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

Schemat transformatora jednofazowego

Uzwojenie o liczbie zwojów Z₁ przyłączone do źródła zasilającego o napięciu

U₁=U_m 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=Ф_msinωt

W uzwojeniu zarówno pierwotnym jaki i wtórnym indukują się siły elektromotoryczne

:
:

Budowa

- rdzeń ferromagnetyczny nawinięty z uzwojeniami

- rdzeń z blach 0,35 - 0,5mm namagnesowany

Schemat zastępczy transformatora

Pełny schemat zastępczy

Uproszczony schemat

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 U_1u

Napięcia zwarcia - jest napięciem mierzonym na zaciskach pierwotnych transf. Gdy przy zwartych zaciskach wtórnych prąd pierwotny jest równy prądowi znamieniowemu I_Iu

:
:
:
:

Łącznie rezystancja R_z =Z_zcosφ_z: Z_Z=Z_zcosφ_z

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=I_osin φ₀ oraz składową czynną I_fe=I_ocos 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: ΔP_Fe=P_o=U₁²/R_Fe 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
gdzie kat φ jest przesunięty miedzy napięciem fazowym U_f i prądem fazowym I_f

Dla układu gwiazdowego
_: I_f=I :

Dla układu trójkątnego U_f = U

Zatem moc wyrażona przez prąd i napięcie przewodowe jest określana również jedną zależnością
niezależnie od układu obciążeń

Moc bierna symetrycznego układu trójfazowego

Moc pozorna

8. PRAWO OGÓLNE BOOLEA

x,y,z - sa to styki prawo

prawo przemienności

x + y = y + x połaczenie równoległe

x * y = y * x połączenie szeregowe

prawo łączności

(x+y)+z = x(y + z)

(x*y)*z = x* (y*z)

Prawo rozdzielności

(x+y)*z = x*z + y * z

(x*y) + z = (x+z)(y+z)

Prawo absorpcji(pochłaniania)

x +x = x x*x =x

x +xy = x x(x+y)=y

prao absorpcji negocji

Prawo wyłaczania

Prawo agresywność i naturalność stanów 0 i 1

X + 1 = 1 x* 1 = x

X + 0 = x x*0 = 0

Prawo de Morgana

Prawo stanów 0 i 1

0*0=0 0+0=0 0 - przerwa w obwodzie

1+1=1 1*0=0 1- obwód załączony

1*1=1 0+1=1

9.PRĄD SINUSOIDALNIE ZMIENY ZASADA WYTWARZNIA PODSTAWOWYCH WIELKOŚCI

Sinusoidalnie zmienna funkcja napięcia u=U_msin(ωt+φ)

Faz albo kat fazowy (ωt+φ ) to argument sinusoidalny opisujący dany przebieg

U_m - amplituda funkcji lub największa wartości, która osiąga funkcja sinusoidalna

pulsacja

F - częstotliwość lub liczba atomów na sekundę

Ψ - faz początkowa to faz równa chwili t = 0

okres funkcji

Równanie
wykazuje ze w chwili t=0 wartość funkcji nie równa się zero lecz zaczyna się od wartości kąta fazowego φ zwanego fazą początkowa U=U_msinφφ

Wielkości sinusoidalnie zmienne można jednoznacznie określić przez podanie trzech wielkości: amplitudy, częstotliwości i kata fazowego

Strzałka prądu jest zgodna z umownym zwrotem pędu przy dodatnich wartościach chwilowych i grot strzałki napięcia U wskazuje punkt o waznym potencjale przy dodatnich wartościach chwilowych U

Szczególnym przypadkiem przebiegów przemiennych jest przebieg sinusoidalny zmienny ( przebiegi zmieniają wartości i zwrot w ten sposób ze całka ich w granicach okresach rowna jest o

Wielkości charakteryzujące

- najkrótszy czas po którym dany przebieg się powtarza nazywa się okresem i oznacza się literą T

- częstotliwość f jak liczba okresów przypadających na jedną sekundę jest ona odwrotnością okresu

Prąd przemienny używany jest do zasilania odbiorników grzejnych

10,ZASADY TWORZENIA SYSTEMÓW BLOKOWYCH W AUTOMATYCE

• każdy blok kończy się równaniem

• 
  transmitancja, jest to faza przejścia Y = X ^. T

• 
  w węźle sumacyjnym sumują się wartości do niego wpływające Z= X+Y

• węzeł zaczepowy służy do rozłączenia ścieżki z zachowaniem równania wejściowego

11.Silnik bocznikowy prądu stałego

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).

,

, n - prędkość obrotu

Podczas idealnego biegu jałowego silnika moment obrotowy M_mech=0 i odpowiednio moment M. rozwijany przez silnik również jest równy 0. n_o=U/cφ. Prędkość obrotową silnika można zwiększać lub zmniejszać. Można ją regulować przez zmianę: rezystancji obwodu twornika R_tw, strumień magnetyczny φ , napięcie U zasilającego twornika silnika. Włączenie rezystora dodatkowego Rd w obwód twornika spowoduje zmniejszenie prędkości obrotowej , gdyż R_tw + R_d zamiast R_tw. 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 φ co powoduje wzrost prędkości obrotowej n silnika. Po osłabieniu strumienia φ do wartości αφ (α<1), prędkość idealnego biegu jałowego wzrasta do wartości n_o/α 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 I_WG 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=(ε*s)/d, kulisty C=(4πε)/(1/r₁-1/r₂),walcowy C=(2πεl)/(ln r₂/r₁). Przenikalność elektryczna względna ε_r to stosunek przenikalności ε do przenikalności w próżni ε₀. 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=Σ1/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=ΣCk-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-u_c=R*i; idt=Cdu_c;i=(Cdu_c)/dt; U-u_c=RC(du_c/dt); T=R*C; u_c=U(1-e^-t/T); i=(U/R)*e^-t/T; u_c=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+u_c*idt⇒U*idt=R*i²dt+Cu_c*(du_c/dt);Ridt-energ.tracona na ciepło w procesie ładow.kondens; Cucduc/dt-energia pola elektr.gromadzona na kondens. W_c=cςu_cdu_c=1/2CU²; W_c=1/2CU²

