8.2 Потери в асинхронном двигателе. Коэффициент мощности.

Потери в а.д. делятся на постоянные и переменные. Потери характеризуют мощности. Мощность постоянных потерь не зависит от нагрузки, а переменная зависит от нее. Мощностью постоянных потерь энергии в двигателе можно считать мощность потерь в сердечнике статора на гистерезис и вихревые токи и мощность механических потерь, которая определяется экспериментально из опыта холостого хода двигателя. Мощностью переменных потерь энергии в двигателе является мощность потерь на нагревание проводников обмоток статора и ротора, она равна: Р_пр1=3r_B1I²₁; P =m₂r_B2I₂².

С увеличением нагрузки двигателя отн-ое значение реактивного тока быстро убывает, а cosφ₁ увеличивается. При холостом ходе двигателя его коэф-т мощности довольно низкий, примерно 0,2. С увеличением нагрузки он быстро возрастает и достигает максимального значения (0,7-0,9) при нагрузке, близкий к номинальной. Т.о. даже у полностью загруженного двигателя реактивный ток составляет 70-40% тока статора. Неполная загруженность а.д. является одной из причин низкого cosφ промышленных предприятий. Естественным способом его повышения явл-я полная загрузка а.д. У тихоходных двигателей cosφ существенно меньше, т.к. намагничивающий ток отн-но больше, чем у быстроходных.

9.1 Электронно-дырочный переход (эдп). Вольт-амперная характеристика (вах).

Электронно-дырочный переход (сокращенно р-n переход) представляет собой одну из разновидностей электрического перехода — слоя в полупроводнике, образующегося между двумя его областями с различными типами электропроводности, различными значениями удельной проводимости или различными материалами полупроводников с неодинаковой шириной запрещенной зоны. Электронно-дырочный переход образуется на границе двух полупроводниковых сред, обладающих различным типом электропроводностей, созданных в едином кристалле полупроводника. Следует иметь в виду, что р-n переход нельзя получить простым соприкосновением двух полупроводников с различным типом электропроводности, так как в месте соприкосновения неизбежны зазоры, загрязнения поверхностей и другие дефекты, нарушающие единую структуру кристаллической решетки.

Потоки неосновных носителей определяются скоростью тепловой генерации электронно-дырочных пар. Эти пары диффундируют к барьеру и разделяются его полем, в результате чего через Э.-д. п. течёт ток I_s (ток насыщения), который обычно мал и почти не зависит от приложенного напряжения. Т. о., зависимость тока 1 через Э.-д. п. от приложенного напряжения U (вольтамперная характеристика) обладает резко выраженной нелинейностью (рис. 2). При изменении знака напряжения ток через Э.-д. п. может меняться в 10⁵—10⁶ раз. Благодаря этому Э.-д. п. является вентильным устройством, пригодным для выпрямления переменных токов (см. Полупроводниковый диод). Зависимость сопротивления Э.-д. п. от U позволяет использовать Э.-д. п. в качестве регулируемого сопротивления (Варистора).

        Рис. 1. Схема p-n-перехода: чёрные кружки — электроны; светлые кружки — дырки.

        Рис. 2. Вольтамперная характеристика р — n-перехода: U — приложенное напряжение; I - ток через переход; Is — ток насыщения; Unp — напряжение пробоя.

7.4 Принцип работы синхронного двигателя (сд)

Устройство синхронного двигателя практически идентично устройству синхронного генератора. Принцип действия: ток, протекающий в обмотке статора образует вращающееся магнитное поле, которое своими полюсами притягивает разноименные полюса ротора, вследствие чего частота вращения ротора совпадает с частотой вращения поля статора, т.е. ротор вращается с синхронной частотой N₀ (N₀=f/p) f – частота p – число полюсов. Для того чтобы запустить синхронный двигатель, его частота вращения ротора должна быть приблизительно равна синхронной частоте. После того как частота вращения ротора станет близкой к синхронной частоте, ротор втягивается в синхронизм, то есть начинает вращаться синхронно с частотой поля. В роторе СД размещают короткозамкнутую обмотку по типу «беличьей клетки». В таком случае первый этап пуска СД представляет собой пуск асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, при этом обмотка возбуждения синхронного генератора отличается от источника энергии и замыкается на сопротивлении. После того как частота вращения ротора приблизится к синхронной, в обмотку ротора подается напряжение, а двигатель работает в нормальном режиме. СД как потребитель эл. Энергии может различаться по типу потребляемой реактивной энергии, т.е. они могут работать потребителями чисто активной энергии, как потребитель реактивной энергии, носящий емкостной характер. Св-во синх-го двиг-ля поглощать индуктивную, реактивную мощность используется в энергетике для улучшения cos (коэффициента мощности) в цепи.

8.1 Пуск асинхронного двигателя (ад). Схема прямого пуска.

