ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ по учебной дисциплине ОП.03 «Основы электротехники» по профессии 18590 «Слесарь-электрик по ремонту электрооборудования»

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ ДОНЕЦКОЙ НАРОДНОЙ РЕСПУБЛИКИ
ГОРЛОВСКИЙ КОЛЛЕДЖ ПРОМЫШЛЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И ЭКОНОМИКИ

 

 

 

 

 

 

 

 

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ

по учебной дисциплине

ОП.03 «Основы электротехники»

по профессии 18590 «Слесарь-электрик по ремонту электрооборудования»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г. Горловка

 2018 г

Теоретическое пособие по дисциплине ОП.03 «Основы электротехники» разработал преподаватель: Н.С. Сологуб - Горловка: ГКПТЭ, 2018.- 53 с.

 

Вложенные теоретические основы учебного материала по дисциплине ОП.03 «Основы электротехники» представлены в виде тематических лекций по разделам в соответствии с рабочей учебной программой дисциплины. Приведены варианты контрольных вопросов по темам лекций.

Теоретическое пособие предназначено для использования при организации профессионального  обучения по профессии 18590 «Слесарь-электрик по ремонту электрооборудования».

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рассмотрены и приняты на заседании комиссии профессиональной электромеханической подготовки протокол № 1 от  « 30 » 08.2018 г.

Протокол №__1__ 30.08.2018

председатель ц/к _____________ Е.П. Бондаренко

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Раздел 1. Электрические цепи постоянного тока

Проводники и диэлектрики. Электрические цепи постоянного тока

 

Содержание лекции:

1.1. Основные сведения о строении вещества;

1.2. Физическая природа электричества;

1.3. Электрические заряды и их взаимодействие;

1.4. Электрическое поле.

1.5. Характеристики электрического поля;

1.6. Электрический ток;

1.7. Виды токов;

1.8. Электрическое сопротивление;

1.9. Проводимость;

1.10. Элементы электрической цепи.

 

1.1.          Основные сведения о строении вещества

 

Электротехника – это наука о техническом использовании электрических и электромагнитных явлений.

Электрическая энергия имеет ряд преимуществ по сравнению с другими видами энергии:

1. Относительно не сложное получение электроэнергии с ГЭС, ТЭЦ, АЭС;

2. Возможность передачи электрической энергии на дальние расстояния;

3. Несложное распределение между потребителями;

4. Возможность преобразования электрической энергии в другие виды (механическую, световую, звуковую и др.).

Все вещества и материалы состоят из атомов. Атомы химических элементов могут объединяться между собой  и образовывать молекулы. Строение молекул определяет в основном химические свойства вещества, то есть его способность взаимодействовать с другими веществами. Строение атомов определяет в основном физические свойства материалов, такие как электропроводность, теплоемкость, радиоактивность и др.

Упрощенно атом можно представить в виде  ядра, окруженного оболочкой из электронов.

Ядро атома состоит из протонов (Р⁺), имеющих положительный заряд, и нейтронов (n⁰), заряда не имеющих. Электроны располагаются на определенных орбитах вокруг ядра и имеют отрицательный заряд, который по величине равен заряду протона. Порядковый номер химического элемента в таблице Менделеева определяет количество протонов в ядре атома этого элемента и, соответственно, заряд его ядра.

В обычном состоянии атома общее количество отрицательных  электронов равно количеству положительных протонов в ядре, поэтому такие атомы электрически нейтральные, см. рисунок 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1. Строение атома

 

Примеры химических элементов: водород-Н, кислород-О, углерод-С, железо-Fe, медь-Cu и др.

Примеры веществ (химических соединений): вода-Н₂О, поваренная соль- NaCl, серная кислота-Н₂SО₄, углекислый газ-СО₂ и др.

Отрицательно заряженные электроны удерживаются вокруг положительно заряженного ядра атома силами электрического притяжения.

Положительные протоны в ядре, за счет очень близкого расположения друг к другу, притягиваются силами ядерного взаимодействия.

                          

1.2.          Физическая природа электричества

 

Еще в древности было замечено, что янтарь, потертый о кусок шерсти, мог притягивать к себе лёгкие предметы. Долгое время считали, что это свойство присуще только янтарю. Отсюда и название электричества – янтарь в переводе на древнегреческий означает электрон.

Если каким-либо химическим или физическим способом, часть электронов из атома удалить, то атом станет положительно заряженным  ионом, а если электронов «добавить», то отрицательным ионом. Такой процесс превращения нейтральных атомов в заряженные ионы называется ионизацией. Тело, в котором накопилось избыточное количество электронов или образовался их недостаток, также становится заряженным (соответственно отрицательно или положительно) и приобретает электрические свойства.

 

1.3.          Электрические заряды и их взаимодействие

 

Общее количество избыточных или недостаточных электронов, содержащееся в теле определяет величину электрического заряда.

Электрические заряды обозначаются  Q или q и измеряются в кулонах  [Кл].

Прим. Заряд одного электрона очень маленький –  q (е^-) = - 1,6*10^-19 Кл. Чтобы накопить заряд Q=1Кл требуется избыток или недостаток 6,3*10¹⁸электронов.

Разноименные заряды притягиваются, а одноименные отталкиваются, см. рисунок 2.

 

                        

 

                                      

 

Рисунок 2. Взаимодействие зарядов

 

 

 

 

1.4.          Электрическое поле

 

Электрическое поле – это особый вид материи, который образуется:

-    вокруг электрических зарядов или заряженных тел;

-    при изменении магнитного поля.

Свойства электрического поля:

-    электрическое поле обладает энергией, за счет которой способно

перемещать другие электрически заряженные частицы и тела;

-    Электрическое поле не имеет ни запаха, не цвета, поэтому условно обозначается электрическими силовыми линиями. Электрические силовые линии всегда проводятся перпендикулярно к поверхности заряженного тела  и всегда направлены в ту сторону, куда будет двигаться свободная положительно заряженная  частица, помещенная в данное электрическое поле[1], см. рисунок 3.

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 3. Силовые линии электрического поля

1 - вокруг одиночных положительных 

и отрицательных зарядов;  2 - вокруг разноименных  зарядов; 3 - двух одноименных зарядов;  4 - двух параллельных и разноименно заряженных пластин

 

 

 

 

 

1.5.          Характеристики электрического поля

 

 

Потенциал φ (фи), [В, V]  (вольт) – характеризует энергию поля в данной точке, т.е. работу по перемещению единичного заряда из данной точки в бесконечность.

Физический смысл имеет не сам потенциал, а разность потенциалов, которую называют напряжением. Напряжение  U = φ1 – φ2, [В, V]  (вольт) – это разность потенциалов между двумя точками электрического поля.  Если в двух точках электрические заряды различаются (неважно по знаку или по величине), значит, между этими точками имеется разность потенциалов.

В электрических цепях постоянного тока принято точку с большим потенциалом обозначать «+», а точку с меньшим «–».Прим. Напряжение между двумя точками U =1В характеризует энергию (работу) в 1 Дж (Джоуль), затрачиваемую на перемещение заряда между этими точками в 1 Кл, т.е. U = А/Q.

 

 

 

 

1.6.          Электрический ток

 

Электрический ток – это направленное и  упорядоченное движение заряженных частиц (в металлах - электронов, а в жидкостях и газах - положительных и отрицательных  ионов) под действием сил электрического поля, т.е. между точками с разными потенциалами.

Электрическое поле (ток) распространяется  мгновенно, со скоростью 300000 км/сек (скорость света), хотя сами свободные электроны двигаются со скоростью от нескольких мм до нескольких см в секунду.

         Атомы металлов находятся в узлах кристаллической решетки и лишь немного колеблются вокруг положения равновесия (размах колебаний зависит от температуры нагрева металла,  при температуре плавления размах колебаний настолько велик, что разрушается кристаллическая решетка и металл из твердого состояния переходит в жидкое).  Часть электронов в металлах (на внешней орбите за счет малого их числа (1-3)) слабо связаны с ядрами атомов и хаотично перемещаются от одного ядра к другому, поэтому они называются свободными электронами.  

      Если металлический проводник поместить в зону действия электрического поля (т.е., приложить напряжение к концам проводника), то свободные электроны будут направленно и упорядоченно двигаться к «плюсу», создавая электрический ток. Но направление тока принято указывать в ту сторону, куда двигались бы положительные заряды, т.е обычно от «плюса» к «минусу». Ток обозначается буквой  I (постоянный) или  i  (непостоянный) и измеряется в амперах (А). При очень малых или больших значениях соответственно 1 мА = 0,001 А (миллиампер),  1 кА  = 1000 А (килоампер).

         За направление электрического тока в металлах принимается направление, противоположное движению свободных электронов.      

 

1.7. Виды токов

 

Постоянный – с течением времени не меняется ни по величине, ни по направлению. Обозначается одной или двумя чертами (–, =) или буквами DC (ди-си)
Переменный – с течением времени изменяется и  по величине и по направлению. Обозначается символом синусоиды  ~  или буквами АС (эй-си)
Пульсирующий – с течением времени  изменяется только по величине
Импульсный – сочетание коротких импульсов тока

 

1.8.          Электрическое сопротивление

 

При движении свободных электронов, то есть при протекании электрического тока по металлическому проводнику, некоторые свободные электроны при своем движении сталкиваются с ядрами атомов и отдают им часть своей энергии. При этом проводник греется, а движению свободных электронов, т.е. току оказывается сопротивление. В этом и заключается физическая сущность электрического сопротивления проводника.