18.Prawo przepływu-ΦHdl=ΦHcosαdl=ΣI-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 ΦHdl=ΣI. 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=μ₀*H; μ₀=4π*10^-7[N/A²]; μ₀-przenikalność magnetyczna w próżni. Indukcja magnet B-stosunek siły F₂ do długości przewodu l w środowisku o przenikalności μ jest proporcjonalny do natężenia prądu I₂ i do pewnej wielkości charakteryzującej pole magnet. wytworzone przez prąd I₁ w miejscu umieszczenia przewodu 2.

F₂/l=(μI₁/2πa)*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=ςdH; dH=(I/4π)*(dl*dr)/r³=(I*dl*r)/4πr³; dH=(I*dl*sinζ)/(4πr³); H=I/4πς(sinα/r²)*dl

Pole w środku pętli: r=const,l=2πr,H=1/2r, sinζ=1.

21.Prawo Ampera-zależność wartości cyrkulacji wektora natężenia pola magn. H od wartości natężenia stałych prądów elektrycznych płynących przez powierzchnię objętych cyrkulacją. ΦHdl=ΣI_k-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. ΦHdl=I; Hdl=Hdl*cos0=Hdl; r=cons; H=const; ΦHdl=HΦdl=Hl; l=2πr B=μ*(I/2πr)=μH; μ=μ₀*μ_r

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=-d∅/dt; E=Blv; P=dA/dt=F*dl/dt=Fv; P=BIlv=

=Bl*I*v=Bl*dx; E=Blv=Bl*(dx/dt)=-d∅/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.

24.Wartość średnia prądu stałego-

25.Wartość skuteczna prądu stałego:

26.Moc prądu zmiennego p=u*i

R

L

C

27.Energia kinematyczna i-tego elementu

E_ki=1/2(m_i*V_i²); E_k=ΣE_ki=1/2Σm_i*V_i²= 1/2Σm_i*ω_i²r_i²; E_k=1/2ω²Σm_ir_i²=1/2J*ω²

E_k=E_ks+E_k1+E_k2+...+E_kn ; 1/2J₂ω_s²=1/2J_sω_s²+ 1/2J₁ω₁²+1/2J₂ω₂²+...; J₂=J_s+J₁(ω₁/ω_s)²+ J₂(ω₂/ω_s)²+..-moment zastępczy sprawdzony do wału silnika

28.Bilans cieplny-1. ciepło dostarczo dQ=ΣΔPdt;

2. ciepło akumulowane dQ_A=G*c*dτ; τ=ϑ-ϑ₀

3.ciep.dodawane dQ_o=α*F*τdt; dQ=dQ_A+dQ_o

ΣΔPdt=G*c*dτ+α*F*τdt/:αF

(ΣΔP/αF)dt=(G*c/α*F)dτ+τdt; (ΣΔP/αF)=τ_g; (G*c/αF)=T α-wsp.oddawania ciepła

F-pow. Przez którą oddawane jest ciepło

τ=τ_g(1-e^-t/T) T-stała czasowa silnika

τ_g-temp. graniczna. Im wyższa temp.silnika tym większa ilość ciepła odprowadzonego do otoczenia.

Stany pracy silników

Praca ciągła

i-przekładnia; η_m-sprawność

Praca przerywcza

t_p-czas pracy; t₀-czas przerwy

Praca dorywcza-silnik pracuje tylko przez krótszy okres pracy

P_c- praca ciągła

29.Przenośnik taśmowy: P=P₁+P₂+P₃+P₄

P₁=ΣR₁*V; P₂=ΣR₂*V=w₁*Q^'*L=w₁*W*L

P₃=w₂*W*H ; Q^'-obciążenie przenośnika

W-wydajność; P₁-moc potrzebna do napędu 1 przenośnika na biegu jałowym; P₂-moc do przeniesienia urobku z 1 miejsca na drugie;

P₃-przeniesienie urobku z 1 poziomu na drugi

P₄-związane z ukł.wyładowczym i załadowczy

30.Przenośniki zgrzebłowe: P=P₁+P₂±P₃

q_m-ciężar jednostkowy łańcuchów ze zgrzebła

v-prędkość; Q-wydajn. Przenośnika

P₁-moc służąca do napędu w stanie jałowym

μ₁-wsp. tarcia łańcuchów o rynnę; P₂-moc potrzebna do transp.urobku; μ₂-wsp. tarcia materiału o metal; P₃-redukcje mocy silnika napędzającego silnik zgrzebłowy

31.Transport kolejowy-2 silniki elektryczne szeregowe, połączone na sztywno przez przekładnie zębatą.