Асинхронный электродвигатель, электрическая асинхронная машина для преобразования электрической энергии в механическую. Принцип работы асинхронного электродвигателя основан на взаимодействии вращающегося магнитного поля, возникающего при прохождении трехфазного переменного тока по обмоткам обмоткам статора, с током, индуктированным полем статора в обмотках ротора, в результате чего возникают механические усилия, заставляющие ротор вращаться в сторону вращения магнитного поля при условии, что частота вращения ротора n меньше частоты вращения поля n₁

. При рассмотрении возможных способов пуска в ход асинхронных двигателей необходимо учитывать следующие основные положения: 1) двигатель должен развивать при пуске достаточно большой пусковой момент, который должен быть больше статического момента сопротивления на валу, чтобы ротор двигателя мог прийти во вращение и достичь номинальной скорости вращения; 2) величина пускового тока должна быть ограничена таким значением, чтобы не происходило повреждения двигателя и нарушения нормального режима работы сети; 3) схема пуска должна быть по возможности простой, а количество и стоимость пусковых устройств — малыми.

Прямой пуск применяется для пуска асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором. Двигатели этого типа малой и средней мощности обычно проектируют так, чтобы при непосредственном подключении обмотки статора к сети возникающие пусковые токи не создавали чрезмерных электродинамических усилий и превышений температуры, опасных с точки зрения механической и термической прочности основных элементов машины. Однако при прямом пуске двигателей большой мощности, особенно при подключении их к недостаточно мощным электрическим сетям, могут возникать чрезмерно большие падения напряжения (свыше 10—15%). В этом случае прямой пуск для двигателей с короткозамкнутым ротором не применяют и пускают их при пониженном напряжении. Прямой пуск асинхронного двигателя широко применяют в технике. Недостатками его являются большой пусковой ток и сравнительно небольшой пусковой момент.

9.2 Полупроводниковые резисторы. Классификация. Обозначение в схеме. Основные свойства. Применение.

1.Линейный резистор.

Удельное сопрот-е лин-го резистора практически не зависит от изменения тока и напряжения.

2.Варистор – п/п-ый прибор, сопротивление которого меняется в зависимости от напряжения U_x. Применяют для защиты эл.цепи от перенапряжений.

3.Терморезистор – п/п-ый прибор, сопротивление которого зависит от температуры. 2 вида термор-в: термистр – сопротивление падает с ростом t; позистор - сопротивление растёт с ростом t.

Терморезистор применяется в системах регулирования темп-ы, тепловой защиты, противопожарной сигнализации.

4.Тензорезистор – п/п-ый прибор, сопротивление которого зависит от линейной деформации рабочего тела. ∆R/R – относительное изменение R. ∆L/L – относит-ая деформация тела. L – длина рабочего тела тензорезистора.

Применяются для измерения деформации твёрдых тел.

5.Фоторезисторы – п/п-ый прибор, сопротивление которого зависит от светового потока.

Применяется для автоматического включения света.

Полупроводниковый резистор — полупроводниковый прибор с двумя выводами, в котором используется зависимость электрического сопротивления полупроводника от напряжения. В полупроводниковых резисторах применяют полупроводник, равномерно легированный примесями. В зависимости от типа примесей удаётся получить различные зависимости сопротивления от напряжения.

Первые две группы полупроводниковых резисторов в соответствии с этой классификацией — линейные резисторы и варисторы — имеют электрические характеристики, слабо зависящие от внешних факторов: температуры окружающей среды, вибрации, влажности, освещённости и др. Для остальных групп полупроводниковых резисторов, наоборот, характерна сильная зависимость их электрических характеристик от внешних факторов. Так, характеристики терморезисторов существенно зависят от температуры, характеристики фоторезисторов — от освещённости, характеристики тензорезисторов — от механических напряжений.

Полупроводниковые резисторы нашли широкое применение в электронных приборах. и бытовой аппаратуре: рефрижераторах, автомобилях, электронагревательных приборах, телевизорах, системах центрального отопления, в бытовой радиоаппаратуре и пр.

9.3 Полупроводниковые диоды, устройство и принцип действия. Вольтамперная характеристика.Типы диодов.Стабилитроны.Применение.

В полупроводниковых диодах используются явления, происходящие в р-n переходе.

Типы диодов:

-по назначению (выпрямительные, импульсные, детекторные, переключательные, параметрические, ограничительные, умножительные, настроечные, генераторные).

-по конструкции (диоды Шоттки, СВЧ-диоды, стабилитроны, стабисторы, варикапы, светодиоды, фотодиоды, pin-диоды, лавинно-пролётные диоды, диоды Ганна, туннельные диоды).

ВАХ диода нелинейна и несимметрична. Прямой ток I_пр во много раз больше обратного тока I_обр

При подключении диода к доста­точно большому обратному напряже­нию (U обр max) происходит, так на­зываемый, электрический пробой, ха­рактеризуемый лавинообразным раз­множением неосновных носителей зарядов и резким возрастанием об­ратного тока.

Пробой обратимый, т.е. при отклю­чении внешнего источника питания свойства р-n перехода восстанавлива­ются.

Свойство неизменности напряжения при пробое U_ст используется в стабилитронах.

Полупроводниковый стабилитрон представляет собой полупроводниковый диод, обладающий некоторыми характерными особенностями, проявляющи­мися при эксплуатации. При подключении стабилитрона к обратному напря­жению, называемому напряжением пробоя, в р-n переходе происходит лавино­образное размножение неосновных носителей зарядов с резким возрастанием обратного тока при весьма малом приращении напряжения.

Применение диодов: