1.BUDOWA I ZASADA DZIAŁANIA, SCHEMAT ZATEPCZY TRANSFORMATORA JEDNOFAZOWEGO
Zasada działania
Na rdzeń zamknięty wykonany z pakietu blach nawinięte są na dwa wzajemnie odizolowane od siebie i rdzenia uzwojenia. Uzwojenia te są po obu stronach obwodu magnetycznego
Uzwojenie o liczbie zwojów Z1 przyłączone do źródła zasilającego o napięciu
U1=Um sin(ωt+ψ) nazywane - uzwojeniem pierwotnym
Uzwojenie Z2 zasilane obciążeniem nazywa się - uzwojeniem wtórnym
Prąd przemienny, płynący przez uzwojenie pierwotne trans. włączonego na źródła napięcia sinusoidalnie zmiennego, wywołuje w rdzeniu samoindukcje o strumieniu Ф=Фmsinωt
W uzwojeniu zarówno pierwotnym jaki i wtórnym indukują się siły elektromotoryczne
2.Stan zwarcia transformatora
Stosowany jest w pomiarach rezystancji i reaktancji uzwojeń transformatora oraz startowej mocy w uzwojeniach.
Jest to taki stan w którym zaciski wtórne są zwarte a zaciski pierwotne są zasilane napięciem
Rezystancje uzwojeń R1, R2 i ich reaktancja rozproszenia X1 X2 są tak małe ze zwarcie
zacisków wtórnych przy zasilaniu uzwojenia pierwotnego napięciem znamionowym
wywołało by zbyt duży prąd i mógł by spowodować uszkodzenie izolacji. Dlatego do uzwojenia pierwotnego doprowadza się tzw. napięcie zwarcia U2 o wartości znacznie mniejszej od napięci znamieniowego U1u
Napięcia zwarcia – jest napięciem mierzonym na zaciskach pierwotnych transf. Gdy przy zwartych zaciskach wtórnych prąd pierwotny jest równy prądowi znamieniowemu IIu
3.Stan jałowy transformatora
Stan jałowy transform. Występuje wówczas gdy uzwojenie pierwotne jest przyłączone do sieci prądu przemiennego o napięciu U i częstotliwością f, a uzwojenie wtórne jest rozwarte ( odbiorniki nie są przyłączone). Prąd wtórny I2=0 ,a prąd pierwotny równa się prądowi jałowemu I1=I0. Napięcie U1 w stanie jałowym jest całkowicie równoważne przez SEM E1 tzn. jest jej równe co do wartości ,lecz ma przeciwny zwrot: U1=-E1 Prąd I0 opóźnia się względem napięcia o kąt φ0 Można go zatem rozłożyć na składową bierną, zwaną prądem magnesującym: Iμ=Iosin φ0 oraz składową czynną Ife=Iocos φ0
Składowa bierna prądu jest związana z poborem mocy biernej Q0=U1I0sinφ0
Składowa czynna z poborem mocy czynnej P0=U1I0cosφ0 Moc czynna pobierana przez transformator w stanie jałowym jest zużywana na pokrycie strat w rdzeniu żelaznym, spowodowanych histerezą i prądami wirowymi. Transformatory są zwykle zasilane z sieci o częstotliwości f=const , Natomiast indukcja w rdzeniu jest proporcjonalna do napięcia, Gdyż zachodzi proporcjonalność między strumieniem a siłą elektromotoryczną: ΔPFe=Po=U12/RFe f=const
4.Stan obciążeniowy Transformatora
Stan obciążeniowy trans. jest to normalny stan pracy, tzn. że do uzwojenia pierwotnego podłączone jest napięcie, a do wtórnego odbiornik.
Schemat zastępczy transformatora służy do wyjaśnienia zjawisk zachodzących w trans. rzeczywistym. Aby sporządzić trans. należy równanie napięciowe dla obwodu wtórnego pomnożyć przez przekładnię (przekładnia transformatora wiąże strony pierwotną z wtórną)
Dla obwodu wtórnego równanie napięciowe U2 =E2+R2I2+R2I2+X2I2
Dla obwodu pierwotnego : U1=-E1+R1I1+X2I2
Po pomnożeniu przez przekładnię (strony wtórnej) E2’=E2υ , U2’=U2υ
X2’I2’= υ X2I2 , R2’I2’= υ R2I2
5.SPOSOBY OCHRONY PRZED PORAŻENIEM PRĄDEM ELEKTRYCZNYM
Porażeniem elektrycznym nazywa się skutki przepływu prądu przez organizm żywy. Porażenie jest skutkiem rażenia(rażenie-zjawisko występujące wtedy gdy człowiek jest pod działaniem prądu niezależnie od natężenia prądu).Najbardziej niebezpieczna dla organizmu ludzkiego jest droga wiodąca przez serce i centralny ośrodek nerwowy, a więc miedzy jedną ręką a drugą lub między ręką a stopami. Ten ostatni przypadek zachodzi często, gdy człowiek stojący na ziemi dotknie metalowej części będącej pod napięciem. Jednak niezależnie od drogi przepływu prądu w organizmie, skutki porażenia prądem elektrycznym zależą przede wszystkim od natężenia prądu przepływającego przez organizm ludzki i od czasu jego przepływu. Możliwość niebezpiecznego porażenia prądem elektrycznym występuje we wszystkich urządzeniach elektrycznych, których napięcie robocze lub dotykowe przekracza wartość napięcia bezpiecznego. Stosuje się następujące środki ochrony przeciwporażeniowej:
1).Ochrona przed dotykiem bezpośrednim i pośrednim: zastosowanie bardzo niskiego napięcia(SELV, PELV, FELV),ograniczenie ładunku rozkład. kondensatora.
