3Rezonans elektryczny.Rezonans napięć - przy szeregowym połączeniu układu RLC. Napięcie na reaktancjiindukcyjnej i pojemnościowej są sobie równe ale mają przeciwne zwroty XL=XC.częstotliwość rezonansowa: f=l/(2pipierwiastekLC).Rezonans prądu - przy równoległym połączeniu RLC. IL+Ic=0. częstotliwość rezonansowaj/wyż.
4.Poprawa współczynika mocy. Naturalne środki poprawy współ.mocy: właściwy dobór silników indukcujnych pod kątem zapotrzebowanej mocy oraz wyłączanie ich, gdy sanie używane. Sztuczne: konpensacji mocy biernej przez równoległe włączenie urządzenia pobierającego moc bierną pojemnościową-kondensator lub kompensator synchroniczny. Pojemność kondensatora: C=P/(coU2)(tgfil-tgfi2)
5. Moc układów trójfazowych.Moc czynna w układzie trój. =jest sumie mocy czynnych poszczególnych faz. Wzór na moc czynną układów trój. Symetrycznych : P = PIERW Z 3 x U x I x cos fi . moc użyteczna = Mocy czynnej razy sprawność ni. Moc bierna = sumie mocy biernych poszczególnych faz i w przypadku symetri wynosi Q = pier z 3 x Uxlxsin fi. Moc pozorna = pier kwadratów P i Q i w przypadku symetrii wynosi pier z 3 U xl.
6.Złącze p-n i charakterystyka diody półprzewodnikej.Półprzewodniki są to materiały, które aby przewodziły prąd trzeba dostarczyć im energii aktywacji = lub większej od energii przerwy energetycznej. Jeżeli biegun dodatni połączymy z p a ujemny z n to mamy kierunek przewodzenia w odwrotnej sytuacji zaporowy. W kierunku zaporowym nie płynie żaden prąd. Dlatego też dioda półprzewodnikowa działa jak prostownik jednopołówkowy. Oprócz diod prostowniczych stosuje się diody specjalne: wysokonapięciowe, Zenera, pojemnościowe, fotodiody i LED.
7.Układy prostownicze jednofazowe i filtry.Układy prostownicze są przekształnikami prądu przemiennego na prąd stały lub zbliżony do niego. Prostowniki mogą być wykonane z elemenetów niesterowanych: diody prostownicze i sterowanych: tranzystor, tyrystor. Wyróżniamy prostowniki jedno- i dwupołówkowe, pół i pełnookresowe. Najczęściej stosowany jest układ mostkowy Graetza (pełnookresowy). Niektóre odbiorniki prądu stałego wymagają zasilania mające małe tętnienia — stosuje się wtedy filtry. Rozróżnia się filtry z wejściem indukcyjnym i objętościowym. W indukcyjnym cewka magazynuje energię, a gdy napięciowe osiąga max — oddaje ją. W pojemnościowym energie magazynuje kondensator i oddawana jest do odbiornika w okresie niższego napięcia na filtrze 8.Wzmacniacze tranzystorowe w układzie wspólnego emitera.Wzmacniacze to urządzenia wzmacniające moc sygnałów elektrycznych. Wykorzystując tranzystor jako element wzmacniacza stosuje się 3 układy połączeń tranzystora. Każdy z tych układów ma dla obwodu wejściowego i wyściowego wspólną elektrodę, którą może być emiter. Obwód wejściowy posiada źródło napięcia między 2 elektrodami, wyjście natomiast ipedancje. Najczęściej stosuje się układ ze wspólnym emiterem, który umożliwia duże wzmocnienie prądu i napięcia. Charakterystyka wejściowa przedstawia zależność prądu bazy od napięcia- 10.Mierniki magnetoelektryczne.Do działania tych mierników wykorzystuje się siły działające na przewód, w którym płynie prąd, umieszczony w polu magnetycznym. Miernik składa się z nieruchomego magnesu trwałego znajdującego się miedzy nadbiegunnikami. W szczelinach między nimi umieszczone są 2 boki cewki, do której przymocowana jest wskazówka. Prąd do ruchomej cewki doprowadzany jest przez 2 sprężynki wytwarzające moment zwracający. W celu mierzenia prądu zmiennego buduje się mierniki z prostownikiem prądu.11. Mierniki