Обозначается  R (обычно так обозначается достаточно большое сопротивление потребителя),  R₀ или  r  (обычно малое сопротивление источника). Измеряется в Омах  [Ом, Ohm, Ω] .

Под сопротивлением  1 Ом понимают сопротивление проводника, к  концам которого приложено напряжение 1 Вольт и по нему проходит ток 1 Ампер.

           1В

1 Ом = ----

            1А

Сопротивление проводника зависит:

1. От материала проводника. Характеризуется удельным сопротивлением  ρ (ро) (таблица 1). Удельное сопротивление – это сопротивление проводника длиной  1 метр, площадью сечения 1 мм² при t =20ºс. Указывается в справочниках, измеряется Ом × мм²/м, см. таблицу 1.

Таблица 1

Удельные сопротивления материалов

Наименование материала		Удельное сопротивление r при 20 °С, Ом·мм2/м	Температурный коэффициент сопротивления , 1/°С
Серебро		0,016	0,0035
Медь техническая		0,0172 - 0,0182	0,0041
Алюминий		0,0295	0,0040
Манганин	сплавы для резисторов и измерительных приборов	0,40 - 0,52	0,00003
Константан		0,44	0,00005
Нихром	сплавы для электроонагревательных приборов и реостатов	1,02 - 1,12	0,0001
Фехраль		1,18 - 1,47	0,0008

 

2. От длины проводника  L, [м] – прямо пропорционально;

3. От    площади сечения S, [мм²] - обратно пропорционально; т.е. 

R  = ρ *L/ S

4. От температуры t, [ºC] – обычно, чем выше температура проводника, тем больше его сопротивление, за исключением некоторых сплавов, графита и пр.

 

 

1.9. Проводимость

 

Параметр проводника, обратный  его сопротивлению называется проводимостью   G (же) = 1/ R, [См] (сименс).

Все вещества и материалы в природе по способности проводить электрический ток делятся на:

-    проводники  - G>>0 (высокая проводимость);

-    полупроводники -  G>0 (средняя проводимость);

-    диэлектрики (изоляторы) - G~0 (проводимость очень низкая);

          Проводники, в свою очередь, делят на два рода: 

-    твердые (металлы, графит);

-       жидкие (водные растворы солей, щелочей и кислот и др.).

 

 

 

1.10. Элементы электрической цепи

 

 

Любая электрическая цепь включает в себя основное и вспомогательное оборудование и состоит из двух участков.  Внутренний участок цепи - это сам источник, и ток по нему направлен от  (-)  к  (+).   Внешний участок - это вся остальная цепь. Ток во внешнем участке направлен от (+)  к (-).

Примечание: в основном, при изучении электрических схем локомотивов, рассматриваются внешние участки цепей.

К основным элементам цепи относятся: источник, потребитель и соединительные провода.

Примечание. Отличительными признаками потребителя является его способность преобразовывать электрическую энергию в другой вид - механическую, тепловую, излучение. Примеры: электродвигатель, лампа, резистор, нагревательные элементы, телефоны и т.п. Для сравнения - трансформатор считать потребителем нельзя.

К вспомогательным элементам относятся:

1)    выключатели, рубильники
2)    измерительные приборы (амперметры, вольтметры, ваттметры, гальванометры и др.)
3)    аппараты защиты  (предохранители, автоматические выключатели).

Вопросы для закрепления материала:

1.     Из каких элементарных частиц состоят ядра атомов?       

2.     Какой электрический заряд имеют электроны?  

3.     Что такое ион?

4.      Какой предмет является электрически заряженным? 

5.     Что является источником электрического поля? 

6.     Что является одной из характеристик электрического поля? 

7.     Перечислите единицы измерения напряжения. 

8.     В каких единицах измеряется сила тока? 

9.     Что такое электрический ток?

10.  Как изменяется сопротивление проводника при увеличении площади его сечения?  

11.  Какие элементы электрической цепи не являются основными?  

 

 

 

1.11 Электродвижущая сила

 

Содержание лекции:

Законы Ома;

Режимы работы электрических цепей;

Законы Кирхгофа;

Способы соединения потребителей электроэнергии;

Плотность тока;

Переходное сопротивление.

 

1.12 Законы Ома

 

Устанавливают зависимость между основными параметрами электрической цепи.

Закон Ома для участка цепи: сила тока,  проходящего по участку цепи пропорциональна приложенному напряжению к данному участку и обратно пропорциональна сопротивлению этого участка цепи, см. рисунок 4.

 

 

 

 

     U

I = ----

    R

                                                  

 

        

 

 

 

 

 

 

Рисунок 4. Закон Ома для участка цепи

 

 

Следствие: падение напряжения на участке цепи (выделение энергии) пропорционально силе тока и сопротивлению данного участка       U = I × R                                        

Закон Ома для полной цепи: сила тока,  проходящего по участку цепи пропорциональна ЭДС источника и обратно пропорциональна полному сопротивлению цепи.

 

I = Е/(R+r),

 

Где:     R+ r – полное сопротивление цепи;    

R    - сопротивление внешнего участка цепи (всех потребителей);

r      - сопротивление внутреннего участка цепи (источника).

Если математически  преобразовать 2-й закон Ома, то получится следующее:

 

E = I (R+r ) = I × R + I × r = U + I × r , т.е. U= E - I × r

 

При этом  E > U на  величину I × r, (за исключением случая при разомкнутой цепи, когда I=0, а E = U),

Следствие: ЭДС E характеризует энергию, которую источник вырабатывает, а напряжение U – энергию, которую получает потребитель. Направление ЭДС обозначают от (-) к (+), а напряжения от (+) к (-). Напряжение  U всегда меньше ЭДС E на величину падения напряжения внутри источника I × r. Чем больше количество и мощность потребителей (при обычном параллельном соединении), тем напряжение меньше. Такое снижение напряжения с ростом нагрузки в цепи называют просадкой напряжения. Величина просадки напряжения зависит от мощности источника.

Прим. В общем случае понятия источник тока и источник напряжения характеризуют источники электроэнергии. В частности источник тока рассчитывается на большие токи (например, сварочный генератор) и, чтобы не выйти из строя он должен иметь достаточно большое внутреннее сопротивление r. Источник напряжения должен выдавать его стабильно, не допуская просадок независимо от роста нагрузки, поэтому он должен иметь малое внутреннее сопротивление r.

 

1.13 Режимы работы электрических цепей

 

1. Режим холостого хода  – выключатель  разомкнут.  При этом ток будет равен 0, а ЭДС равна напряжению. В данном режиме измеряется ЭДС источника тока,  см. рисунок 5.

I = 0; E = U (так как I×r =0)

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 5. Схема холостого хода

 

2. Режим нагрузки  – выключатель замкнут. При этом  ток не равен нулю. ЭДС определяется как сумма напряжения, приложенного к внешней цепи U с падением напряжения внутри источника I × r. Данный режим является рабочим режимом электрических цепей, см. рисунок 6.

I ≠ 0; E = U+ I × r

 

 

 

 

 

 

Рисунок 6. Схема режима нагрузки

3. Режим короткого замыкания – источник тока накоротко замкнут проводом малого сопротивления,  см. рисунок 7.

 

                                                     

                                                      E

R ≈ 0;    U ≈ 0;   E = I × r ;   Iкз  = ----

                                                      r

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 7. Схема режима короткого замыкания

 

Так как внутреннее сопротивление источника r (R₀) обычно мало, то при коротком замыкании возникает не допустимо большой ток (десятки-сотни раз больше номинального), который может привести к повреждению данной цепи и ее аппаратов. Поэтому данный режим обычно является аварийным и соответственно в электрическую цепь необходимо включать аппараты защиты.

Примечание: током короткого замыкания для электрической цепи считается ток больше номинального в 2 и более раз. Соответственно на такое превышение тока обычно рассчитано срабатывание защиты от к.з.

                                    

1.14 Законы Кирхгофа

 

Первый закон Кирхгофа (устанавливает зависимость между токами для узлов электрической цепи, к которым подходит несколько ветвей). Согласно этому закону: алгебраическая сумма токов ветвей сходящихся в узле электрической цепи, равна нулю:

                                                            I=0

 Или сумма токов входящих в узел ровна сумме токов выходящих из этого узла, см. рисунок 8.

 

Рисунок 8. Распределение токов в узле электрической цепи

 

Для электрического тока имеет место полная аналогия с распределением потоков воды в соединенных друг с другом трубопроводах.

Второй закон Кирхгофа используется для расчета сложных электрических цепей с несколькими источниками. Согласно этому закону:  во всяком замкнутом контуре алгебраическая сумма э.д.с. равна алгебраической сумме падений напряжений на сопротивлениях, входящих в этот контур.

E=  IR

 

1.15 Способы соединения потребителей электроэнергии

 

При последовательном соединении нескольких резисторов конец первого резистора соединяют с началом второго, конец второго-с началом третьего и т.д.

При последовательном соединении во всей цепи (и в источнике в том числе) ток проходит один и тот же, см. рисунок 9.

 

Iобщ = I1 = I2 = I3 = Iист;

         Общее сопротивление цепи складывается из сопротивлений каждого потребителя

Rобщ = R₁+ R₂ +R₃;

Общее напряжение складывается из падений напряжений на каждом потребителе

Uобщ = U₁ + U₂ + U₃.

