Задача 3

Три группы сопротивлений соединили звездой с нулевым проводом и включили в трехфазную сеть переменного тока с линейным напряжением U_ном. Активные сопротивления в фазах А, В, С соответственно равны R_A; R_В; R_С; реактивные – Х_А; Х_В; Х_С;. Характер реактивных сопротивлений (индуктивное или емкостное) указан на схеме цепи. Узел сдвига фаз в каждой фазе равны φ_А; φ_В; φ_А.. Линейные токи (они же фазные) в нормальном режиме равны I_A; I_B; I_C. Фазы нагрузки потребляют активные мощности Р_А; Р_В; Р_С и реактивные Q_A; Q_B; Q_C . В таблице вариантов указаны некоторые из этих величин и номер схемы цепи. Для своего варианта начертить схему цепи; определить величины, отмеченные прочерками в таблицах 3,4 и начертить в масштабе векторную диаграмму цепи в аварийном режиме при отключении фазы А. Из векторных диаграмм определить графически токи в нулевом проводе в обоих режимах. При вычислениях принять:

sin = 36º50' =cos 53º10' =0,6; sin 53º10' = cos 36º50' = 0,8.

Решение.

Рассчитаем фазу А:

Т.к. трёхфазная сеть является четырёхпроводной, то

U_Ф=U_A=U_B=U_C=127 В

U_ном=U_Л=U_ф* =127* =220 В

Рассчитаем фазу В:

Рассчитаем фазу С:

Ток в нейтральном проводе можно определить из векторной диаграммы.

На векторной диаграмме под углом 120º друг относительно друга строятся векторы фазных напряжений одинаковой дины в масштабе М_U=25 В/см.

Векторы фазных токов строятся в масштабе М_I=2,5 А/см под вычисленными углами φ по отношению к фазным напряжениям.

Нагрузка в фазе А носит чисто активный характер, значит, ток I_A совпадает с напряжением U_A по фазе.

Нагрузка в фазе В носит чисто емкостной характер, значит, ток I_B отстаёт от напряжения U_В на угол φ_В=-90º.

Нагрузка в фазе С носит чисто индуктивный характер, значит, ток I_C опережает напряжение U_C на угол φ_С=90º.

Задача 4

Решение.

1. Номинальная мощность:

2. Номинальная частота вращения ротора:

3. Потребляемый из сети ток:

4. Способность двигателя к нагрузке:

5. Кратность пускового момента:

6. Потребляемая полная мощность:

7. Частота вращения магнитного поля статора:

8. Скольжение:

Задача 5

Опишите схему и принцип работы пьезоэлектрического датчика.

Работа пьезоэлектрического датчика основана на прямом пьезоэлектрическом эффекте, а именно на преобразовании механической энергии в электрическую. Пьезоэлектрический эффект возникает из-за связи между электрическими и механическими свойствами материала, обычно – кристаллического.

Когда к пьезоэлектрику прикладывается механическое напряжение, он поляризуется в указанном направлении, и между его гранями появляется электрическая разность потенциалов. Величина механического напряжения, приложенного к кристаллу, прямо связана с величиной его деформации, а, следовательно, и с разностью потенциалов между его гранями. Это позволяет по измеренной величине напряжения узнать величину действующей на пьезокристалл силы.

Сложность, однако, заключается в том, что как источник напряжения пьезокристалл сродни скорее заряженной емкости, чем батарейке. Если пьезоэлектрик деформировать, и оставить его в этом состоянии, то напряжение между обкладками уменьшится из-за оседания на них ионов воздуха и тока, протекшего через систему регистрации. Таким образом, при неизменной деформации пьезоэлектрика напряжение между обкладками будет уменьшаться, пока не достигнет нуля. Поэтому пьезодатчик удобен в использовании только при измерении относительно быстрых деформаций.

К достоинствам пьезоэлектрического датчика надо отнести его дешевизну, простоту как в изготовлении, так и в использовании (для измерений необходим только пьезодатчик и вольтметр, нет необходимости в дополнительных источниках энергии). Еще одним достоинством пьезоэлектрического датчика является то, что измерение воздействий на него со всех сторон может производиться одновременно и в одной точке. Это дает возможность делать гораздо более точные и надежные трех-координатные датчики виброускорений и т.п.

В ряде случаев, необходимо учитывать влияние в таких датчиках обратного пьезоэффекта. Если к пьезодатчику прикладывается электрический потенциал, то поляризация пьезоэлектрика во внешнем электрическом поле порождает изменение его размеров и механическое воздействие на окружение. Таки образом, подача электрического напряжения на пьезодатчик приводит к его расширению либо сжатию, т.е. датчик превращается в простейший вариант двигателя.

Схема устройства пьезоэлектрического датчика давления: p - измеряемое давление; 1 - пьезопластины; 2 - гайка из диэлектрика; 3 - электрический вывод; 4 - корпус (служащий вторым выводом); 5 - изолятор; 6 - металлический электрод

Литература

1. Свириденко Э.А., Китунович Ф.Г. Основы электротехники и электроснабжения – Минск: «Техноперспектива», 2008.

2. Данилов И.А., Иванов П.М. Общая электротехника с основами электроники – М.: Высшая школа, 1983.

3. Евдокимов Р.Е. Общая электротехника– М.: Высшая школа, 1987

4. Попов В.С., Николаев С.А. Общая электротехника с основами электроники – М.: Энергия, 1977.

5. Усатенко С.Т., Кочанок Т.К. Выполнение электрических схем по ЕСКД – М.: «Стандарт», 1989.

6. Мэзон У., Пьезоэлектрические кристаллы и их применение в ультраакустике, пер. с англ. , М., 1952