32.MAGNETYZM1) Zespół zjawisk przejawiający się jako wzajemne oddziaływanie poprzez pole magnet. pomiędzy prądami elektr., prądami i magnesami (tzn. ciałami mającymi ® moment magnetyczny) oraz pomiędzy magnesami, a także właściwości materii związane z tymi oddziaływaniami. Makroskopowe właściwości substancji (® diamagnetyzm , paramagnetyzm, ferromagnetyzm) wynikają z właściwości magnet. wchodzących w ich skład atomów (i ich jąder), jonów oraz cząsteczek. Magnetyzm atomowy jest uwarunkowany istnieniem własnego momentu magnet. elektronów (tzw. spinowego momentu magnet.) oraz momentu magnet. wytworzonego przez ruch orbitalny elektronów w powłokach elektronowych atomu. Moment magnet. atomu (lub cząsteczki) jest sumą momentów magnet. wytwarzanych przez wszystkie jego elektrony. Magnetyzm jądrowy jest uwarunkowany własnymi momentami magnet. nukleonów wchodzących w skład jądra oraz ich wzajemnym położeniem i oddziaływaniem. Podstawową właściwością każdej substancji umieszczonej w polu magnet. jest diamagnetyzm, ale bywa on maskowany przez inne efekty; gdy cząsteczki substancji mają trwałe momenty magnet., lecz oddziaływania ich są słabe, występuje paramagnetyzm, natomiast w przypadku silnych oddziaływań prowadzących do uporządkowania elementarnych momentów magnet. w małych obszarach, czyli do spontanicznego namagnesowania tych obszarów — ferromagnetyzm (lub ferrimagnetyzm). Wielkością charakteryzującą zdolność substancji do zmian ® indukcji magnetycznej jest ® przenikalność; magnetyczna

33.PRZEKŁADNIK, rodzaj transformatora elektr. pomiarowego o dużej dokładności działania; umożliwia obniżenie napięcia (przekładnik napięciowy) lub zmniejszenie prądu (przekładnik prądowy) do wartości odpowiedniej do zasilania przyrządów pomiarowo-kontrolnych (woltomierzy, amperomierzy, przekaźników itp.); umożliwia też oddzielenie przyrządów od obwodu badanego; zależnie od rodzaju prądu elektr. rozróżnia się przekładniki prądu przemiennego i przekładniki prądu stałego (transduktory).

34.Silniki asynchroniczne: - pierścieniowe; - klatkowe. Budowa: - stojan: część nieruchoma, rdzeń stojana stanowi obwód magnetyczny, ma kształt wydrążonego walca. Tworzony z pakietu stalowych blach wzajemnie od siebie izolowanych o wykroju pierścieniowym. Na zewn. Obwodzie blachy są wycięte rowki - żłobki, w nich umieszczone są 3 uzwojenia (fazy) wykonane z drutu izolowanego. Wirnik - część ruchoma - umieszczony w wew. przestrzeni stojana, ma kształt walca utworzonego z pakietu blach stalowych o wykroju kołowym osadzony na wale. Regulacja obrotów silników asynchronicznych: prędkość możemy zmieniać zmianę: częstotliwości, poślizgu, liczby par biegunów. Regulacja częstości obrotu wirnika, ulega zmianie również poślizg krytyczny: n=60f/p(1-s); s- poślizg, f- częstotliwość, p- liczba biegunów, n- prędkość synchroniczna. Zmiana f napięcia zasilającego powoduje zmianę prędkości wirnika pola magnetycznego wytwarzanego przez stojan silnika; odbywa się to 3 sposobami: - zmiana napięcia zasilającego stojana: przy zmianie napięcia zasilania stojana ulega zmianie moment obrotowy proporcjonalnie do kwadratu napięcia, prędkość synchroniczna i poślizg krytyczny pozostają stałe; - zmiana rezystancji dodatkowej włączonej do obwodu wirnika: zmiana ta jest możliwa w silnikach pierścieniowych.

35.Zależność Nw=F(s) w silniku asynchronicznym

Zakres pracy silnikowej mieści się w zakresie 0<zakresie<1. Na wirnik działa wtedy moment obrotowy skierowany zgodnie z wirującym polem magnetycznym. Wszystkie charakterystyczne stany pracy maszyny asynchronicznej zależą od poślizgu. RYS3!

WYRAŻENIE

f- częstotliwość - zmiana częstotliwości napięcia powoduje zmianę prędkości wirowania pola magnetycznego wytworzonego przez stojan silnika (regulacja w sposób płynny)

p-liczba par biegunów - zmiana par biegunów powoduje możliwość uzyskania 2 lub 3,4 prędkości synchronicznych (regulacja skokowa)

s- liczba poślizgów- zmiana poślizgu - prędkość wirowania pola magnetycznego nie ulega zmianie, zmienia się jedynie poślizg wirnika względem pola magnetycznego.

36.Schemat zastępczy: - model sieci złożony z rezystancji i reaktancji, który ma takie same równanie pracy oraz taki sam wykres wektorowy jak transformator rzeczywisty. Schemat zastępczy transformatora przedstawia układ 3 gałęzi o impedancjach: Z₁=R₁+jxR₁, Z₂=R₂+jxR₂, Z₀= R₀+jx₀. Schematom zastępczym odpowiadają następujące równania pracy: obwód pierwotny: U₁=-E₁+Z₁+ρ₁, obwód wtórny: U₂'=E₂+Z₂=ρ₂, obwód węzłowy: ρ₀=I₁+J₂'.