2). Ochrona przed dotykiem bezpośrednim(ochrona podstawowa), jest to zespół środków zapobiegających niebezpiecznym skutkom dotknięcia przez człowieka tzw. części czynnych ,tzn. żył przewodów lub innych części przewodzących prąd elektryczny, znajdujących się podczas normalnej pracy pod napięciem, w tym także przewód neutralny. W tym celu należy stosować: - ochronę całkowitą(izolacje, pokrywy, osłony), - ochronę częściową(przewody, bariery, odpowiednie odległości), - ochronę uzupełniającą(urządzenia różnicowoprądowe).
3).Ochrona przed dotykiem pośrednim(dodatkowa),stanowi ochronę zapobiegającą niebezpiecznym skutkom dotknięcia części przewodzących dostępnych w razie pojawienia się na nich napięcia w warunkach zakłóceniowych .Ochrona przez samoczynne wyłączenie zasilania lub sygnalizację(Sieć NT: urządzenia ochronne przetężeniowe, urządzenia różnicowoprądowe. Sieć TT: urządzenia ochr. przetężeniowe, siatka kontrolna stanu izolacji, urządzenia różnicowoprądowe),urządzenia II klasy ochronności, separacja odbiorników(polegająca na zasilaniu odbiornika lub grupy odbiorników za pomocą transformatora separacyjnego lub przetwornicy separacyjnej, może być stosowana w sieciach na napięcie znamionowe nie przekraczające 500V przy prądzie przemiennym i 750 V przy prądzie stałym. Napięcie znamionowe obydwu separatorów nie może przekroczyć 500 V),stosowanie nie uziemionych połączeń wyrównawczych, izolowanie stanowiska.
6,MOMENT DYNAMICZNY I JEGO ZNACZENIE W NAPĘDZIE ELEKTRYCZNYM
Podczas pracy silnika elektrycznego rozwijany przez niego elektromagnetyczny moment napędowy M powoduje momenty oporowe wytworzone przez różne człony napędu elektrycznego. Wśród tych momentów oporowych można wyróżnić statyczne momenty oporowe i momenty dynamiczne(wynikające ze zmiany energii kinetycznej ruchomych części napędu).Tak więc M(elektromagnetyczny moment silnika napędowego) = Mst + Md. Moment dynamiczny można wyrazić wzorem: Md = J dω/dt, w którym J – moment bezwładności całego zespołu odniesiony do wału silnika, ω – prędkość kątowa wału silnika, ω = πn/30,otrzymujemy wzór(jest to podstawowe równanie dynamiki napędu elektrycznego):
J dn
Md = M – Mst = N*m
9,55 dt
Gdy prędkość obrotowa jest stała( n = const), moment dynamiczny napędu jest równy zeru i moment elektromagnetyczny silnika M równoważy jedynie statyczny moment oporowy Mst, M = Mst, Md = M – Mst.
Równanie dynamiki napędu elektrycznego pozwala na określenie wielu wielkości charakteryzujących napęd elektryczny, takich jak: prędkość napędu w określonych warunkach pracy, czas trwania rozruch lub hamowania, wartość momentu rozwijanego przez silnik, a niezbędnego do zapewnienia określonego czasu trwania rozruchu napędu.
