и вновь уменьшается до нуля. При дальнейшем движении проводника указанные изменения э.д.с. будут повторяться.

В нашем примере проводник вращался в однородном магнитном поле. В проводнике индуктировалась переменная э.д.с., изменяющаяся по закону синуса. Такая э.д.с. называется синусоидальной.

Устройство, показанное на рис. , позволяет снимать и отводить во внешнюю цепь переменную э.д.с. Согнутый в виде рамки проводник вращается в магнитном поле с постоянной скоростью со под действием посторонней силы. Концы рамки присоединены к двум медным кольцам 3 и 4, на которых наложены две угольные щетки 5 и 6. Во внешней цепи будет протекать изменяющийся по величине и направлению ток, переменный.

В создании индуктированной э.д.с. будут участвовать не все стороны рамки, а лишь те, которые пересекают магнитные линии. Эти стороны называются активными сторонами (на рис. они обозначены цифрами 1 и 2).

Недостатком рассмотренного выше устройства является трудность создания однородного магнитного поля и большое магнитное сопротивление магнитному потоку, который значительный путь проходит по воздуху.

В конструкциях электрических машин между полюсами электромагнита помещают стальной барабан, в пазы которого укладывают проводники обмотки.

Для получения индуктированной э.д.с. в генераторах безразлично, будет ли движущийся проводник пересекать неподвижное магнитное поле или движущееся поле будет пересекать неподвижный проводник. Однако для того чтобы поставить обмотку переменного тока в более благоприятные условия, ее обычно располагают на статоре (неподвижной части машины), а обмотку возбуждения полюсов помещают на роторе(на вращающейся части машины )^*. Генератор такой конструкции представлен на рис. .

^* (Обмотки переменного тока в современных генераторах рассчитываются на высокие напряжения и на весьма значительные токи. Неподвижную якорную обмотку легче изолировать и от нее проще отвести значительный ток во внешнюю цепь.)

Рис. Двухполюсный генератор переменного тока: 1 - статор, 2 - часть обмотки переменного тока, 3 - ротор, 4 - обмотка возбуждения

Постоянный ток, необходимый для создания магнитного потока машины, подается в обмотку возбуждения от специального генератора-возбудителя постоянного тока, сидящего на одном валу с генератором переменного тока, или от выпрямительного устройства.

При рассмотрении вопроса о получении переменного тока указывалось, что за один оборот двухполюсного ротора индуктированная в проводниках обмотки генератора э.д.с. имела один период. Если ротор генератора делает, например, 5 об/сек, то э.д.с. будет иметь 5 пер/сек или частота тока генератора будет равна 5 гц. Следовательно, число оборотов в секунду ротора генератора численно равно частоте тока.

Частота тока f выражается в этом случае следующим соотношением:

f = ⁿ/₆₀,

где n - число оборотов ротора в минуту.

Для получения от генератора стандартной частоты тока - 50 гц - ротор должен делать 3000 об/мин, действительно,

f = ⁿ/₆₀ = ³⁰⁰⁰/₆₀ = 50 гц.

Однако наши рассуждения были справедливы только для двухполюсного генератора, т. е. для машины с одной парой полюсов: p = 1.

Если машина четырехполюсная, т. е. число пар полюсов равно двум: р = 2 (рис. 131), то один полный период изменения э.д.с. и тока будет иметь место за пол-оборота ротора (положения 1-5 проводника на чертеже). За второй полуоборот ротора ток будет иметь еще один период. Следовательно, за один оборот ротора четырехполюсной машины ток в проводнике имеет два периода. В шестиполюсной машине (р = 3) ток в проводнике за один оборот ротора будет иметь три периода.

Таким образом, для машин, имеющих р пар полюсов, частота тока при n об/мин или ⁿ/₆₀ об/сек будет в р раз больше, чем для двухполюсной машины, т. е.

f = ^pn/₆₀.

Отсюда формула для определения скорости вращения ротора будет иметь следующий вид:

n = ^60f/_p.

Многофазные токи

Многофазной системой называется совокупность переменных э.д.с. (токов, напряжений и т. д.) одной частоты и сдвинутых по фазе одна относительно другой на какие-либо углы.

Каждая э.д.с. может действовать в своей самостоятельной цепи и не быть связанной с другими э.д.с. Такая система называется несвязанной.