elektromagnetyczne.Wyróżniamy jedno i dwurdzeniowe. Wjednordzeniowym blaszka z materiału ferromagnetycznego połączona z osią miernika wciągana jest do wnętrza cewki, jeżii płynie przez nią prąd, co powoduje odchylenie wskazówki. W dwurdzeniowym wewnątrz cewki cylindrycznej znajdują się 2 blaszki z materiału ferromagnetycznego, nieruchoma i ruchoma połączona z osią wskazówki. Prąd płynący w cewce pod wpływem pola mag. Magnesuje obie jednoimienne blaszki, które się odpychają. w celu zwiększenia zakresu amperomierzy elektromag. Stosuje się przekładniki prądowe. 12.Pomiary rezystancji metoda techniczna i mostkowa. Metoda techniczna polega na włączeniu rezystancji do źródła napięcia stałego i pomiarze prądu za pomocą amperomierz i napięcia na zaciskach za pomocą woltomierza. Są dwa sposoby włanczania mierników: układ z poprawnie mierzonym prądem ( dla rezystancji większych od l ohma), i układ z poprawnie mierzonym nacięciem ( dla rezy. Mniejszych od l ohma)Metoda mostkowa: jest metodą dokładnego pomiaru rezystancji, polega na budowaniu mostka wheatstone'ą, który znajduje się w równowadze, gdy w gałaęzi przekątnej prąd nie płynie. Do tego stanu doprowadzić można zmieniając jedną z rezystancji rezystora nastawnego. R l = R2xR3/R4.13Pomiary mocy i energii w układach trójfazowych.Do pomiaru mocy czynnej w trójfazowym układzie czteroprzewodowym używa się 3 watomierzy włączonych między poszczególne przewody fazowe a przewód neutralny. Moc czynna = sumie mocy poszczególnych faz . w prztpadku układy trójfazowego symetrycznego wystarczy jeden watomierz, gdyż moce każdej fazy są jednakowe. Aby uzyskać wartość mocy czynnej mnożymy wskazanie watpmierza x3 W przypadku trójprzewodowego moc czynną mierzy się dwoma watomierzami. Moc obu watomierzy należy dodać. Energia w układach trójfazowych mierzy się licznikami trój systemowymi. Każdą fazę mierzymy osobno.14Zasada działania trą. Jednofazowego.Trans. Jednofaz. Zbudowany jest z rdzenia zamkniętego (z ferromagnetyku) oraz dwóch nawiniętych na niego uzwojeń, które są odizolowane od siebie i od rdzenia. Uzwojenie pierwsze nazywa się pierwotym i podłączone jest do źródła napięcia sinusoidalnego; drugie nazywa się uzwojeniem wtórnym. Prąd płynący przez uzwojenie pierwotny powoduje powstanie strumienia w rdzeniu, który indukuje siły elektromotoryczne w obu uzwojeniach. El/E2=Zl/Z2=k, gdzie k-przekładnia transf.15 Straty mocy w trans.Straty mocy czynnej związane z przenoszeniem energii elektrycznej przez transformator mażna, w przybliżeniu, ograniczyć do strat mocy w rdzeniu oraz strat mocy w uzwojeniach. Sinusoidalnie zmienny strumień magnetyczny płynący w rdzeniu powoduje dwukrotne, w ciągu okresu przemagnesowanie materiału ferromagnetycznego rdzenia, z tym związane są straty histerezowe, które są proporcjonalne do częstotliwości i w przybliżeniu proporcjonalne do kwadratu amplitudy indukcji magnetycznej. Występuj ą tez straty mocy związane z indukowaniem się i przepływem prądów wirowych. Straty mocy w uzwojeniach trą. Związane są z przepływem prądu II przez uzwojenie pierwotne mające rezystancję R l, i prądu 12 przez uzwojenie wtórne mające rezystancję R2. wg prawa joula - lenza straty te są = delta Pcu = Iikwadrat x Rl +12 kwadrat R2. 