37.SPOSÓB REGULACJI PRĘDKOŚCI OBROTOWEJ SILIKA BOCZNIKOWEGO

Regulacja prędkości obrotowej silnika bocznikowego wynika z:

Uwzględniając rezystancje rezystora dodatkowego R_d włączonego szeregowo z rezystancja całkowitą obwodu twornika otrzymamy:

Wynikają z tego trzy możliwości regulacji prędkości obrotowej:

- zmianę rezystancji i rezystora

- strumień magnetyczny g

- napięcia zasilająceg U

Przy wzrośli strumienia Ф prędkości U maleje. Jest to regulacja ekonomi bo straty rezystor regulacji są małe w stosunku do mocy silnika

38.Opisać i wyjaśnić wzór n=60f/p(1-s)

n=n₁(1-s) z równania tego można wysunąć wniosek, że prędkość obrotowa silnika induk. będzie się zmieniała jeżeli zmienia się jedna z wielkości :częstotliwość napięcia zasilającego, liczba par biegunów magnet.,poślizg. Wynikają z tego praktyczne sposoby regulacji pręd. obrotowej.

- zmiana f; jest ten sposób umożliwia regulację płynną lub skokową. Zmiany można dokonywać od pręd. 0 do pręd. maks. ograniczonej względami wytrzymałościowymi.

- zmiana par biegunów 1) dwa niezależne uzwojenia w stojanie o różnych liczbach biegunów magnet. 2) jedno uzwojenie które można przełączać tak aby wytwarzało pole o różnych liczbach par biegunów

- zmiana S; musimy w obwód wirnika włączyć rezystancję dodatkową

39.Rozruch silnika indukcyjnego.

Prąd rozruchowy podczas bezpośredniego włączenia silnika do sieci może dochodzić do 9Jn, a moment rozruchowy może być mniejszy od momentu znamionowego . Właściwości rozruchowe silników można zmieniać przez:

- zmianę wartości napięcia zasilania stojana - tylko przy rozruchulejjim(za pomocą transformatorem, autotransform. bądź przełącznika gwiazda trójkąt);

- włączenie rezystancji lub reaktancji w obwód stojana;

- włączenie rezystancji lub reaktancji w obwód wirnika;

- zmianę częstotliwości napięcia zasilającego uzwojenia stojana.

40.Rozruch silników pierścieniowych - odbywa się za pomocą dodatkowego opornika zwanego rozrusznikiem, włączonego w obwód uzwojeń wirnika. Rozrusznik najczęściej składa się z 3 oporników kilkustopniowych zmontowanych we wspólnej obudowie połączonych w gwiazdę. Wolne końce oporników są połączone z początkami uzwojeń za pomocą szczotek przylegających do pierścieni. Pierwszy stopień rozrusznika jest taki by zapewnić uzyskanie wymaganego początkowego momentu rozruchowego, trwała praca silnika powinna odbywać się przy wyłączonym rozruszniku. By uniknąć zużywania się szczotek i pierścieni stosuje się mechanizm do zwierania pierścieni, podnoszenia szczotek gdy rozruch zostaje zakończony.

41.Rozruch i hamowanie w silnikach asynchronicznych:

silnik asynchroniczny - prędkość obracania się wirnika jest mniejsza od prędkości wirowania pola magnetycznego. Rozruch silnika - stan przejściowy trwający od chwili załączenia napięcia od uzwojeń stojana do chwili osiągnięcia przez wirnik ustalonej prędkości obrotowej.

Hamowanie, 3 sposoby: - podsynchronicznie - warunek: prędkość wirnika musi być większa od prędkości synchronicznej. Może to nastąpić tylko wtedy, gdy energia mechaniczna dostarczona jest do wału silnika a następnie przetwarza się na energię elektryczną i oddawana do sieci; - hamowanie przeciwwłaczeniem - (przeciwprądem): możliwe jest gdy prędkość pola wirującego i prędkość wirnika są skierowanie przeciwnie. Taki stan pracy zachodzi w dwóch przypadkach: jeżeli zostanie zmieniona kolejność 2 faz zasilania oraz gdy następuje hamowanie opuszczanego ciężaru w urządzeniach dźwigowych; - elektrodynamiczne -(prądem stałym): może być realizowane prądem stałym lub przemiennym. Przy użyciu prądu stałego odłącza się uzwojenia stojana od sieci prądu przemiennego i załącza do sieci prądu stałego. Uzwojenie wytwarza stałe pole magnetyczne, powstaje wówczas moment hamujący skierowany przeciwnie do kierunku ruchu prędkości obrotowej. Energia mech. zostaje zamieniona na energię cieplną tworzącą się na rezystancjach obwodu wirnika. Hamowanie prądem przemiennym dotyczy tylko silników pierścieniowych i polega na jednorazowym zasilaniu uzwojeń stojana przy jednoczesnym włączeniu do obwodu wirnika odpowiednio dużej rezystancji dodatkowej.

42.Transformatory specjalne

-autotransformator- transformator o jednym uzwojeniu w którym obwód pierwotny, wtórny mają wspólną część. Jeśli napięcie pierwotne U1 doprowadzone jest do części uzwojenia W1, a napięcie wtórne U2 zdejmowane jest z większej części uzwojenia W2, to autotransformator podwyższa napięcie, zachodzi związek U1/U2=W1/W2. Jeśli napięcie pierwotne przyłożone jest do całego uzwojenia autotransformatora a napięcie wtórne zdejmowane jest z części tego uzwojenia to mamy do czynienia z obciążeniem napięcia.

43.Chłodzenie transformatorów. Chłodzenie powietrzem, chłodzenie olejem - grawitacyjna cyrkulacja oleju, olej cyrkuluje i chłodzi układ, podczas zwarcia może nastąpić wybuch - est to naturalny sposób chłodzenia. Sztuczny sposób chłodzenia transformatora - olej jest pompowany pompami do układu chłodzącego

44.I prawo Kirchoffa. Suma natężeń prądów I_n wpływających do węzła jest równa sumie natężeń prądów wypływających i_m z węzła.