7.SPOSOBY POMIARU MOCY W OBWODZIE TRÓJFAZOWYM
Całkowita moc układu trójfazowego jest równa sumie mocy poszczególnych faz niezależnie czy układ jest połączony w gwiazdce czy w trójkąt W sumarycznie obciążonym układzie trój fazowym jest wiec równa strojnej mocy układu jednofazowego
11.Silnik bocznikowy prądu stałego
RYSUNEK
Jest rezystor rozruchowy Rrozr w gałęzi twornika i rezystor regulacyjny Rr w gałęzi uzwojenia wzbudzenia, służący do regulacji prądu wzbudzenia. Prąd I pobierany z sieci jest równy sumi prądów płynących w uzwojeniu twornika Itw i wzbudzenia Iw . Natężenie prądów wzbudzenia jest jednak niewielkie i wynosi 2-5% prądu znamionowego ,.Podstawową charakterystyką silnika interesującą użytkowników jest charakterystyka mechaniczna, opisującą zależność prędkości obrotowej silnika od momentu obciążenia n = f(M). RYSUNEK 11.17, WZORY NA N
Podczas idealnego biegu jałowego silnika moment obrotowy Mmech=0 i odpowiednio moment M. rozwijany przez silnik również jest równy 0. no=U/cf. Prędkość obrotową silnika można zwiększać lub zmniejszać. Można ją regulować przez zmianę: rezystancji obwodu twornika Rtw, strumień magnetyczny f , napięcie U zasilającego twornika silnika. Włączenie rezystora dodatkowego Rd w obwód twornika spowoduje zmniejszenie prędkości obrotowej , gdyż Rtw + Rd zamiast Rtw. Rezystor Rtw może być używany jako część rozrusznika obliczonego na trwały przepływ prądu twornika. Jest to sposób raczej nie używany ze względu na duże straty energii. wykres powyżej.
Po włączeniu rezystora regulującego Rr do obwodu wzbudzenia maleje strumień f co powoduje wzrost prędkości obrotowej n silnika. Po osłabieniu strumienia f do wartości af (a<1), prędkość idealnego biegu jałowego wzrasta do wartości no/a i charakterystyka się zmienia. Przy małych wartościach prądu wzbudzenia (zwłaszcza gdy Iw=0) prędkość obrotowa silnika bardzo gwałtownie wzrasta (Iw®0,n®¥) i może spowodować mechaniczne uszkodzenie silnika. Regulacja prędkości przez zmianę napięcia zasilającego twornik w układzie Leonadra. Składa się on z silnika prądu przemiennego Gp napędzanego prądnicą prądu stałego G, która z kolei zasila silnik prądu stałego M. o regulowanych obrotach. Prądnica i silnik mają wzbudzenie niezależne . Zmiana nastawienia i zwrotu prądu wzbudzenia IWG prądnicy zmienia wartość i zwrot napięcia U zasilającego silnik, co umożliwia płynną regulację prędkości obrotowej w szerokich granicach oraz zmianę kierunku obrotów silnika M
12.Kondensator- 2 metalowe elektrody przedzielone dielektrykiem. Gromadzi energię pola elektrycznego. Wielkość charakteryzująca kondensator to pojemność elektryczna C i napięcie znamionowe Un.Pojemność kondens - stosunek ładunku na elektrodzie do napięcia między elektrod. C=Q/U, kondensator płaski C=(e*s)/d, kulisty C=(4pe)/(1/r1-1/r2),walcowy C=(2pel)/(ln r2/r1). Przenikalność elektryczna względna er to stosunek przenikalności e do przenikalności w próżni e0. Gęstość ładunku na powierzchni .elektrod jest jednakowa K=u/d; 1[K]=1v/m K- natężenie u-napięcie d-odległość między elektrodami. Wytrzymałość elektryczna materiału –krytyczna wartość pola która powoduje uszkodzenie izolatora.
13.Połącz.szereg- odwrotność pojemności zastępczej=sumie odwrotności poszczególnych pojemnościC=Q/U;1/Cz=S1/Cz-pojemność całkowita konden.maleje. Kondensatory łączy się tak gdy napięcie znamionowe kondens.jest niższe od napięcia sieci.
14.Połącz.równ.-pojemn.zastępcza kondens.=sumie ich pojem Cz=SCk-pojemn.rośnie. Konden. łączy się tak gdy potrzebna jest pojemn.większa niż pojemn.jednego kondens
15.Ładowanie kondens.-na kondens gromadzona jest energia.Przemieszczanie się ładunku elektr.do kondens, gromadzenie na okładzinach kondens U-uc=R*i; idt=Cduc;i=(Cduc)/dt; U-uc=RC(duc/dt); T=R*C; uc=U(1-e-t/T); i=(U/R)*e-t/T; uc=Ue-t/T i=(U/R)e-t/T. Ładunki +i- się kompensują.
