Электротехника и промышленная электроника. Основы теории электрических цепей

1. Электротехника и промышленная электроника

Раздел 4

2. Основы теории электрических цепей

ОСНОВЫ ТЕОРИИ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ

3. Электрический заряд

Электрический заряд – это физическая величина,
характеризующая свойство частиц или тел вступать в
электромагнитные силовые взаимодействия.
Совокупность всех известных экспериментальных фактов
позволяет сделать следующие выводы:
Существует два рода электрических зарядов, условно
названных положительными и отрицательными.
Заряды могут передаваться (например, при непосредственном
контакте) от одного тела к другому. В отличие от массы тела
электрический заряд не является неотъемлемой характеристикой
данного тела. Одно и то же тело в разных условиях может иметь
разный заряд.
Одноименные заряды отталкиваются, разноименные –
притягиваются.

4. Закон сохранения электрического заряда

В изолированной системе алгебраическая
сумма зарядов всех тел остается постоянной:
q1 + q2 + q3 + ... +qn = const.
Закон сохранения электрического заряда
утверждает, что в замкнутой системе тел не
могут наблюдаться процессы рождения или
исчезновения зарядов только одного знака.

5. Носители зарядов

Носителями зарядов являются элементарные
частицы. В состав атомов любого вещества
входят положительно заряженные протоны,
отрицательно заряженные электроны и
нейтральные частицы – нейтроны.
Протоны и нейтроны входят в состав атомных
ядер, электроны образуют электронную
оболочку атомов.
Электрические заряды протона и электрона по
модулю в точности одинаковы и равны
элементарному заряду e.

6.

Опыты и расчеты показывают, что
отрицательный заряд электрона
является наименьшим зарядом в
природе.
Его называют элементарным
электрическим зарядом.
Он равен:
е = - 1,6 ∙ 10-19 Кл .
Где: е – обозначение заряда электрона
Кл – обозначение единицы измерения
электрических зарядов ( Кулон )

7. Квантуемость заряда

Заряд может передаваться от одного тела к другому
только порциями, содержащими целое число
элементарных зарядов. Таким образом, электрический
заряд тела – дискретная величина.
Физические величины, которые могут принимать только
дискретный ряд значений, называются квантованными.
Элементарный заряд e является квантом (наименьшей
порцией) электрического заряда.

8. Закон Кулона

Впервые закон взаимодействия неподвижных зарядов был открыт
французским физиком Ш. Кулоном в 1785 г. В опытах Кулона
измерялось взаимодействие между шариками, размеры которых
много меньше расстояния между ними.
Точечным зарядом называют заряженное тело, размерами
которого в условиях данной задачи можно пренебречь.
Закон Кулона:
Силы взаимодействия неподвижных зарядов прямо
пропорциональны произведению модулей зарядов и обратно
пропорциональны квадрату расстояния между ними:

9. Закон Кулона

Силы взаимодействия подчиняются
третьему закону Ньютона. Они
являются силами отталкивания при
одинаковых знаках зарядов и силами
притяжения при разных знаках.
Взаимодействие неподвижных
электрических зарядов называют
электростатическим или кулоновским
взаимодействием.
Закон Кулона справедлив для точечных
заряженных тел. Практически закон
Кулона хорошо выполняется, если
размеры заряженных тел много меньше
расстояния между ними.

10. Электрическое поле

Взаимодействие неподвижных
электрических зарядов
передается электростатическим
полем.
Поле представляет собой один
из видов материи,
существующей в пространстве в
неразрывной связи с
электрическим зарядом.
Основное свойство
электрического поля
— это способность
оказывать силовое
действие на
помещенные в него
электрические
заряды.

11.

Электрическое поле заряда не
одинаково в разных точках. В этом
можно убедиться, определяя силу,
с которой поле действует на
пробный заряд, вносимый в разные
точки поля.
Пробным называют электрический
заряд q0, помещенный в
электрическое поле для
обнаружения поля.
Пробный заряд может быть
положительным или
отрицательным, но небольшим в
сравнении с зарядом q, создающим
поле.

12. Формулировка напряженности

Напряженностью
электрического поля в
данной точке называется
векторная величина Е,
определяемая силой, с
которой поле действует
на единичный точечный
заряд, помещенный в эту
точку:

13. Потенциал электростатического поля

Каждая точка электрического поля характеризуется
своим потенциалом.
Потенциалом электростатического поля называют
отношение потенциальной энергии заряда в поле к
этому заряду.

14. Потенциал электростатического поля

Практическое значение имеет не сам
потенциал в точке, а изменение потенциала,
которое не зависит от выбора нулевого
уровня отсчета потенциала.
Разность потенциалов называют также
напряжением.
Единица разности потенциалов – Вольт (В)

15.

Простейшая электрическая
установка состоит из:
источника И (гальванического
элемента, аккумулятора,
генератора и т. п.),
потребителей или приемников
электрической энергии П
(ламп накаливания,
электронагревательных
приборов, электродвигателей и
т. п.)
соединительных проводов
Л1,Л2, соединяющих зажимы
источника напряжения с
зажимами потребителя.

16.

Электрическая цепь делится на внутреннюю и
внешнюю части.
К внутренней части цепи относится сам источник
электрической энергии.
Во внешнюю часть цепи входят соединительные
провода, потребители, т. е. все то, что присоединено
к зажимам источника электрической энергии.

17.