Wpływające do węzła dodatnie , wypływające z węzła ujemne.

Węzeł punkt obwodu rozgałęzionego w którym schodzą się przynajmniej dwa przewodniki I₁+I₂...I_n=i₁+i₂+...i_m

II prawo Kirchoffa (prawo obwodów) dotyczy obwodów zamkniętych. W dowolnym zamkniętym obwodzie suma spadków napięci na opornikach jest równa sumie sił elektromotorycznych działających w tym obwodzie.

45. Prawo Gaussa: całkowity strumień φ wektora indukcji elektrycznej D przez powierzchnię zamkniętą s o dowolnym kształcie jest wprost proporcjonalny do sumy algebraicznej swobodnych ładunków elektrycznych zawartych wewn. tej powierzchni i nie zależy od ładunków rozmieszczonych na zewn. niej φ=ΣQ_k.

I - φ=∫Dds=Q ładunek wewn. Powierzchni

II - φ=∫Edl=0 całkowity strumień φ natężenia pola E przez całkę liniową dl sumy natężeń pola po obwodzie długości jest=0

46.PRĄDNICA PRĄDU PRZEMIENNEGO są źródłami napięcia przemiennego w elektroenergetyce.Prądnica składa się z części nieruchomej zwanej stojanem i z części ruchomej,zwanej wirnikiem.Wirnik służy do wytwarzania prądu elektrycznego.Prąd do wirnika doprowadza się ze źródła napięcia stałego poprzez szczotki przylegające do stalowych pierścieni ślizgowych,osadzonych na osi wirnika i połączonych z jej uzwojeniem.Wirnik jest wykonany w ten sposób, że rozkład indukcji magnetycznej wzdłuż wewnętrznego obwodu stojana jest sinusoidalny. Uzwojenia stojana są umieszczone w żłobkach równoległych do osi wirnika, na wewnętrznym obwodzie stojana. Przy ruchu wirnika indukuje się napięcie w uzwojeniach stojana, w związku, z czym nazywa się go twornikiem.Uzwojenia układamy w tworniku tak,że gdy jeden bok zwoju znajduje się w danej chwili w osi bieguna N,to drugi jest na osi bieguna S.Wówczas napięcia indukowane w obu bokach zwoju dodają się.Wirnik napędzany silnikiem mechanicznym ma stałą prędkość kątową ω, a wektor prędkości obwodowej ν zmienia się tylko kierunek. Kąt α, jaki tworzy płaszczyzna zwoju z osią neutralną wirnika zmienia się liniowo z czasem t.α=ωt+ψ ;t=0.
Zakłada się, że końce przewodu o długości l umieszczonego prostopadle do linii pola B i poruszającego się z prędkością v prostopadłą do płaszczyzny wyznaczonej przez l i B zostały połączone na zewnątrz z odbiornikiem o rezystancji R. w obwodzie płynie prąd I proporcjonalny do indukowanego napięcia E i odwrotnie proporcjonalny do rezystancji obwodu. Na przewód działa siła, której zwrot wynikający z reguły iloczynu wektorowego lub reguły lewej dłoni, jest przeciwny niż zwrot wektora v. Siła F jest, więc siłą hamującą ruch przewodu. W celu utrzymania ruchu musimy działać na przewód siłą zewnętrzną- F, wywieraną przez silnik napędowy i skierowaną zgodnie z wektorem v. Moc mechaniczną potrzebną do poruszania przewodu wyznaczymy mnożąc skalarnie siłę- F przez prędkość v. Moc mechaniczna, doprowadzona do przewodu, poruszającego się w polu magnetycznym i obciążonego prądem I, jest równa mocy elektrycznej wytwarzanej w danym przewodzie. Zjawisko powyższe jest wykorzystywane w prądnicach elektrycznych, stanowiących elektromaszynowe źródła napięcia, w których odbywa się zamiana pracy mechanicznej na energię elektryczną. W celu otrzymania napięcia stosuje się odpowiednią liczbę prętów połączonych szeregowo i poruszających się pod biegunami elektromagnesów. Ze względów technicznych pręty umieszcza się w żłobkach na obwodzie stalowego bębna z blach, wykonującego ruch obrotowy miedzy biegunami tzw. Magneśnicy. Napięcie źródłowe prądnicy E jest równe sumie napięć indukowanych w połączonych szeregowo prętach.
47.PRĄDNICA PRĄDU STAŁEGO-wytwarza prąd stały. Każda z tych prądnic ma inne właściwości ruchowe, a wiec ich charakterystyki różnią się nieco między sobą.
Charakterystyka identyczną dla wszystkich prądnic jest charakterystyka biegu jałowego. Podaje ona zależność napięcia U na zaciskach maszyny od prądu wzbudzenia If w stanie jałowym (I=0) przy stałej prędkości obrotowej (n=const)
Uo=Eo=f(If) przy I=0, n=const
W prądnicy prądu stałego zmienna siła elektromotoryczna odprowadzana jest z twornika za pomocą komutatora prostującego przebieg prądu do ślizgających się po nim szczotek. Zależnie od sposobu zasilania uzwojenia wzbudzającego rozróżnia się prądnice prądu stałego: obcowzbudne (zasilanie uzwojenia wzbudzającego następuje z obcego źródła napięcia) oraz samowzbudne - bocznikowe, szeregowe lub szeregowo-bocznikowe (uzwojenie wzbudzające jest zasilane napięciem indukowanym w uzwojeniach własnego wirnika). Najprostszą prądnicą prądu stałego jest dynamo rowerowe. Prądnice prądu stałego stosowane są jako maszyny robocze w elektrowniach prądu stałego.