16.Podstawowe stany pracy trans.Stan jałowy: uzwojenie pierwotne połączone jest ze źródłem napięci sinusoidalnego a wtórne jest otwarte. Prąd który płynie w uzwojeniu pierwotnym nazywa się prądem stanu jałowego 10. jego wartość jest rz ędu kilku procent wartości prądu znamionowego uzwojenia pierwotnego danego tran.Stan obciążenia: w uzwojeniu wtórnym podłączony jest odbiornik o pewnej impedancji. Pod wpływem siły elektromotorycznej w obwodzie tym popłynie prąd 12 . dla obwodu tego ( zgodnie z 2 pr. Kirchoffa) bilans napięć jest E2 = R2xI2 +jX2I2 + U2 gdzie U2 = Zodb x 12 jest napięciem odbiornika. Dla obwodu pierwotnego równanie ma postać Ul = El +RlxIl+jXlxIlStan zwarcia: zaciski wtórne są zwarte, uzwojenie pierwotne jest zasilane napięciem. W praktyce stan zwarcia jest stanem awaryjnym. Rezystancja uzwojeń i ich reaktancja rozproszeniowa są tak małe że po zasileniu uzwojenia pierwotnego upięciem znamionowym w uzwujeniach płynąłby bardzo duży prąd. W związku ze zmianą energii elektrycznej na ciepło nastąpiłoby przegrzanie izolacji i zniszczenie trans. Stan zwarcia realizuje celowo przy badaniu parametrów trans.17 Budowa transformatorów trójfazowych.Trans. Trój. Stosuje się do transformowania napięć w układzie trójfazowym. Składa się on z 3 kolumn połączonych na obu końcach jarzmami. Uzwojenia pierwotne i wt orne umieszczone są na kolumnach rdzenia. Uzwojenia mogą być łączone; w gwiazdę ( Y lub y ) w trójkąt (D lub d ) i w zygzak ( z). W wyniku różnych sposobów połączeń wy stępuj ą przesunięcia fazowe między napięciami pierwotnymi a wtórnymi: 0,30,150,180,330 st.18.Praca równoległa tran.Przy zasilaniu odbiorców przemysłowych charakteryzujących się dużą zmiennością obciążenia, do transformowania energii zamiast jednego trans. Stosuje się dwa lub więcej trans. Mniejsz które współpracują równoległe. W warunkach zmienego obciążenia układ taki stwarza możliwość zmiejszenia strat energii związanej z j ej transformacją-Aby współpraca była optymalna tran. Pracujące równolegle muszą mieć: jednakowe grupy połączeń, jednakowe napięcia zwarcia, przekładnie przy jednakowych napięciach znamionowych, oraz moce znamionowe o zbliżonej wartości.19.Tran. EnergetyczneW czasie ich pracy w rdzeniu i uzwojeniach wydziela się ciepło które może doprowadzić do znacznego wzrostu temp. A nawet do termicznego zniszczenia izolacji i uzwojeń. Dlatego tran. Ene. Chłodzi się olejem izolacyjnym mineralnym lub powietrzem, czasem gazem elekroizolacyjnym. W tran ener uzwojenia są umieszczone w kolumnach rdzenia. Uzwojenia mogą być wykonywane jako walcowe lub krążkowe. Przy uzwojeniach cylindrycznych bliżej rdzenia umieszcza się uzwojenie napięcia dolnego. A przy krążkowym krążki cewek będące częściami uzwojeń dolnego i górnego napięcia są ułożone na przemian i podzelone przegrodami z materiału elektroizolacyjnego.20, AutotransformatoryDwóch oddzielnych uzwojeń - pierwotnego i wtórnego -jest elektryczne odizolowanie od siebie obwodów - pierwotnego i wyómego. Jeśli takie odizolowanie nie jest wymagane -Można zbudować transformator mający jedno uzwojenie, którego część jest wspólna dla obwodów pierwotnego i wtórnego. Taki transformator nazywamy autotransformatorem. W części wspólnej uzwojenia autotransformatora przy obciążeniu płynie prąd o wartości J l -J2. natomiast w autotransformatorze służącym do obniżania napięcia, napięcie wtórne ma wartość U2 = Ulx Z2/Z1+Z2 21Przekładniki napięciowe i prądowePrzy pomiarach wielkości elektrycznych w obwodach prądu przemiennego, w którychwystępuje wysokie napięcie lub duży prąd, względy bezpieczeństwa wymagają, aby miernikbył odizolowany od obwodu, w którym występuje wysokie napięcie, powszechnie stosuje siętransformatory małej mocy , zwane przekładnikami.Przekładniki umożliwiają pomiar napięcia, prądu mocy i energi elektrycznej przyzastosowaniu przyrządów o niewielkich