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 9. Схема последовательного соединения резисторов

 

При подключении потребителей последовательно общее сопротивление цепи увеличится, а общий ток уменьшится (Iобщ = Uобщ/Rобщ). При последовательном соединении, наибольшее падение напряжения и выделение тепловой энергии будет происходить на потребителе наименьшей мощности.

При параллельном соединении каждый потребитель подключается на одинаковое напряжение (часто говорят, что напряжение подается на потребитель) см. рисунок 10.

U общ = U1 = U2 = U3;

         Общий ток в цепи складывается из токов через каждый потребитель, по 1-му закону Кирхгофа:

I общ = I1 + I2 + I3;

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 10. Схема параллельного соединения резисторов

 

В такой схеме складываются не сопротивления потребителей, а их проводимости:

                                             G_общ =  G₁  +   G₂ +  G₃;

                                             т.е. 1/Rобщ = 1/R₁+ 1/R₂ +1/R₃.

Следствия:

-общее  сопротивление цепи при параллельном соединении будет всегда меньше самого наименьшего сопротивления любой из ветви;

-при увеличении числа потребителей включенных параллельно, общее сопротивление цепи уменьшается, а общий потребляемый ток увеличивается  (увеличивается нагрузка цепи);

-больший ток пойдет по цепи с меньшим сопротивлением;

-если при параллельном соединении сопротивление потребителей одинаково, то общее сопротивление R_общ можно определять по формуле:

 

          R

R_общ = ----

           N

Где: R - сопротивление одного потребителя;

        N - количество потребителей.

 

1.16 Плотность тока

 

Плотность тока определяет силу тока, приходящуюся на один квадратный миллиметр площади поперечного сечения проводника.            

 

δ (дельта (греческий)) = I / S, [А/ мм²]

          

В зависимости от материала проводника, класса изоляции, типа проводки и условий охлаждения определяют номинальную и допустимую (предельную) плотность тока, превышение которой может повредить изоляцию

                                                                                         А                   А

 Пример (для алюминиевых проводов):        δ _ном ≈ 6 ----- , δ _доп ≈ 9 -----                                    

                                                                                        мм²                мм²    ,

при большей плотности тока плавится изоляция. Это значит, что стандартная алюминиевая проводка сечением 2.5 мм² рассчитана на ток 16А (мощность около 3,5кВт). Предельный ток 23 – 24 А (около 5 кВт). Для медного провода данные значения выше на 30-40%.

Упрощенно, для подбора сечения проводов, используется следующее соотношение: для алюминия – 1 мм² сечения  на 1кВт. Для меди -  1 мм² на 2 кВт мощности потребителей.

 

 

1.17 Переходное сопротивление

 

Это повышенное сопротивление контактов  из–за  их подгара, малой площади контакта, силы нажатия, окисления  и т.п. Из-за недостаточной эффективной площади контакта увеличивается плотность тока и происходит переброс тока по воздуху в виде искрения. Нагрев контактов ускоряет процесс окисления, качество контакта еще более ухудшается.

Для уменьшения переходного сопротивления контакты зачищают, обслуживают, вставляют в наконечники, соединяют клеммами, спаивают, выполняют посеребренее контактных поверхностей.

 

 Вопросы для закрепления материала:

1.     Как записать Закон Ома для участка цепи?   

2.     Как записать закон Ома для полной цепи?   

3.     Для чего источники электроэнергии соединяют последовательно?

4.     Какие способы получения Э.Д.С.?    

5.     Что такое электродвижущая сила? 

 

 

 

1.18 Способы соединения потребителей и источников тока.

Основные законы электрической цепи

 

Содержание лекции:

Способы соединения потребителей и источников тока;

Работа и мощность электрического тока;

Индукционный нагрев;

Тепловое действие тока.

 

1.19 Способы соединения потребителей и источников тока

 

Последовательное соединение. В данной схеме «плюс» одного источника соединяется с «минусом» другого. При этом ЭДС источников складываются Е0бщ = Е1 + Е2, поэтому данный способ используется для увеличения общего напряжения U общ = U1 + U2. Применяется тогда, когда напряжение для потребителя недостаточно, но один источник тока способен выдержать весь ток нагрузки, см. рисунок 11.

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 11. Схема последовательного соединения источников

 

Параллельное соединение. При параллельном соединении «плюс» одного источника соединяется с «плюсом» другого (соответственно соединяются и «минусы»). При равенстве ЭДС, ток проходя через потребитель не изменяется, но уменьшается при прохождении через  каждый из источников, что позволяет поддержать большой ток нагрузки (если для одного источника потребитель слишком мощный).                                                                           

Но при этом очень важно чтобы источники имели одинаковые параметры (то есть были одного и того же типа – Е1 = Е2, r₁ =r₂), иначе между ними будут проходить вредные уравнительные токи, которые могут повредить их. 

Параллельное соединение применяется, когда мощный потребитель нужно запитать от маломощных источников, см. рисунок 12.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 12. Схема параллельного соединения источников

 

Смешанное соединение. Выполняется, когда нужно увеличить и напряжение и поддержать большой ток нагрузки. Т.е. когда ЭДС одного источника не хватает для напряжения на потребитель и один источник не способен выдержать весь ток нагрузки.

 

1.20 Работа и мощность электрического тока

 

Работа тока – это энергия, которая выделяется при прохождении тока по проводнику. Работа электрического тока равна произведению напряжения, тока и времени. Работа электрического тока измеряется в Вт· сек, кВт· час, (kW · h )

 

А = U · I  · t , [Вт · сек ].   1 кВт · ч = 3600000 Вт · сек

Мощность – это работа (энергия), совершенная (выделенная) за единицу времени:   

P = А/t ;                          

Электрическая мощность равна произведению напряжения на силу тока.

 

P = U · I , [Вт, W ], (Ватт)

 

Мощность любой электрической машины определяет:

1)      способность машины преодолевать  механическую нагрузку на валу;

2)      расход электроэнергии;

3)      силу тока в цепи.

Прим. При включении в бытовую электрическую сеть напряжением 220В электрического прибора мощностью в 1 кВт в цепи протекает ток около 4,5 А.

 

 

 

Раздел 2. Электрические цепи переменного тока

 

Содержание лекции:

Однофазный переменный ток. Параметры переменного тока;

Виды сопротивлений в электрической цепи переменного тока;

Поверхностный эффект переменного тока;

Катушка индуктивности в цепи переменного тока;

Конденсаторы в цепях переменного тока;

Мощность в цепи переменного тока;

Трехфазный ток;

Соединение  фаз генератора (источника тока) и потребителя  по схеме «звезда»;

Схема соединения фаз генератора и потребителя «треугольник».

 

2.1. Однофазный переменный ток. Параметры переменного тока

 

Переменный ток обладает способностью трансформироваться (изменять напряжение с помощью трансформаторов), что обеспечивает экономичную передачу электрической энергии на большие расстояния.

Простейшим генератором переменного тока может служить виток, вращающийся в равномерном магнитном поле, см. рисунок 43.

 

Рисунок  43. Простейшее устройство для получения переменного тока

 

В промышленности в основном применяют синусоидальный переменный ток, который в отличие от постоянного каждое мгновение изменяет свое значение и периодически направление. Для получения такого тока используют источники электрической энергии, создающие переменную ЭДС, периодически изменяющуюся по величине и направлению, такие источники называются генераторами переменного тока.

Параметры переменного тока. При подключении к источнику переменного тока с синусоидально изменяющейся ЭДС электрических цепей с линейными сопротивлениями в них будут действовать синусоидально изменяющиеся напряжения и проходить синусоидально изменяющиеся токи. Переменные токи, ЭДС и напряжения характеризуются четырьмя основными параметрами: периодом, частотой, амплитудой и действующим значением.

1) Период Т, [c] – это время, за которое происходит полный цикл изменения тока.

2) Частота f , [Гц] (герц) – это количество  колебаний (периодов) за 1 секунду.

3) Амплитуда i_m, u_m, p_m, e_m – это максимальное значение переменной величины за период.

4) Действующее значение I, U, P, E – под действующим значением переменного тока понимают такую величину постоянного тока, при которой выделяется столько же энергии, сколько при переменном токе.

I=i_m/√2=0.7*i_m

 

U= u_m /√2

 

2.2. Виды сопротивлений в электрической цепи переменного тока

 

В цепях постоянного тока все проводники обладают электрическим сопротивлением, на преодоление которого затрачивается определенное количество электрической энергии. В цепях переменного тока различают несколько видов сопротивлений, различающихся своей физической природой. Все эти сопротивления можно подразделить на две основные группы: активные и реактивные.

В активных сопротивлениях при включении в цепь переменного тока электрическая энергия преобразуется в тепловую. Активным сопротивлением R обладают, например, провода электрических линий, обмотки электрических машин и аппаратов и пр., то есть те же устройства, которые обладают электрическим сопротивлением в цепи постоянного тока.

В реактивных сопротивлениях электрическая энергия, вырабатываемая источниками, не расходуется. Как будет показано ниже, при включении реактивного сопротивления в цепь переменного тока возникает лишь обмен энергией между ним и источником электрической энергии.

Реактивное сопротивление создают индуктивности и емкости.

Под индуктивностью L будем понимать идеализированный элемент электрической цепи (идеализированную катушку индуктивности), способный запасать энергию в своем магнитном поле, который не имеет активного сопротивления R и емкости С.