48.PRĄDNICA SAMOWZBUDZANA-posiada stojan wykonany z materiału
ferromagnetycznego (żeliwo-stal). Od wewnętrznej strony stojana przykrecone są stalowe bieguny z nawinientymi uzwojeniami wzbudzającymi. Koniec i poczatek uzwojeń wzbudzajacych jest połączony ze szczodkami węglowymi, które dotykaja do komutatora. Miedziane wycinki komutatora są przymocowane poprzez izolację do wału twornika.Do miedzianych wycinków komutatora przylutowane jest uzwojenie twornika (wirnika), które ułozone jest w rzłobkach utworzonych przez blachy twornika.
Działanie prądnicy-Po przyłożeniu siły mechanicznej zewnętrznej następuje obrót twornika.W czasie obrotu uzwojenia twornika przecinają szcządkowe pole magnetyczne magnesów. W wyniku tego przecinania swobodne elektrony znajdujące się w miedzianych uzwojeniach ramek twornika są wypychane do jednej ze szczotek. To powoduje że swobodne elektrony dążą do wyrównania swojej energii będą przepływały przez uzwojenia elektromagnesów. W wyniku tego powstaje dodadkowe pole elektromagnetyczne,które dodając się z polem szcządkowym magnesów powoduje że następna ramka twornika będzie wirowała w więkrzym polu magnetycznym, które wytworzy w ramce więkrzą różnicę ilości elektronów.To spowoduje wiekszy prąd w uzwojeniach elektromagnesów a więc więkrze pole elektromagnetyczne. Sytułacja nawiarstwiania będzie się powtarzała do mometu nasycenia magnetycznego biegunów. E=B*l*v - wzór na wielkosc napiecia w pradnicy
E-siła elektromotoryczna B-indukcja magnetyczna l-długość przewodnika ramkiv-prędkość twornika E=B*l*v*sinL-wzór na wielkosc napiecia w pradnicy + sinus alfa
Uzwojenie wzbudzające prądnicy obcowzbudnej jest zasilane z sieci prądu stałego, natomiast uzwojenie wzbudzające prądnicy bocznikowej samowzbudnej jest równolegle załączone do zacisków twornika. Warunkiem wzbudzenia prądnicy bocznikowej samowzbudnej obok istnienia magnetyzmu szczątkowego jest to, aby rezystancja obwodu wzbudzającego była mniejsza od rezystancji maksymalnej,a prędkość obrotowa większa od prędkości obrotowej minimalnej przy zachowaniu kierunku zapewniającego wzrost strumienia.


49.PRĄDNICA OBCOWZBUDNA jest maszyną, w której obwód wzbudzenia jest zasilany z obcego źródła. Jeżeli prądnicę obciążymy prądem I, to napięcie mierzone na jej zaciskach U jest mniejsze od napięcia indukowanego o spadki napięć na rezystancji obwodu twornika
50.INDUKCJA ELEKTROMAGNETYCZNA, ???

powstawanie siły elektromotorycznej (SEM) E w obwodzie elektr. obejmującym zmienny strumień magnet.; indukcja elektromagnetyczna jest wynikiem działania siły Lorentza na elektrony przewodnika znajdującego się w zmiennym polu magnet.; wartość SEM zależy od szybkości zmian strumienia magnet. Φ: E = -dΦ/dt; kierunek prądu indukcyjnego określa reguła Lenza; rozróżnia się indukcję elektryczną wzajemną, gdy zmienne pole magnet., powstałe wokół obwodu 1 z prądem elektr. o zmiennym natężeniu, indukuje SEM w sąsiednim obwodzie 2, oraz indukcję elektryczną własną, tzw.SAMOINDUKCJE, polegającą na powstawaniu SEM w tym obwodzie(w cewie lub w obwodzie elekt.) który to zmienne pole magnet. wytworzył; siła elektromotoryczna samoindukcji E = -LdI/dt, gdzie L indukcyjność, dI/dt — szybkość zmian natężenia prądu elektrycznego. Indukcja elektromagnetyczna jest wykorzystywana m.in. w transformatorach, silnikach elektr. na prąd przemienny, prądnicach. Indukcję elektrodynamiczną odkrył 1831 M.Faraday; - na zjawisku indukcji elektromagnetycznej opiera się zasada działania prądnic i silników elektrycznych,przyrządów pomiarowych elektrycznych. Energia elektryczna zgodnie z zasadą zachowania energii równa jest pracy mechanicznej e=
; Indukowanie siły elektromotorycznej -zachodzi gdy istnieje prędkość przewodu względem lini pola magnetycznego;
51.ZJAWISKO SAMOINDUKCJI ???