zakresach pomiarowych i nieskomplikowanejbudowie, a więc tanich.W zależności od przeznaczenia:Prądowe - do pomiarów prądu. Są to jednofazowe trassformatory małej mocy, przez których uzwojenie pierwotne przepływa mierzony prąd. Do zacisków uzwojenia wtórnego jest włączony amperomierz, bądź w przypadku pomiaru mocy lub energii - cewka prądowa watomierza lub licznika-wobec małej impedancji włączanych do zacisków uzwojenia wtórnego uzwojeń normalnym stanem pracy przekładnika prądowego jest stan zwarcia uzwojenia wtórnego. W czasie pracy przepływ uzwojenia pierwotnego jest = prawie przepływowi uzwojenia wtórnego.Napięciowe — do pomiaru napięcia. Są to transformatory małej mocy zasilane po stronie pierwotnej wysokim napięciem, którego warto'ść jest mierzona. Uzwojenie wtórne przekładników napięciowych zasila woltomierz, bądź w przypadku pomiaru mocy lub energii - cewkę napięciową watomierza lub licznika. Ze względu na dużąimpedancję tych obciąrzeń przekładniki napięciowe pracują w stanie zbliżonym do jałowego. 22Zasada działania silnika indukcyjnego.W trójfazowych silnikach indukcyjnych uzwojenie stojana zasilane z sieci prądu przemiennego wytwarza synchroniczne pole wirujące, które przecinając pręty wirnika uzwojenia powoduje przepływ prądu, a przez to powstanie momentu obrotowego. Wirnik nie może osiągnąć synchronicznej prędkość, dlatego wprowadza się pojęcie poślizgu. Pod wpływem siły elektomotorycznej w uzwojeniu wirnika popłynie prąd. Przez zmianę rezystancji można osiągnąć zmianę wartości sem. Ze wzrostem sem. Rośnie też poślizg, czyli dodatkowe oporniki w obwodzie uzwojenia wirnika zmniejszają prędkość obrotową.23Analiza pracy silnika indukcyjnego.Po włączeniu stojana do sieci zasilającej jego uzwojenia wytwarzaj ą wirujące pole magnetyczne. Strumień magnetyczny w silniku napotyka na swojej drodze szczeliny powietrzne między rdzeniem stojana i rdzeniem wirnika. Szczeliny te stanowią duży opór mag., w porównaniu do oporu mag. Rdzeni wykonanych z materiałów ferromagnetychnych. Dlatego prąd magnesujący, potrzebny do wytworzenia w silniku strumienia wirującego jest znacznie większy niż w transformatorze. Przeciętny prąd stanu jałowego silnika wynosi ok. 0,25 do 0,5 wartości prądu znamionowego silnika. Uzwojenia faz stojana silnika są wykonane tak ze rozkład indukcji mag. Wdłuź obwodu szczeliny między stojanem a wirnikiem jest w przybliżeniu sinusoidalny, więc w uzwojeniach stojana i wirnika indukują się sinusoidalne zmienne siły elektromotoryczne, tak jak w transformatorze. Wirnik silnika pozostaje nieruchomy ponieważ jego uzwojenia są otwarte.24.Charaketrystyka mechaniczna silnika indukcyjnego.Moment elektomagn. m=p/(o. W stanie równowagi moment elektrom. Silnika = momentowi hamującemu. Charakterystyka: w ćwiartce I znajduje się zakres pracy silnikowej, w II hamowanie przeciwprądem, w IV zakres pracy prądnicowej — hamowanie odzykowe25. Metody rozruchu silnika indukcyjnego.Rozruch silników przeprowadza się najłatwiej przez bezpośrednie załączenie do sieci. Zależy to od czynników takich jak , stan sieci, moc silnika, która może dochodzić do kilkunastu, a nawet kilkuset kW. Jeżeli sieć nie jest sztywna, tzn. wykazuje duży spadek napięcia przy większym obciążeniu, to stosuje się przełączniki typu gwiazda - trójkąt, które zmiejszają wartość prądu prądu rozruchowego 3 - krotnie ale i momentu także 3 - krotnie. Możliwe są także inne układy obniżające prąd rozruchowy : autotransformatory, dławiki. Silniki pierścieniowe, dzięki tzw. Rozrusznikom, umożliwiaj ą łatwy i prawie płynny