Аналогично под емкостью С будем понимать идеализированный элемент электрической цепи (идеализированный конденсатор), способный запасать энергию в своем электрическом поле, который не имеет активного сопротивления r и индуктивности L. На рис. 7 (а—г) стрелками показаны условные положительные направления в идеализированных элементах электрической цепи тока i, напряжения и и ЭДС е, см. рисунок 44.

 

 

Рисунок 44. Условные обозначения основных элементов электрических цепей переменного тока

 

В общем случае в цепях переменного тока обычно имеются все виды сопротивлений: активное, индуктивное и емкостное. Например, электрические двигатели переменного тока могут быть представлены эквивалентной схемой, состоящей из индуктивного сопротивления имеющихся в нем катушек и активного сопротивления образующих эти катушки проводов. Воздушные линии электропередачи или кабельные линии обычно представляют в виде совокупности активного, индуктивного и емкостного сопротивлений. Активное сопротивление обусловлено сопротивлением электрических проводов, индуктивное – индуктивностью линии, а емкостное – емкостью, возникающей между отдельными проводами, между проводами и землей или же между отдельными жилами кабеля и между жилами кабеля и его оболочкой. Расчет электрических цепей переменного тока существенно отличается от расчета цепей постоянного тока.

 

 

2.3. Поверхностный эффект переменного тока

 

Скин-эффект (от англ. skin — кожа, оболочка), поверхностный эффект, затухание электромагнитных волн по мере их проникновения в глубь проводящей среды, в результате которого, например, переменный ток по сечению проводника или переменный магнитный поток по сечению магнитопровода распределяются не равномерно, а преимущественно в поверхностном слое. Скин-эффект обусловлен тем, что при распространении электромагнитной волны в проводящей среде возникают вихревые токи, в результате чего часть электромагнитной энергии преобразуется в теплоту. Это и приводит к уменьшению напряженностей электрического и магнитного полей и плотности тока, то есть к затуханию волны. Скин-эффект часто нежелателен. Скин-эффект протекает главным образом по поверхностному слою, при этом сечение провода не используется полностью, сопротивление провода и потери мощности в нем при данном токе возрастают.

Следует отметить, что активное сопротивление проводников в цепи переменного тока всегда больше их сопротивления в цепи постоянного тока. Переменный ток i не протекает равномерно по всему поперечному сечению проводника, как постоянный ток I а вытесняется на его поверхность, см. рисунок 45(а). Поэтому полезное сечение проводника как бы уменьшается и сопротивление его при переменном токе возрастает. Это явление носит название поверхностного эффекта.

 

 

Рисунок 45. Схема протекания постоянного и переменного токов по проводнику (а) и возникновение поверхностного эффекта (б)

 

Неравномерное распределение переменного тока по поперечному сечению проводника объясняется действием ЭДС самоиндукции, индуцированной в проводнике магнитным полем, которое создается проходящим по проводнику током I. Это магнитное поле действует не только в пространстве, окружающем проводник (внешний поток Ф1), но и внутри самого проводника (внутренний поток Ф2), см. рисунок 45 (б).

Поэтому слои проводника, расположенные ближе к его центру, будут охватываться большим магнитным потоком, чем слои, расположенные ближе к его поверхности, и ЭДС самоиндукции, индуцированная во внутренних слоях, будет большей, чем во внешних. Поскольку ЭДС самоиндукции препятствует изменению тока, последний будет стремиться пройти там, где ЭДС самоиндукции имеет наименьшее значение, то есть пройдет преимущественно по поверхностным слоям проводника. В результате этого плотность тока δ в поверхностных слоях будет больше, чем во внутренних. Чем больше частота тока, тем больше ЭДС самоиндукции индуцируется во внутренних слоях проводника и тем в большей степени ток вытесняется на поверхность.

При частоте 50 Гц увеличение сопротивления медных и алюминиевых проводников при малом их диаметре практически ничтожно, и сопротивление таких проводников в цепях переменного и постоянного тока можно считать одинаковым.

Но для медных и алюминиевых проводников диаметром свыше 10 мм, а для стальных проводников при еще меньших диаметрах необходимо при расчетах учитывать влияние поверхностного эффекта на их активное сопротивление.

При токах высокой частоты, принятых в радиотехнике, телевидении и различных высокочастотных установках, с целью лучшего использования металла проводников их обычно изготовляют полыми.

На свойстве переменного тока высокой частоты протекать, главным образом, по поверхности проводников основаны различные методы высокочастотной закалки и термообработки.

Например, при высокочастотной термообработке деталей вихревыми токами эти токи индуцируются в основном в поверхностном слое металла. Они быстро разогревают поверхностные слои обрабатываемой детали, раньше, чем ее внутренняя часть успеет заметно нагреться за счет теплопроводности металла.

 

 

2.4. Катушка индуктивности в цепи переменного тока

 

При наличии в цепи катушки из-за явления самоиндукции в этой цепи ток отстает по фазе от напряжения на четверть периода. При этом мощность имеет, то положительное, то отрицательное значение, а ее среднее, т.е. действующее значение равно «0». Это значит, что катушка энергию не потребляет, а лишь обменивается ею с источником, см. рисунок 46.

 

P=0,    X_L=2π*f*L

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 46. Катушка индуктивности в цепи переменного тока

Выводы:

1. Катушка не может быть потребителем;

2. Катушка может использоваться для сдвига фаз;

3. Катушка ограничивает переменный ток, оказывая ему                        дополнительное индуктивное сопротивление (X_L=2π*f*L);

4. Катушки используют для создания магнитного потока.

          Примечание: при нарастании электрического тока катушка накапливает энергию в виде магнитного поля, а при убывании электрического тока катушка, размагничиваясь, отдает энергию в электрическую цепь в виде ЭДС самоиндукции.

 

2.5. Конденсаторы в цепях переменного тока

 

Конденсаторы -   это устройства, способные накапливать электрические заряды. Состоят из двух пластин, разделенным диэлектриком.

         При подключении к внешнему источнику заряжается да его напряжения, при отключении способны долго сохранять накопленный заряд, являясь самостоятельным источником.

         Емкость конденсатора С характеризует накопленный в нем заряд Q (при напряжении 1В). Измеряется в [Ф] в фарадах.

C=Q/U

 

Прим. С увеличением площади перекрывания пластин и уменьшения расстояния между ними емкость увеличивается, поэтому, чтобы увеличить емкость с помощью нескольких конденсаторов их включают параллельно, а чтоб уменьшить емкость – последовательно.

         При включении конденсатора в цепь переменного тока происходит процесс непрерывного его разряда и заряда. При заряде в конденсаторе растет ЭДС направленная против ЭДС источника, из-за чего изменение напряжения отстает по фазе от тока на одну четвертую часть периода, а току оказывается сопротивление, которое называется емкостным. 

Xc=1/ (2π*f*C)

Вывод:

1. Конденсатор, как и катушка, энергию (в цепи переменного тока) не потребляет;

2. Как и катушки, конденсатор может использоваться для сдвига фаз;

3. Чем больше частота тока (f), тем сопротивление конденсатора меньше, т.е. при постоянном токе он размыкает цепь;

4. Конденсатор может использоваться для накопления электроэнергии и временно работать как источник, см. рисунок 47.

 

Рисунок 47. Заряд и разряд конденсатора

 

2.6. Мощность в цепи переменного тока

 

Несмотря на то, что считается, что выделение энергии на реактивном сопротивлении равно нулю, небольшие потери все равно есть и они уменьшают КПД цепи, поэтому в сложных цепях определяют полную мощность (S) c учетом не только активной мощности (Р), но и реактивной, и она измеряется [V*A] (вольт*ампер).

 

 

 

 

2.7 Трехфазные цепи

 

 

Трехфазная система переменного тока получила широкое распространение во всем мире благодаря тому, что она обеспечивает наиболее выгодную передачу электрической энергии и позволяет использовать надежные в работе и простые по устройству асинхронные электродвигатели.

Простейший генератор трехфазного тока отличается от генератора однофазного тока тем, что на статоре его расположены три отдельные обмотки (фазные обмотки) см. рисунок 48, оси которых сдвинуты одна относительно другой на угол 120°. Каждую из обмоток трехфазного генератора вместе с присоединенной к ней внешней цепью принято называть «фазой».

Рисунок 48. Генератор трехфазного тока

 

Ротор генератора представляет собой постоянный магнит или электромагнит, который вращается первичным двигателем с определенной частотой вращения.

При вращении ротора в трех фазных обмотках статора индуцируются синусоидальные ЭДС еА, еВ и еС одной и той же частоты и имеющие одинаковые амплитуды. Но так как магнитное поле вращающегося ротора пересекает эти обмотки не одновременно, то эти ЭДС будут сдвинуты по фазе по отношению друг к другу на 1/3 периода, чему соответствует угол 120°, см. рисунок 48.

Такая система трех фазных ЭДС называется симметричной. Особенностью

ее является то, что сумма ЭДС всех трех фаз в любой момент времени равна нулю

Рисунок 49. Кривые изменения ЭДС в фазных обмотках трехфазного генератора (а) и векторное изображение этих ЭДС (б

 

Любая из фазных обмоток генератора трехфазного тока является самостоятельным источником электрической энергии и к ней может быть подключен свой приемник. В этом случае получается несвязанная трехфазная система, требующая для передачи электрической энергии шести проводов. На практике такие системы не применяют. Обычно фазные обмотки трехфазных генераторов и трансформаторов, а также приемники электрической энергии соединяют по схеме «звезда» или «треугольник».

 

2.8 Соединение  фаз генератора (источника тока) и потребителя  по схеме «звезда»

 

При соединении «звезда» все концы фаз генератора соединяют в один узел (точку), который называется нулевым, а начала фаз генератора соединяют с началами фаз потребителя при помощи линейных проводов. Фазы потребителя в данной схеме также соединены по схеме « звезда» и имеют нулевую точку. Провод, соединяющий нулевые точки фаз генератора и потребителя, называется нулевым, см. рисунок 50.

Рисунок 50. Соединение  фаз генератора (источника тока) и потребителя  по схеме «звезда»

 

Напряжение между началом и концом одной фазы называется фазовым напряжением. Обозначается – Uф. В данном случае - это напряжение между линейным и нулевым проводами.

Прим. В бытовых трехфазных цепях Uф=220В, а Uл=380В.

Напряжение между началами фаз называется линейным напряжением. Обозначается – Uл. В данном случае – это напряжение между линейными проводами.

Прим. В бытовых трехфазных цепях Uф=220В, а Uл=380В.

Для данного соединения справедливы следующие соотношения:

Iл =Iф      Uл = √3×Uф

При равномерной нагрузке фаз (т.е. потребители, включенные в каждую фазу, имеют  одинаковые сопротивления  - к примеру, асинхронный двигатель) ток в нулевом проводе будет равен 0. Потому что, токи в фазах потребителей будут одинаковы по величине, но сдвинуты по фазе относительно друг друга на 120 эл. градусов. Соответственно, в данном случае нулевой провод не нужен.

При неравномерной нагрузке фаз ток в нулевом проводе будет не равен 0, но его величина, как правило, значительно меньше величин токов в линейных проводах. Поэтому, в 4-х жильных кабелях нулевой провод может быть выполнен меньшего сечения (Примечание: «ноль» как правило, в темной (черной) оплетке).

При рассмотрении схемы «звезда» видно, что при помощи линейного и нулевого проводов каждая фаза генератора присоединяется к своей фазе потребителя. И получается, что нулевой провод служит для равномерного распределения напряжения между фазами потребителя независимо от нагрузки каждой фазы. Поэтому, обрыв нулевого провода недопустим. Соответственно, в нулевой провод никаких предохранителей и выключателей не ставятся.

По данной схеме осуществляется энергоснабжение как бытовых потребителей (многоквартирные дома), так и промышленных предприятий. Но при этом, нулевые точки фаз генератора и потребителей заземляют. Поэтому, «земля» будет выполнять функцию защитного нулевого провода. Соответственно, в современных квартирах энергоснабжение выполняется по 3-х проводной системе. 1-й провод называется фазным, его потенциал равен 220В. 2-й провод называется рабочим нулевым проводом, его  потенциал равен нулю. 3-й провод – защитный ноль, как правило,  должен быть электрически связан с металлическими корпусами и деталями бытовых электроприборов.

Примечание: при обрыве рабочего нулевого провода (не в квартире, а в доме), происходит так называемый перекос по фазам. При этом напряжение в квартирах может меняться практически от нуля Вольт до 380В, что приводит к выходу из строя бытовой техники.    

 

2.9 Схема соединения фаз генератора и потребителя по схеме «треугольник»

 

В схеме соединения «треугольник» к концу 1-й фазы генератора подсоединяется начало 2-й фазы, к концу 2-й фазы начало 3-й, и конец 3-й фазы подсоединяется к началу 1-й фазы. Начала фаз генератора при помощи линейных проводов соединяются с началами фаз потребителей. Фазы потребителей также соединены по схеме «треугольник», см. рисунок 51.

Рисунок 51. Схема соединения фаз генератора и потребителя по схеме «треугольник»

 

В данной схеме напряжение между началами фаз (Uл) и напряжение между началом и концом одной фазы (Uф) это одно и тоже понятие. Поэтому, для этой схемы справедливо следующее соотношение:

Uл = Uф

Ток, протекающий по линейному проводу, называется линейным током. Обозначается – Iл.

Ток, протекающий по фазе, называется фазным током. Обозначается – Iф.

В схеме соединения «треугольник»:

Iл = √3Iф

Прим. Присоединение к бытовой трехфазной сети по схеме «треугольник» позволяет получить напряжение в  √3 раз больше (380В), а т.к. при таком подключении ток через потребители тоже возрастает в √3, то потребляемая мощность увеличивается в 3раза (P треуг.=√3Uф*√3Iф=3Pзвездой)

При рассмотрении схемы «треугольник» видно, что каждая фаза генератора, при помощи линейных проводов, соединяется со своей фазой потребителя. Поэтому, данная схема сама равномерно распределяет напряжение на фазах потребителя независимо от их нагрузки.

Различные способы соединения фаз генератора и потребителя. Существуют 4 способа соединения фаз генератора и потребителя, см. таблицу 2.

Таблица 2

 

Схема соединения	Обозначение схемы соединения символами	Uф (генератора)	Uф (потребителя)
Звезда /звезда		220 В	220В
Треугольник /треугольник	∆ /∆	220 В	220 В
Звезда / треугольник	∆	220 В	380 В
Треугольник /звезда	∆ /	220 В	127 В

Вывод: используя различные схемы соединения фаз генератора и потребителя на фазу потребителя можно подать 3 номинала напряжения, соответственно: 127В; 220В; 380В.

Преимущества трехфазных систем при одинаковых условиях:

1. Питание трехфазным током позволяет получить значительную экономию материала проводов по сравнению с тремя однофазными линиями;

2. Трехфазный генератор дешевле, легче и экономичнее, чем три однофазных генератора такой же мощности;

3. При равномерной нагрузке трехфазный генератор создает на валу приводного двигателя постоянный момент в отличие от однофазного генератора, у которого мощность и момент на валу пульсируют с двойной частотой тока;

4. Трехфазная система переменного тока получила широкое распространение во всем мире благодаря тому, что она обеспечивает наиболее выгодную передачу электрической энергии и позволяет использовать надежные в работе и простые по устройству асинхронные электродвигатели;

5. На всех электростанциях электрическая энергия вырабатывается генераторами трехфазного переменного тока.

 

Вопросы для закрепления материала:

          1. Что такое переменный ток и его параметры?   

     2. Виды сопротивлений переменного тока?

          3. В чем заключается поверхностный эффект переменного тока?

4. Что происходит в цепи переменного тока при установки катушки?

5. Что происходит в цепи переменного тока при установки конденсатора?

6. Что такое трехфазный переменный ток и как его получают?   

7. Какое напряжение называется фазным, а какое линейным?

8. Каковы соотношения между фазными и линейными напряжениями и токами при соединении «звездой» и «треугольником»?

9. Как соединяются обмотки трехфазного генератора и приемника по схеме «треугольник»?

10. Как соединяются обмотки трехфазного генератора и приемника по схеме «звезда»?

11. Какими преимуществами обладает трехфазная система?

 

 

 

 

 

 

 

Раздел 3. Электрические машины. Устройство электрических машин постоянного тока. Реакция якоря. Коммутация

 

Содержание лекции:

3.1. Двигатель постоянного тока;

3.2. Реакция якоря;

3.3. Коммутация;

3.4. Генератор  постоянного тока.

 

3.1. Двигатель постоянного тока

 

В принципе действия двигателя и генератора используются одинаковые электромагнитные явления (выталкивание проводника с током из магнитного поля полюсов и электромагнитная индукция). Поэтому, любая ЭМПТ может использоваться и в качестве генератора и в качестве двигателя, что составляет принцип обратимости электрических машин. То есть ЭМПТ, работая в режиме двигателя, преобразует электрическую энергию в механическую, а если источник электроэнергии отключить, но сохранить вращение (например, при движении под уклон) машина перейдет в генераторный режим, вырабатывая электрическую энергию из механической.

 

Рисунок 19. Составные части машины постоянного тока

 

Остов (корпус, станина) - служит для крепления главных и дополнительных полюсов, подшипниковых щитов, щеточных механизмов и является участком магнитопровода, т.е. по нему проходит и замыкается магнитный поток,  см. рисунок 19.

Магнитная цепь замыкается через следующие участки: северный полюс (1) – воздушный промежуток между полюсом и якорем (2) – якорь -  промежуток между якорем и южным полюсом – южный полюс (3) – корпус (4).

Главные полюса - служат для создания основного магнитного потока возбуждения;

Дополнительные полюса  - служат для уменьшения   реакции якоря и искрения под щетками (то есть для улучшения коммутации).

Прим. Обычно число главных и дополнительных полюсов одинаково.

Якорь в двигателе служит для создания вращающего момента, а в генераторе – для создания  индуктированной (т.е. созданной магнитным полем) ЭДС.

 

Рисунок 20. Главный полюс в машинах с компенсационной обмоткой а) и общий вид этой обмотки б)

Якорь состоит из: вала и шихтованного сердечника с пазами, см. рисунок 21.

 

 

Рисунок 21. Сердечник якоря машины постоянного тока без обмотки а);

сборка якоря б); стальные листы якоря в)

 

 

в) Обмотки якоря, см. рисунок 22.

Рисунок 22. Устройство обмотки якоря

 

г) Коллектор (распределитель или собиратель). В двигателях коллектор, при правильном расположении щеток, распределяет ток по виткам якоря, таким образом, чтоб вращающие моменты всех витков были направлены в одну сторону.