Przepływ prądu elektrycznego dowolnym obwodzie elektrycznym wytwarza pole i strumień magnetyczny skojarzony z tym obwodem. Jeżeli natężenie prądu zmienia się w czasie, to strumień magnetyczny wywołany tym prądem a skojarzony z obwodem będzie się również zmieniał, co spowoduje indukowanie się siły elektromotorycznej Siłę tę nazywa się elektromotoryczna indukcji własnej a proces jej powstania zjawiskiem samoindukcji. Siła elektromotoryczna samoindukcji indukowana w cewce o z zwojach e_L=-ZdΦi/dt

Φi strumień elektromagnetyczny wytworzony w cewce przez prąd „i” e_L SEM samoindukcji

Samoindukcja w cewce wielozwojowej

Φi=iż/Rμ_Z

L- współczynnik proporcjonalności zwany zwany indukcyjnością własną cewki

L=zΦi/i= Φ/i [1H] Jeżeli indukcyjność własna cewki wynosi 1H to przy liniowej zmianie płynącego przez cewkę prądu o 1A na sekundowe powoduje ona powstanie SEM samoindukcji o wartości =1V

52.Opisać indukcję i samoindukcję

Powstanie napięcia indukowanego,lub jak inaczej mówimy siły elektromotorycznej indukowanej w uzwojeniu przy jakiejkolwiek zmianie strumienia magnet. skojarzonego z tym uzwojeniem nazywamy zjawiskiem indukcji elektromagnetycznej. Wartość indukowanej siły elektromagnes. e jest równa prędkości zmian strumienia magnet. ΔΦ/Δt, czyli e= ΔΦ/Δt.

Jeżeli w dowolnym obwodzie elektrycznym płynie prąd, to jest on źródłem pola i strumienia magnet. skojarzonego z tym obwodem. Przy zmieniającym się w czasie natężeniu prądu strumień magnet. wywołany przez ten prąd, skojarzony z obwodem, będzie się zmieniał , co spowoduje postanie siły elektromotorycznej . Siłę tę nazywamy siłą elektomotor. indukcji własnej,lub samoindukcji, proces powstania zjawiskiem samoindukcji. e_L= -L·d_i/d_t

SzeregowpołaczenieRiL

Zasil.prademsinusoid.zm

Rzeczywista cewka charakteryzuje sięnie tylko indukcyjnością,lecz także rezystancjąR,w schematach zastępczych przedstawia się jako szeregowa gałążR,L.Napięcie u na koncach takiej gałęzi szeregowej jest suma napiećna rezystancji u_R i indukcyjności u_L

U=u_R+u_L=Ri+Ldi/dt

Podczas przepływu pradu sinusoidalnie i=I_msinωt napiecie wypadkowe wynosi

U=RI_msinωt+sin(ωt+1/2π)

Napieci na rezystancjiu_R=RI_msinωt jest w fazie z natężeniem pradu i,a napiecie na cewce u_l=ωLI_msin(ωt+π/2) wyprzedza natężenie pradu o 90^o.Na wykresie wektorowymnapiecie składowe można przedsyawic za pomoca wektorowU_R orazU_L,napiecie wypadkoweU jest suma wektorowU_R i U_L.Moduly poszczególnych wektorow odpowiadaja w przyjętych podziałkach wartością skutecznym/U_R/=RI,/U_L/=ωLI,/I/=I

U=U_R+U_L

Wyrażenie

√R²+(ωL)²=√R²+X²_L=Z

Majace wymiar oporu oznacza się jakoZ i nazywa impedancja albo oporem pozornym galezi R,L.Doswiadczalnie Z można wyznaczyc z pomiarow napiecia i natężenia pradu.Wektor pradu I w obwodzie R,L jest opóźniony w fazie względem wektora napiecia zasilającego U o kat φ zwany katem przesuniecia fazowego

Φ=arctgU_L/U_R=arctgωLI/RI=arctgωL/R

Wartość skuteczna pradu galezi szeregowej R,L wlaczonej na napiecie sinusoidalne jest rowna ilorazowi wartości skutecznej napiecia i impedancji Z galezi.Przebieg natężenia pradu w galezi szeregowejR,L zasilanej napieciem sinusoidalnym jestopozniony w fazie względem przebiegu napiecia o katφ=arctgX_L/R=arctgωL/R

Faza poczatkowa pradu

Ψ_i=ψ_u-φ

Pradnica pradu stałego

Na zjawiskach indukcji elektromotorycznej i sil oddziaływania pola magnetycznego na przewodnik z pradem elektrycznym oparta jest zasada dzialania maszyn elektrycznych przekształcających energie mechaniczna w elektryczna(pradnice).Model wyjasniajcy zasade dzialania pradnicy pokazano na rys.

Pod dzialaniem zwenetrznej sily mechanicznej F_mech prostoliniowy przewod długości l umieszczony miedzy biegunami elektromagnesu prostopadle do linii indukcji B(w polu równomiernym)posuwa się ze stala prędkością υ.Kierunek ruchu przewodu jest prostopadly zarówno do B jak i do l.Konce przewodu sa polaczone z odbiornikiem o rezystancji R.W przewodzie indukuje się sila elektromotoryczna:

E=lυB

Której zwrot wyznacza się za pomoca reguly prawej dloni.W obwodzie zamkniętym pod wpływem wyidukowanej silyE poplynie prad l proporcjonalny do wartości E,a odwrotnie proporcjonalny do wypadkowej rezystancji w obwodzie.W wyniku wzajemnego oddziaływania przewodnika z pradem i pola magnetycznego na przewod dziala również sila:

F=IlB,której zwrot wyznaczony z reguly lewej dloni,jest przeciwny do zwrotu wektora prędkości υ.Ruch jednostajny przewodnika jest możliwy tylko w tym przypadku,gdy przylozona zawietrzna sila F_mech równoważy przeciwdzialajaca sile F,tzn gdy

F_mech=F=IlB

Moc uzywana na przesuwanie przewodnika w polu magnetycznym

P_mech=Fυ=lBυI

Moc elektryczna wytwarzana w przewodniku

P=EI=lBυI

Moc elektryczna jest wytwarzana w pradnicy całkowicie kosztemdostarczonej mocy mechanicznej,co odpowiada zasadzie zachowania energii.