16.Rozład.kondens.-napięcie i prąd się zeruje
17.Energia kondens.-U=R*i+uc½*idtÞU*idt=R*i2dt+Cuc*(duc/dt);Ridt-energ.tracona na ciepło w procesie ładow.kondens; Cucduc/dt-energia pola elektr.gromadzona na kondens. Wc=cVucduc=1/2CU2; Wc=1/2CU2
18.Prawo przepływu-FHdl=FHcosadl=SI-całka liniowa natężenia pola mag.po zamkniętej drodze.Równa się I dla dowolnie wybranej drogi całkowania i dowolnego kształtu obwodu elektrycz. Obieg drogi całkowania należy przyjmować zgodnie z regułą śruby prawoskrętnej w stosunku do zwrotu prądu w przewodzie. W przypadku gdy droga całkow.obejmuje kilka przewodów o dowolnych natężeniach to FHdl=SI. Całka liniowa natęż.pola magn.po dowolnej zamkniętej drodze =sumie natężeń objętych drogą całkowania. Korzystając z prawa przepływu można łatwo wyznaczyć netęż.pla magn.w osi długiego solenoidu oraz w cewce pierścieniowej nawiniętej na całej długości.Przy długim solenoidzie natęż.pola magn.jest na zew.solenoidu bardzo małe w porównaniu z jego wartością w osi.
19.Pole magnet.-jedna z form występowania pola elektromagnet. Działająca jedynie na poruszające się ciała obdarzone ładunkiem elektrycznym,na ciała mające moment magnet Źródłami pola magnet. są ciała namagnesowane,przewodniki z prądem,poruszające się elektrycznie namagnesowane ciała.Pole magnet. powstaje także przy zmianie w czasie pola elektrycznego. Scharakteryzowane jest przez wektor indukcji magnetycznej B i natężenia pola H. W przypadku próżni B=m0*H; m0=4p*10-7[N/A2]; m0-przenikalność magnetyczna w próżni. Indukcja magnet B-stosunek siły F2 do długości przewodu l w środowisku o przenikalności m jest proporcjonalny do natężenia prądu I2 i do pewnej wielkości charakteryzującej pole magnet. wytworzone przez prąd I1 w miejscu umieszczenia przewodu 2.
F2/l=(mI1/2pa)*I2. Zwrot wektora indukcji magnet. jest zgodny ze zwrotem obiegu linii pola. Wektor indukcji magnet. B w danym punkcie wyznacza się z działania jakie wywiera pole magnet. na zamknięty płaski obwód prądu o polu S i dostatecznie małych rozmiarach swobodnie obracających się w polu magnet.
Siła działająca na ładunek w polu magnet. F=q0(V*B).Czym bliżej przewodu tym większa siła lecz im dalej tym pole słabsze.
20.Prawo Biota-Savarta-określające wielkość, kierunek indukcji magnet. w dowolnym punkcie pola magnet. wytworzonego przez dowolny układ przewodników z prądem. Pozwala wyznaczyć pole magnet. wytworzone przez przewód o dowolnym kształcie w którym płynie prąd. H=VdH; dH=(I/4p)*(dl*dr)/r3=(I*dl*r)/4pr3; dH=(I*dl*sinz)/(4pr3); H=I/4pV(sina/r2)*dl
Pole w środku pętli: r=const,l=2pr,H=1/2r, sinz=1.
21.Prawo Ampera-zależność wartości cyrkulacji wektora natężenia pola magn. H od wartości natężenia stałych prądów elektrycznych płynących przez powierzchnię objętych cyrkulacją. FHdl=SIk-suma natężeń prądów przepływających przez powierzchnie całkowitą. Krążenie wektora natężenia pola magn. Po dowolnej krzywej zamkniętej= algebraicznej sumie natężeń prądów przepływających przez pow. napięcia na tej krzywej. FHdl=I; Hdl=Hdl*cos0=Hdl; r=cons; H=const; FHdl=HFdl=Hl; l=2pr B=m*(I/2pr)=mH; m=m0*mr
22.Prawo Faradaya-przyczyną powstawania prądu indukowanego w obwodzie jest zmiana strumienia magnetycznego przechodzącego przez ten obwod powstająca siła elektromot indukcji jest tym większa im większa jest szybkość zmian tego strumienia; e=-dÆ/dt; E=Blv; P=dA/dt=F*dl/dt=Fv; P=BIlv=
=Bl*I*v=Bl*dx; E=Blv=Bl*(dx/dt)=-dÆ/dt
23.LENZA REGUŁA, reguła określająca kierunek prądu elektr. w obwodzie elektr., powstającego przez ® indukcję ; elektromagnetyczną: kierunek prądu indukowanego jest zawsze taki, że jego pole magnet. przeciwdziała przyczynie, która go wywołała; reguła Lenza wynika z prawa zachowania energii; sformułowana 1833 przez H.F.E. Lenza.
27.Energia kinematyczna i-tego elementu
Eki=1/2(mi*Vi2); Ek=S...
vaette