Недостатком несвязанной многофазной системы является большое число проводов, равное 2m. Так, например, для передачи энергии по трехфазной системе потребуется шесть проводов.

Многофазная система, у которой отдельные фазы электрически соединены одна с другой, называется связанной многофазной системой. Связанные системы широко применяются на практике.

Многофазный ток обладает важными преимуществами: во-первых, при передаче одной и той же мощности многофазным током требуется меньшее сечение проводов, чем при однофазном токе; во-вторых, с помощью неподвижных катушек или обмоток он создает вращающееся магнитное поле, используемое в работе двигателей и различных приборов переменного тока.

Из систем многофазного тока наибольшее применение на практике получил трехфазный синусоидальный ток.

Трехфазный синусоидальный ток получается следующим образом. Если в однородном магнитном поле полюсов N - S (рис. ) поместить три витка, расположив каждый из них по отношению к другому под углом 120°, и вращать витки с постоянной угловой скоростью, то в витках будут индуктироваться э.д.с., которые также будут сдвинуты по фазе на 120°.

На практике для получения трехфазного тока на статоре генератора переменного тока помещают три обмотки, сдвинутые в пространстве одна относительно другой на 120°. Они называются фазными обмотками, или просто фазами генератора.

На рис. слева схематически показан двухполюсный генератор трехфазного тока. На статоре машины имеются три обмотки с одинаковым числом витков, сдвинутые на 120° (для двухполюсной машины). Буквами A, В и С отмечены начала; буквами X, Y и Z - концы обмоток.

Рис. Шестипроводная система трехфазного тока

по учебному предмету «Электротехника»

По специальности 3-94 01 51

«Монтаж и эксплуатация охранно-пожарной сигнализации»

1 Дайте определение электрической цепи, назовите примеры источников и приемников электрической энергии, нарисуйте схему электрической цепи (с источником э.д.с. и резистором). Дайте определение электрического тока, электрического напряжения.

Электрическая цепь состоит из источника электрической энергии (гальванического элемента, аккумулятора, генератора и т. п.), потребителей или приемников электрической энергии (ламп накаливания, электронагревательных приборов, электродвигателей и т. п.) и соединительных проводов, соединяющих источник электрической энергии с потребителем. Источник электрической энергии даетэлектрическую энергию, потребитель эту энергию преобразует в другие виды энергии: свет, тепло, движение и т. д. На электрических схемах элементы цепи показывают с помощью условных графических изображений.

Направленное движение электрических зарядов по проводнику носит название электрического тока. Направление тока показывается от+ к -.

Чтобы электрический ток проходил по цепи, нужно непрерывно поддерживать разность потенциалов на полюсах источника электрической энергии, к которому присоединена электрическая цепь. .Внутри источника электрической энергии действует сила, которая устанавливает и поддерживает разность потенциалов на зажимах источника, вызывает ток в цепи, преодолевая ее внешнее и внутреннее сопротивления, она называется электродвижущей силой (сокращенно э.д.с.) и обозначается буквой Е.

Электродвижущая сила источников электрической энергии возникает под влиянием причин, специфических для каждого из них. В химических источниках электрической энергии (гальванических элементах, аккумуляторах) э.д.с. получается в результате химических реакций, в генераторах э.д.с. возникает вследствие электромагнитной индукции, в термоэлементах - за счет тепловой энергии.

Разность потенциалов, вызывающая прохождение тока через сопротивление участка электрической цепи, называется напряжением между концами этого участка. Электродвижущая сила и напряжение измеряются в вольтах^*. Для измерения э.д.с. и напряжения служат особые приборы - вольтметры

Единицей величины тока является 1 ампер, определяемый как количество электричества в 1 кулон, прошедшего через поперечное сечение проводника в 1 секунду, т. е.

Ток в цепи измеряется – амперметром

Ток, не изменяющийся по величине и по направлению, называется постоянным током.

Постоянный ток дают гальванические элементы, аккумуляторы, генераторы постоянного тока.

2 Дайте понятие электрического сопротивления, проводимости. Как рассчитываются последовательное ипараллельное соединение сопротивлений.

Во всех элементах электрической цепи происходит преобразование энергии, т е элементы цепи обладают сопротивлением направленно