Napiecie U zasilające odbiornik rezystancji jest rowne indukowanej sile elektromotorycznej pomniejszonej o spadek napiecia R_wI wewnątrz pradnicy:

U=E-R_wI

Przewod prostoliniowy umieszczonymiedzy biegunami elektromagnesu prostopadle do wektora B jest zasilany ze źródła o napieciu U,wymuszającego w przewodie prad I.w wyniku oddziaływania pola magnetycznego na przewod dziala sila

F=IBl,która jest zdolna do wykonania pracy mechanicznej pokonując sile hamujaca F_h.Jesli moduly sil F oraz F_h sa rowne to przewod zacznie poruszac się w polu magnetycznym ze stala prędkością υ w kierunku dzialania sily F.W poruszającym się przewodzie indukuje się sila elektromotoryczna:

E=lυB

Dobor mocy silnika do roznych warunkow pracy

Obciążenie silnika przy pracy ciągłej może stale lub zmienne.Przy stalym obciążeniu wybor mocy silnika jest bardzo prosty.Z katalogu silnikow przeznaczonych do pracy ciągłej należy wybrac silnik o takiej mocy znamionowej P_n,aby:

P_n≥P_obc

Przy zmiennym obciążeniu moc silnika zwykle okresla się w sposób następujący:

1)biorac pod uwage srednie obciążenie okresla się z pewnym zapasem moc silnika i z katalogu wybiera się silnik o zbliżonej mocy znamionowej

2)wykresla się wykres obciążeń napedu elektrycznego

3)korzystając z wykresu sprawdza się nagrzewanie i odpowiednie warunki rozruchu oraz krótkotrwałych przeciążeń wybranego silnika.

W praktyce stosuje się przybliżone metody sprawdzenie nagrzewania się silnika,z których najdokladniejsza jest metoda średnich strat.Podstaw tej met.jest zalozenie,ze temp.silnika nie przekracza wartości granicznej.,jeśli spełniony jest warunek:

ΔP_sr≤ΔP_n

W praktyce znacznie czesciej uzywa się metody wyznaczania wielkości zastępczych:zastępczego pradu Iż,zastępczego momentu M_Z lub zastępczej mocy P_z.Metody te SA mniej dokładne,lecz znacznie wygodniejsze.

Metoda pradu zastępczego polega na wznaczeniu pradu Iż,który plynie stale przez silnik wydzielilby te sama ilość ciepla co zmienny prad rzeczywisty.czesciej stosuje się metode momentu zastępczego.Uzycie tej metody jest sluszne wtedy,gdy moment obrotowysilnika jest proporcjonalny do pradu.Warunek ten jest zachowany w silnikach bocznikowych pradu stalego.Najbardziej rozpowszechnione silniki indukcyjne klatkowe maja moment obrotowy także proporcjonalny do pradu,lecz jedynie na odcinku roboczej czesci charakterystyki mech.silnika.

Wyznaczanie mocy przy pracy dorywczej

Gdy podczas pracy dorywczej moc obciążenia silnika wynosi P_d,wówczas wybor mocy znamionowej silnika P_n=P_d jest nieprawidłowy,gdyz silnik podczas krótkotrwałej pracy nie zdazy się nagrzac do temp.dopuszczalnej przepisami.Nalezy wybrac wiec silnik o takiej ciągłej mocy znamionowej P_n,aby silnik pracując z moca P_d w czasie t_p pracy dorywczej nagrzal się do temp.granicznej

Τ_m.Jezeli oznaczymy cieplo wydzielające się w uzwojeniach silnika w ciagu 1s znamionowej pracy przez Q,podczas pracy dorywczej zas przez Q_d,to stosunek:Q_d/Q=p nosi nazwe WSP.cieplnego przeciążenia silnika.Wspolczynnik ten p=Q_d/Q=0,24RI_d²/0,24RI_n²=I_d²/I_n²=P_d²/P_n²

Znając wiec wartości stalej czasowej silnika T oraz czasu trwania pracy dorywczej silnika t_p,możemy określić wartość p,a co za tym idzie i moc P_d,która można obciążyć silnik podczas pracy dorywczej

P_d=P_n√p

Wyznaczenie mocy silnika przy pracy przerywanej

Dobierając silnik do pracy przerywanej korzystamy z katalogu specjalnych silnikow,przewidzianych do tego rodzaju pracy.Silniki te maja zwiekszona przeciążalność i moment rozruchowy.W katalogach mamy podana dla każdej określonej wielkości maszyny jej moc znamionowa,przy normalnych względnych czasach pracy:15,25 i 40℅.Moc znamionowa danego silnika jest tym wieksza im krótszy jest czas pracy

P_n15≥P_n25≥P_n40

W podobnym stosunku zmieniaja się prady znamionowe

I_n15≥I_n25≥I_n40,a prędkość obrotowa silnika w razie zwiekszania obciążenia maleje

N₁₅≤n_n25≤n_n40

Za najbardziej typowy uwaza się względny czas pracy 25℅.W przypadku ogolnym uzycia silnika do pracy przerywanej względny czas pracy t_w rozni się na ogol od normalnego względnego czasu pracy t_wn.Aby wyznaczyc w tej sytuacji wlasciwa moc znamionowa zakladamy,ze podczas przechodzenia z jednej wartości względnego czasu pracy na druga moc zastepcza silnika nie zmienia się,tzn:

√P_x²t_p/t_p+t_o=√P_n²t_pn/t_pn+t_on

---