В генераторах коллектор выполняет функцию выпрямителя переменного тока. При правильном расположении щеток ЭДС в витках направлены в одну сторону, поэтому складываются (собираются) и образуют общую ЭДС машины.

Коллектор, см. рисунок 23 состоит из отдельных медных пластин, изолированных друг от друга миканитом. К петушкам коллекторных пластин припаиваются концы витков обмотки якоря.

 

 

Рисунок 23. Общий вид коллектора машины постоянного тока а);

расположение коллекторных пластин и изоляционных прокладок б);

в) коллектор в пластмассовом корпусе

 

д) Щеточный механизм  в двигателе служит для подачи напряжения на обмотку якоря через коллектор, а в генераторах наоборот, для съема напряжения с коллектора, см. рисунок 24.

 

       

Рисунок 24. Неразрезные а) и разрезные б) щетки электрических машин

 

Рисунок 25. Тяговый двигатель РТ-51М

 

е) Якорные обмотки. Обмотка якоря состоит из отдельных секций. Секцией называется часть обмотки, концы которой припаиваются к двум коллекторными пластинами, следующими одна за другой по ходу обмотки. Секции могут быть одновитковыми и многовитковыми, см. рисунок 25.

Части секций, расположенные в пазах якоря, т.е. пересекающие магнитный поток полюсов называется – активными. Части секции, соединяющие активные стороны называют – лобовыми.

Шаг по коллектору – характеризует расстояние между коллекторными пластинами, к которым припаиваются концы одной секции (например, 1-2 или 1-40).

Шаг по пазам – характеризует расстояние между пазами, в которые укладываются активные части одной секции.

         В машинах постоянного тока используется в основном 2 типа обмоток: петлевая и волновая.

Работа двигателя постоянного тока. Принцип действия основан на использовании явления выталкивания проводника с током из магнитного поля. При подаче напряжения на обмотку возбуждения машины, она создаёт основной магнитный поток. Если подать напряжение на обмотку якоря, то витки с током якоря будут находиться в магнитном поле полюсов машины, и на проводники витков будут действовать выталкивающие силы, создавая вращающий момент.

Вращающие моменты витков направлен в одну сторону, поэтому складываются и образуют вращающий момент машины, который зависит:

 

Мвр = С_м Ф Iя ,

где: С_м – конструктивная постоянная машины;

       Ф – магнитный поток;

       Iя – ток якоря.

Под действием вращающего момента якорь начинает вращаться, и на его вал будут действовать силы сопротивления (трение о щётки, сопротивление воздуха, сопротивление от рабочего механизма и т.д.), которые образуют момент сопротивления.

Возможны 3 режима работы двигателей:

- вращающий момент больше момента сопротивления и частота вращения увеличивается;                               

Мвр   >  Мс

- вращающий момент меньше момента сопротивления и частота вращения уменьшается;                                  

Мвр   <  Мс

-вращающий момент равен моменту сопротивления и частота вращения постоянна;

Мвр   =  Мс

При вращении якоря его витки пересекают магнитные силовые линии поля, и в них индуктируется ЭДС. Эта ЭДС в двигателе направлена против тока якоря,  поэтому её называют противодействующей ЭДС (обозначается Е).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

ОВ 1

Я

ОВ 2

3.2 Реакция якоря

 

 

                                                                     

  

Рисунок 26. Геометрическая нейтраль

 

Линия, проведённая перпендикулярно оси полюсов через середину расстояния между ними называется геометрической нейтралью, см. рисунок 26.

Линия, проведённая перпендикулярно магнитному потоку полюсов и проведённая через середину расстояния между полюсами называется физической нейтралью, см. рисунок 27.

 

 

                   

Рисунок 27. Физическая нейтраль

 

При отсутствии тока в обмотке якоря физическая и геометрическая нейтрали совпадают. При протекании тока по виткам якоря они создают магнитное поле вокруг себя. Воздействие магнитного поля якоря на магнитное поле полюсов машины называется реакцией якоря, см. рисунок 28. В результате реакции якоря основное магнитное поле машины искажается и происходит сдвиг физической нейтрали относительно геометрической.

 

                    

        

                      Рисунок 28. Реакция якоря

 

Это приводит к появлению следующих вредных последствий:

Способы уменьшения реакции якоря:

1. В машинах любой мощности увеличивают воздушный зазор между якорем и краями полюсов. В этом случае магнитный поток смещается к центру полюсов, см. рисунок 29.

 

 

Ф

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 29. Воздушный зазор между якорем и полюсом

 

2. В машинах средней и большой мощности установка дополнительных полюсов. Они создают магнитный поток, направленный встречно магнитному потоку якоря, см. рисунок 30.

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 30. Установка дополнительных полюсов

 

В машинах большой мощности установка компенсационной обмотки в специальных пазах главных полюсов машины. При этом компенсационная обмотка создаёт магнитное поле направленное встречно магнитному полю якоря. Для автоматической компенсации реакции якоря катушки дополнительных полюсов и компенсационной обмотки соединяют всегда последовательно с обмоткой якоря (как правило, внутри самой электромашины).

Примечание: в машинах малой мощности щетки сдвигают за физическую нейтраль.

 

3.3. Коммутация

 

Коммутация – процесс переключения секций обмотки якоря из одной параллельной ветви в другую. Секция, которая в момент коммутации замыкается щёткой накоротко, называется  коммутируемой секцией. В коммутируемой секции ток меняется как по величине, так и по направлению за очень короткий промежуток времени. Процесс коммутации сопровождается искрением под щётками, см. рисунок 31.

+

 

 

 

 

 

                                                                  ток делится на ветви                  ток = 0 в точке

                                                                                                                       перехода пластин

Рисунок 31. Коммутация

 

Все причины искрения можно разделить на механические и электромагнитные. Механические причины искрения:

-слабое прижатие щёток к коллектору;

-сколы на щётках;

-износ щёток больше нормы;

-загрязнение коллектора;

-биение коллектора;

-овальность коллектора и т.д.

Данные причины искрения устраняют при ремонте машины (щетки меняют на новые, коллектор обтачивают на токарном станке, делают продорожку коллектора, производят балансировку якоря и т.д.)

 

3.4. Генератор  постоянного тока

 

Устройство генератора и электродвигателя постоянного тока практически одинаково, исключение составляет назначение отдельных узлов и принцип работы.

Якорь  служит в генераторах  для создания индуктированной ЭДС.

Коллектор в генераторах выполняет функцию выпрямителя переменного тока в постоянный. При правильном расположении щеток ЭДС в витках направлены в одну сторону, поэтому складываются (собираются) и образуют общую ЭДС машины. Коллектор состоит из отдельных медных пластин, изолированных друг от друга миканитом. К петушкам коллекторных пластин припаиваются концы витков обмотки якоря.

Щеточный механизм – служит в генераторах для съема напряжения с коллектора.

Работа генераторов постоянного тока. Принцип действия основан на использовании явления электромагнитной индукции. При вращении якоря  генератора в магнитном поле полюсов, в его витках индуктируется ЭДС, которая зависит:

Ег = С_n Ф n

Если к якорю генератора подключить потребитель, то по виткам якоря потечёт ток. Так как витки с током якоря находятся в магнитном поле полюсов, то на проводники витков действуют выталкивающие силы, которые создают электромагнитный момент, направленный против вращения якоря, поэтому данный момент является тормозным.

Свойства генераторов постоянного тока зависят в основном от способа подключения обмотки возбуждения. В зависимости от этого различают генераторы:

1. С независимым возбуждением: обмотка возбуждения получает питание от постороннего источника (аккумуляторной батареи, небольшого вспомогательного генератора или выпрямителя;

2. С параллельным возбуждением: обмотка возбуждения подключена параллельно обмотке якоря и нагрузке;

3. С последовательным возбуждением: обмотка возбуждения включена последовательно с обмоткой якоря и нагрузкой;

4. Со смешанным  возбуждением.

 

Вопросы для закрепления материала:

1.Устройство электрических машин постоянного тока.

2. Принцип действия генератора постоянного тока.

3. Принцип действия двигателя постоянного тока.

4. Магнитное поле машины при нагрузке.

5. Назовите причины, вызывающие искрение на коллекторе.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.5. Работа и мощность, тепловое действие тока

 

Содержание лекции:

3.5.1. Типы двигателей постоянного тока;

3.5.2. Типы генераторов постоянного тока;

 

3.5.1 Типы двигателей постоянного тока

 

 По способу соединения обмотки возбуждения с обмоткой якоря различают следующие типа электродвигателей:

- с независимым возбуждением (обмотка возбуждения не соединяется с обмоткой якоря, и её питание осуществляется от отдельного источника), см. рисунок 32.

 

+

+

 

 

ОВ

   

-

 

 

Рисунок 32.

-

Схема соединения с независимым возбуждением

 

- с параллельным возбуждением (шунтовой). Для создания большего магнитного потока обмотка возбуждения имеет большое количество витков, но при этом потребляется относительно небольшой ток, см. рисунок 33.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 33.

-

 Схема соединения с параллельным возбуждением

 

- с последовательным возбуждением (сериесный). Для создания большего магнитного потока обмотка возбуждения имеет небольшое количество витков, но по ней протекает большой ток, поэтому она выполнена из провода достаточно большого сечения, см. рисунок 34.

 

 

 

 

 

ОВ

Рисунок 34.

-

 Схема соединения с последовательным возбуждением

 

- со смешанным возбуждением (когда имеется 2 обмотки возбуждения: одна соединяется параллельно, а другая последовательно), см. рисунок 35.

        

Я

-

+

ОВ 1

 

 

 

 

 

ОВ 2

 

 

 

 

 

Рисунок 35.

-

 Схема соединения со смешанным возбуждением

 

3.5.2 Типы генераторов постоянного тока

 

Свойства генераторов постоянного тока зависят в основном от способа подключения обмотки возбуждения. В зависимости от этого различают генераторы:

- с независимым возбуждением: обмотка возбуждения получает питание от постороннего источника (аккумуляторной батареи, небольшого вспомогательного генератора или выпрямителя;

- с параллельным возбуждением: обмотка возбуждения подключена параллельно обмотке якоря и нагрузке;

- с последовательным возбуждением: обмотка возбуждения включена последовательно с обмоткой якоря и нагрузкой;

- со смешанным  возбуждением.

Генератор с независимым возбуждением. Характерной его особенностью является независимость тока возбуждения Iв от тока якоря Iя. Для регулирования тока возбуждения в цепь обмотки возбуждения часто включают регулировочный реостат.  Характеристика холостого хода, т.е. зависимость напряжения при холостом ходе (разомкнутой внешней цепи) от тока возбуждения,  см. рисунок 36.

 

Рисунок 36.

-

 Принципиальная схема генератора с независимым возбуждением

 

На холостом ходу рост напряжения с увеличением тока возбуждения замедляется из-за магнитного насыщения полюсов.

В данном генераторе это изменение напряжения при переходе от холостого режима к номинальной нагрузке составляет 3-8%.

Преимущества генератора с независимым возбуждением: возможность регулирования напряжения в широких пределах и малая зависимость напряжения от нагрузки.

Недостатки – требуется дополнительный источник питания.

Генератор с параллельным возбуждением. Обмотка возбуждения включена параллельно обмотке якоря и получает от неё питания (принцип самовозбуждения). Начальный магнитный поток при запуске создается либо остаточным магнетизмом полюсов, либо от независимого источника. Характеристика холостого хода такая же, как у генератора с независимым возбуждением. Внешняя характеристика делится на две части,  см. рисунок 37: рабочую и нерабочую.

Рисунок 37.

-

 Принципиальная схема генератора с параллельным возбуждением

 

Генераторы не боятся короткого замыкания. Применяются для питания потребителей на всех видах транспорта, а также в качестве подвагонных генераторов  на пассажирских вагонах  для питания электрических цепей и подзарядки аккумуляторных батарей.

Генератор с последовательным возбуждением. Так как в генераторах с последовательным возбуждением напряжение сильно зависит от нагрузки, см. рисунок 38, они непригодны для питания большинства потребителей.

 

Рисунок 38.

-

 Принципиальная схема генератора с последовательным возбуждением

 

В аварийном режиме как генераторы с последовательным возбуждением могут использоваться  тяговые двигатели с электрическим торможением при очень малых скоростях движения.

Генератор со смешанным возбуждением. В генераторе  со смешанным возбуждением  параллельная обмотка возбуждения является основной, а последовательная вспомогательной, см. рисунок 39. Обе обмотки находятся на одних полюсах и соединены так, чтоб их потоки либо складывались, либо вычитались.

Рисунок 39.

-

 Принципиальная схема генератора со смешанным возбуждением

 

Встречное включение применяю в сварочных генераторах, т.к. при коротком замыкании последовательная обмотка почти полностью размагничивает машину и уменьшает ток К.З. до безопасных значений. Кроме того генераторы со встречным включением обмоток возбуждения применяются на тепловозах для саморегулирования мощности дизель-генераторной установки.

 

 

 

 

3.6 Электрические машины переменного тока. Назначение, область применение, устройство принцип действие машин.

 

Машины переменного тока бывают двух видов. Это синхронные машины и асинхронные. У синхронных машин скорость вращения ротора строго зависит от частоты переменного тока. Можно сказать скорость вращения "синхронна" с частотой тока. Не трудно догадаться, что у асинхронных машин частота вращения в общем случае зависит от нагрузки на валу, а не от частоты питающего тока. Кроме деления на синхронные и асинхронные электрические машины еще делятся по назначению. Это могут быть генераторы. То есть такая машина, которая преобразует механическую энергию вращения в переменный электрический ток. Машина, которая преобразует электрическую энергию в механическую называется двигателем. Также существует еще один класс электрических машин. Они преобразуют электрическую энергию, тоже в электрическую, но другой частоты или напряжения. Синхронной машиной переменного тока называют такую машину, в которой: основное магнитное поле то есть поле статора создается постоянным током. В частном случае это может быть даже постоянный магнит. А вращение ротора происходит с частотой изменения тока.

 

Формула 1 — зависимость частоты вращения ротора синхронной машины от частоты переменного тока.  где n это частота, с которой вращается ротор, измеряется в оборотах в минуту. То есть, сколько полных оборотов совершит ротор за одну минуту. f частота питающего переменного тока  p количество пар полюсов у магнитной системы машины

             В настоящее время асинхронные машины используются в основном в режиме двигателя. Машины мощностью больше 0.5 кВт обычно выполняются трёхфазными, а при меньшей мощности – однофазными.

Впервые конструкция трёхфазного асинхронного двигателя была разработана, создана и опробована нашим русским инженером М. О. Доливо-Добровольским в 1889-91 годах. Демонстрация первых двигателей состоялась на Международной электротехнической выставке во Франкфурте на Майне в сентябре 1891 года. На выставке было представлено три трёхфазных двигателя разной мощности. Самый мощный из них имел мощность 1.5 кВт и использовался для приведения во вращение генератора постоянного тока. Конструкция асинхронного двигателя, предложенная Доливо-Добровольским, оказалась очень удачной и является основным видом конструкции этих двигателей до настоящего времени.

 За прошедшие годы асинхронные двигатели нашли очень широкое применение в различных отраслях промышленности и сельского хозяйства. Их используют в электроприводе металлорежущих станков, подъёмно-транспортных машин, транспортёров, насосов, вентиляторов. Маломощные двигатели используются в устройствах автоматики.

Широкое применение асинхронных двигателей объясняется их достоинствами по сравнению с другими двигателями: высокая надёжность, возможность работы непосредственно от сети переменного тока, простота обслуживания. Неподвижная часть машины называется статор, подвижная – ротор. Сердечник статора набирается из листовой электротехнической стали и запрессовывается в станину. На рис. 2.1 показан сердечник статора в сборе. Станина (1) выполняется литой, из немагнитного материала. Чаще всего станину выполняют из чугуна или алюминия. На внутренней поверхности листов (2), из которых выполняется сердечник статора, имеются пазы, в которые закладывается трёхфазная обмотка (3). Обмотка статора выполняется в основном из изолированного медного провода круглого или прямоугольного сечения, реже – из алюминия.

Обмотка статора состоит из трёх отдельных частей, называемых фазами. Начала фаз обозначаются буквами c₁,c₂,c₃, концы – c₄,c₅,c₆.

 

Начала и концы фаз выведены на клеммник, закреплённый на станине. Обмотка статора может быть соединена по схеме звезда  или треугольник. Выбор схемы соединения обмотки статора зависит от линейного напряжения сети и паспортных данных двигателя. В паспорте трёхфазного двигателя задаются линейные напряжения сети и схема соединения обмотки статора. Например, 660/380, Y/∆. Данный двигатель можно включать в сеть с U_л=660В по схеме звезда или в сеть с U_л=380В – по схеме треугольник.

Основное назначение обмотки статора – создание в машине вращающего магнитного поля.

Сердечник ротора  набирается из листов электротехнической стали, на внешней стороне которых имеются пазы, в которые закладывается обмотка ротора. Обмотка ротора бывает двух видов:короткозамкнутая и фазная. Соответственно этому асинхронные двигатели бывают с короткозамкнутым ротором и фазным ротором (с контактными кольцами).

 

 

Короткозамкнутая обмотка  ротора состоит из стержней 3, которые закладываются в пазы сердечника ротора. С торцов эти стержни замыкаются торцевыми кольцами 4. Такая обмотка напоминает “беличье колесо” и называют её типа “беличьей клетки”. Двигатель с короткозамкнутым ротором не имеет подвижных контактов. За счёт этого такие двигатели обладают высокой надёжностью. Обмотка ротора выполняется из меди, алюминия, латуни и других материалов.

Доливо-Добровольский первым создал двигатель с короткозамкнутым ротором и исследовал его свойства. Он выяснил, что у таких двигателей есть очень серьёзный недостаток – ограниченный пусковой момент. Доливо-Добровольский назвал причину этого недостатка – сильно закороченный ротор. Им же была предложена конструкция двигателя с фазным ротором.

 

3.7 Однафазные асинхронные двигатели.

 

Асинхронный двигатель является простейшей из электрических машин. Как и любая электрическая машина, он имеет две основные части: статор и ротор.

Статор (рис. 6.1) состоит из чугунной станины 1, в которой закреплен магнитопровод 2 в виде полого цилиндра. Между станиной и сердечником обычно оставляют зазор, через который проходит охлаждающий воздух. Для уменьшения потерь на вихревые токи магнитопровод набирают из тонких (0,5 мм) листов электротехнической стали, изолированных друг от друга лаком.

 

 

Рис. 6.1. Конструкция статора асинхронного двигателя:

1 — станина; 2 — сердечник; 3 — обмотка;

4 — лапа; 5 — прокладка

 

В пазы, вырезанные по внутренней окружности статора, укладывают обмотку 3. У двухполюсной машины обмотка статора состоит из трех катушек, сдвинутых на углы 120°, у четырехполюсной — из шести катушек, сдвинутых на 60°, у шестиполюсной — из девяти катушек и т. д. Обмотку в пазах статора закрепляют клиньями.

Ротор также набирают из тонких листов электротехнической стали. В пазах ротора размещают обмотку, которая может быть короткозамкнутой или фазной (рис. 6.2). Короткозамкнутая обмотка типа

 

 

Рис. 6.2. Общий вид ротора асинхронного двигателя с коротко- замкнутой (а) и фазной (б) обмотками

 

«беличья клетка» изображена на рис. 6.3. Она состоит из толстых проводящих стержней (медь, алюминий), соединенных по торцам медными или алюминиевыми кольцами. Короткозамкнутая обмотка не изолируется от ротора. Иногда ее изготовляют заливкой расплавленного алюминия в пазы ротора.

Контактные кольца1, изготовленные из латуни или меди, укрепляют на валу двигателя с помощью изолирующих прокладок. Щеткодержатель с угольными или медно-графитовыми щетками 2 крепят на подшипниковом щите.

 

Рис. 6.3. Общий вид коротко- замкнутой обмотки типа «бе­личья клетка»

 

Рис. 6.4. Схема соединения фазной обмотки ротора с регулировочными реостатами:

1 —'контактные кольца, 2— щетки; 3 — реостаты

 

Общий вид асинхронного двигателя показан на рис. 6.5.

 

 

Рис. 6.5. Общий вид асинхронного двигателя с короткозамкнутой (а) и фазной (б) обмотками ротора

 

 

 

3.8 Принцип действия асинхронного двигателя.

 

 

         Принцип действия асинхронного двигателя основан на использовании вращающегося магнитного поля и основных законов электротехники.

         При включении двигателя в сеть трехфазного тока в статоре  образуется вращающееся магнитное поле, силовые линии которого пересекают стержни или катушки обмотки роторо. При этом, согласно закону электромагнитной индукции, в обмотке ротора индукциреутся ЭДС, пропорциональная частоте пересечения силовых линий. Под действием индуцированной ЭДС в короткозамкнутом роторе возникают значительные токи.

В соответствии с законом Ампера на проводники с током, находящиеся в магнитном поле, действуют механические силы, которые по принципу Ленца стремятся устранить причину, вызывающую индуцированный ток, т. е. пересечение стержней обмотки ротора силовыми линиями вращающегося поля. Таким образом, возникшие механические силы будут раскручивать ротор в направлении вращения поля, уменьшая скорость пересечения стержней обмотки ротора магнитными силовыми линиями.

Достичь частоты вращения поля в реальных условиях ротор не может, так как тогда стержни его обмотки оказались бы неподвижными относительно магнитных силовых линий и индуцированные токи в обмотке ротора исчезли бы. Поэтому ротор вращается с частотой, меньшей частоты вращения поля, т. е. несинхронно с полем, или асинхронно.

Если силы, тормозящие вращение ротора, невелики, то ротор достигает частоты, близкой к частоте вращения поля. При увеличении механической нагрузки на валу двигателя частота вращения ротора уменьшается, токи в обмотке ротора увеличиваются, что приводит к увеличению вращающего момента двигателя. При некоторой частоте вращения ротора устанавливается равновесие между тормозным и вращающим моментами.

 

Синхронный двигатель

 

Устройство статора синхронного двигателя аналогично устройству статора асинхронного двигателя. Ротор синхронного двигателя представляет собой электромагнит или постоянный магнит (рис. 6.6).

Принцип работы синхронного двигателя поясняется рис. 6.7. Внутри магнита N₁ S₁ помещен магнит NS. Если магнит N₁ S₁ вращать, то он потянет за собой магнит NS. В стационарном режиме частоты вращения обоих магнитов одинаковы.

К валу магнита NS можно приложить механическую нагрузку. Чем больше эта нагрузка, тем больше угол отставания оси магнита NS от оси магнита NiSi. При некоторой нагрузке силы притяжения между магнитами будут преодолены и ротор остановится.

В реальном двигателе поле магнита N₁ S₁ заменено вращающимся магнитным полем статора; при этом ротор либо вращается синхронно с магнитным полем статора, отставая на угол , либо останавливается (выпадает из  синхронизма) при перегрузке. Таким образом, независимо от нагрузки ротор всегда вращается с постоянной частотой, равной частоте вращения магнитного поля статора:

 

 

Рис. 6.6. Схематическое изображение           Рис. 6.7. К пояснению принципа синхронного двигателя                                   работы синхронного двигателя

 

Постоянство частоты вращения — важное достоинство синхронного двигателя. Строгое постоянство частоты вращения требуется во многих областях техники, например при записи и воспроизведении звука. Недостаток синхронного двигателя — трудность пуска: для пуска нужно раскрутить ротор в сторону вращения поля статора. Для этого чаще всего применяют специальную короткозамкнутую обмотку, вделанную в ротор. В момент пуска двигатель работает как асинхронный. Когда частота вращения ротора приближается к частоте вращения поля статора, ротор входит в синхронизм и двигатель работает как синхронный. Короткозамкнутая обмотка при этом оказывается обесточенной, так как частота вращения ротора равна частоте вращения поля статора и стержни обмотки ротора не пересекаются магнитными силовыми линиями.

В настоящее время существует тенденция замены на подвижных объектах (корабли, самолеты, автомобили) электрических цепей постоянного тока цепями переменного тока повышенной частоты (200, 400 Гц и выше). Возможность использования бесколлекторных машин переменного тока, трансформаторов и магнитных усилителей позволяет повысить надежность работы цепи, а также уменьшить габариты и массу машин и аппаратов.

При оборудовании объекта сетью переменного тока широкое применение находит электропривод на переменном токе. Разработаны схемы с асинхронными и синхронными двигателями, которые позволяют выполнить все операции, осуществляемые ранее двигателями постоянного тока.

Преимущества асинхронных двигателей особенно заметны тогда, когда по условиям работы привода нет необходимости в плавном регулировании частоты вращения в широких пределах и больших пусковых моментах (привод насосов, вентиляторов и др.).

Синхронные двигатели особенно удобны для привода роторов гироскопов. В тех случаях, когда гироскоп используют для особо точных измерений (например, в баллистических ракетах), приводом ротора гироскопа служит синхронный двигатель. При этом частота вращения ротора зависит только от конструкции двигателя и частоты питающего тока, которую можно стабилизировать с очень высокой степенью точности.

 

Синхронный генератор

Ротор синхронных машин вращается синхронно с вращающимся магнитным полем (отсюда их название). Поскольку частоты вращения ротора и магнитного поля одинаковы, в обмотке ротора не индуцируются токи. Поэтому обмотка ротора получает питание  от источника постоянного тока.

Устройство статора синхронной машины (рис. 6.8) практически не отличается от устройства статора асинхронной машины.

 

Рис 6.8. Общий вид статора синхронного генератора.

 

Рис 6.9. Общий вид неявнополюсного ротора синхронного генератора.

 

Роторы синхронных генераторов могут быть явнополюсными (рис. 6.9) и неявнополюсными (рис. 6.10). В первом случае синхронные генераторы приводятся в действие тихоходными турбинами гидроэлектростанций, во втором — паровыми или газовыми турбинами теплоэлектростанций.

 

 

 

Рис. 6.10. Общий вид неявнополюсного ротора синхронного генератора

 

Используют различные способы возбуждения синхронных генераторов. Широкое распространение получил синхронный генератор с машинным возбудителем, представляющим собой генератор постоянного тока, расположенный на одном валу с синхронным генератором. Машинный возбудитель приводится в действие от того же первичного двигателя, что и синхронный генератор. Выходные зажимы возбудителя через щетки и кольца подсоединены к обмотке ротора синхронного генератора. Напряжение синхронного генератора можно регулировать реостатом в цепи обмотки возбуждения возбудителя, что удобно и энергетически выгодно, так как в этой обмотке протекают сравнительно небольшие токи.

Находят также применение генераторы с самовозбуждением через полупроводниковые или механические выпрямители.

Из характеристик синхронного генератора наибольший практический интерес представляют внешние характеристики, выражающие зависимость напряжения на зажимах генератора от тока нагрузки при неизменных значениях тока возбуждения, частоты и коэффициента мощности.

 

3.9 Регулирование частоты вращения

 

 

Регулирование частоты вращения асинхронного двигателя осуществляют двумя способами:

1. Изменением частоты сети. Этот метод позволяет плавно регулировать частоту вращения, но требует значительных затрат на использование источника трехфазного напряжения переменной частоты. Ранее для этой цели применяли каскад электрических машин. В настоящее время используют полупроводниковые тиристорные преобразователи частоты.

2. Изменение числа пар полюсов. В настоящее время двигатели с таким способом регулирования частоты фактически не встречаются на практике. Из вышеизложенного ясно, что для асинхронных двигателей нет способа регулирования частоты вращения, который бы удовлетворял всем требованиям плавности, широты диапазона регулирования, экономичности.

---