rozruch.26Regulacja prędkości obrotowej silnika indukcyjnego.Wzór na prędkość obrotową silnika indukcyjnego: n = 60f7p(l -s) [obr/min]Największe możliwości zmiany w sposób płynny prędkości wirowania silnika uzyskuje się przez zmianę częstotliwości napięcia zasilającego silnik. Zmiana ta zmienia wartość prędkości obrotowej pola magnetycznego wirującego.Regulacja prędkości obrotowej silnika przez zmianę par biegunów jest możliwa tylko przy zastosowaniu silników indukcyjnych o specjalnej budowie, zwanych silnikami wielobiegowymi.Regulację prędkości obrotowej przez zmianę poślizgu można uzyskać na drodze zmiany wartości napięcia zasilającego silnik lub przez włączenie w obwód wirnika silnika indukcyjnego pierścieniowego specjalnej rezystancji.27Hamowanie silników indukcyjnych.Metody:Hamowanie z oddawaniem energii do sieci, polegające na tym że wirnik silnika jest napędzany z prędkością większą od prędkości synchronicznejHamowanie przeciwprądem polega na raptownej zmianie kierunku wirowania przez zmianę kierunku wirowania pola magnetycznego, czyli przez zmianę połączenia dwóch faz;skuteczność hamowania nie jest wielka.Hamowanie dynamiczne polega na przyłączaniu uzwojeń stojana do źródła prądu stałego;uzwojenie wirnika przecina strumień wywołany prądem stałym, co daje duży moment hamujący.28 Silniki indukcyjne jednofazowe.Silnik indukcyjny trójfazowy wymaga zasilania napięciem trójfazowym. Niestety czasami instalacja elektryczna, którą dysponujemy jest tylko jednofazowa. W tej sytuacja! do napędu można wykorzystać silnik indukcyjny jednofazowy. Stojan silnika indukcyjnego jednofazowego ma jedno uzwojenie zasilane jednofazowo. Wirnik silnika wykonany jest jako klatkowy i ma taką samą konstrukcję jak wirnik silników indukcyjnych trójfazowych.30. Oddziaływanie twornika w maszynie prądu stałego.W czasie obciążenia maszyny prądu stałego występuj ą dwa zjawiska komplikujące warunki pracy: komutacja (powodująca występowanie siły sem samoindukcji) i wytwarzanie własnego pola magnetycznego przez prąd obciążenia. W wyniku tych zjawisk strefa neutralna w której powinny być ustawione szczotki ulega przesunięciu. W prądnicy przesunięcie tej strefy jest w kierunku wirowania, a w silniku w przeciwnym.33Silnik uniwersalnyW silniku uniwersalnym zasilanym napięciem przemiennym ze względu na zmienne w czasie strumień magnetyczny obwód magnetyczny stojana i wirnika jest wykonany z pakietu blach magnetycznych wzajemnie odizolowanych od siebie. Uzwojenie wzbudzenia silników uniwersalnych jest zwykle łączone szeregowo z twomikiem, gdyż w tym przypadku strumień magnetyczny twomikajest w fazie ze strumieniem uzwojenia wzbudzona.34 Wiadomości ogólne o systemie elektroenergietycznym.System elektroenergetyczny- zespół urządzeń służących do wytwarzania, przesyłania i rozdzielania energii elektrycznej. Zadaniem systemu jest zapewnienie ciągłej dostawy energii. Składa się on elektrowni i sieci elektroenergetycznej. Sieć elektroenergetyczna składa się z linii przesyłowych i stacji, w których następuje rozdział lub przetwarzanie energii elektrycznej, w Polsce 95% energii elektrycznej wytwarza się w elektrowniach cieplnych, gdzie produkcja jej odbywa się przez spalanie paliw stałych. Moc generatorów takich elektrowni wynosi ok. 34 000 MV, moc w wodnych 2000MV, przy zapotrzebowaniu ok. 25 000 MV. Napięcia znamionowe prądnic elektrowni wynosi: 10,5 13,8 15,75, 20 kV. Następnie napięcie to jest transformowane na: 750, 400, 100, 15, 0,380 kV. Linie elektroenergetyczne mogą być: napowietrzne lub kablowe.