а) Электронная теория строения металлов
Представление об электронной структуре
атомов послужило основанием для
классической теории строения металлов.
Валентные электроны наружного слоя атома
слабо связаны с ядром.

18.

Электроны, потерявшие связь со своим
ядром называются свободными.
Атомы, потерявшие электроны из
валентного слоя, становятся
положительными ионами. Общий заряд
свободных электронов в кристалле
равен положительному заряду ионов,
поэтому кристалл остается
электрически нейтральным.

19. б) Определение электрического тока.

Если в металлах находится большое число
свободных электронов, то при соединении
металлического проводника с источником
электрической энергии свободные электроны
будут двигаться к положительному полюсу
источника, а положительные ионы – к
отрицательному полюсу источника.

20.

21.

Упорядоченное движение электрических
зарядов называется электрическим
током.
Признаки, по которым легко судить о наличии
тока:
1. ток, проходя через растворы солей,
щелочей, кислот, а также через
расплавленные соли, разлагает их на
составные части;
2. проводник, по которому проходит
электрический ток, нагревается;
3. электрический ток, проходя по проводнику,
создает вокруг него магнитное поле.

22. в) Сила тока. Плотность тока.

Силой тока называется величина численно
равная отношению количества электрических
зарядов q , прошедших через поперечное
сечение проводника за время t .
Где: I – сила тока; А
q – суммарный электрический
заряд; Кл.
t – время; с.

23.

Чтобы обеспечить продвижение электрических
зарядов вдоль электрической цепи, то есть
создать электрический ток, необходима сила,
которая бы двигала эти заряды.

24.

Эта сила действует внутри источника и
называется электродвижущая сила
(ЭДС).
ЭДС
численно равна разности
потенциалов на полюсах источника.

25.

Рис. 9.1. Замер ЭДС источника

26.

Рис.9.2. Измерение напряжения

27.

а) Электрическое сопротивление и
электрическая проводимость.
Свойство материалов препятствовать
прохождению через них электрического
тока называется электрическим
сопротивлением.
С другой стороны можно сказать, что не
все материалы препятствуют
прохождению через них электрического
тока. Говорят, что такие материалы
обладают хорошей электропроводностью.

28.

Таким образом, электропроводность и
электрическое сопротивление являются
взаимообратными величинами.
Сопротивление проводника зависит от
его геометрических размеров: его
длины и площади поперечного сечения,
а также материала, из которого
изготовлен проводник..

29.

Для проводников сопротивление прямо пропорционально
длине и обратно пропорционально площади их
поперечного сечения:
где:l — длина проводника; м.
s — площадь поперечного сечения; м2.
— удельное сопротивление, характеризующее
электропроводность данного металла, Ом · м.

30.

Величина, обратная электрическому
сопротивлению называется электрической
проводимостью g.
Где: g – проводимость, См (сименс)
Удельная проводимость, величина, обратная
удельному сопротивлению.

31. Удельное сопротивление различных проводников: (·10-6) [Ом·м]

Серебро
Медь
Алюминий
Вольфрам
Железо
Свинец
Никелин
Манганин
Константан
Ртуть
Нихром
0,016
0,017
0,03
0,05
0,13
0,2
0,42
0,43
0,5
0,94
1,1

32.

а) Закон Ома для участка цепи:
Сила тока на участке цепи прямо
пропорциональна напряжению на этом
участке и обратно пропорциональна
сопротивлению этого же участка цепи.

33. б) Закон Ома для полной цепи

При рассмотрении
полной
электрической цепи
необходимо
учитывать, что ток
проходит не только
по внешней части
цепи, но также и по
внутренней части
цепи, т.е. внутри
источника
напряжения.

34. Постоянные магниты

В отличие от электромагнитов,
приобретающих магнитные
свойства лишь при включении
тока, постоянные магниты
имеют эти свойства
изначально и сохраняют их
неограниченно долго.
Любой магнит имеет не менее
двух полюсов.
Рис.24.1. Опилки
на полюсах магнита

35.

одноименные полюса магнитов или
магнитных стрелок отталкиваются,
а разноименные – притягиваются.
Рис. 23.3. Ориентированные относительно
друг друга магнитные стрелки

36.

б) Магнитное поле проводника с током:
В пространстве вокруг провода с током
существует силовое поле.
Это поле вокруг проводника с током называют
магнитным полем.
Рис.24.4. Тока в проводе нет
Рис.24.5 Ток в проводе есть

37.

Магнитное поле обнаруживается
благодаря магнитным явлениям:
притяжению и отталкиванию проводов с
токами или намагниченных тел,
действию проводника с током на
магнитную стрелку,
электромагнитной индукции.

38.

б) Магнитная индукция
Количественная оценка магнитной индукции:
Для оценки интенсивности магнитного поля
введено понятие магнитной индукции.
Магнитная индукция обозначается буквой В.
Магнитная индукция — векторная величина,
характеризующая магнитное поле и
определяющая силу, действующую на
движущуюся заряженную частицу со
стороны магнитного поля.

39.

Модулем вектора магнитной индукции является
отношение максимальной силы,
действующей со стороны магнитного поля на
участок проводника с током, к произведению
силы тока в проводнике на длину этого
участка:
Где: В - магнитная индукция " Тесла" [ Тл ]
I - сила тока в проводнике, А
∆l – длина участка проводника, м

40.

Линии магнитной индукции
Графически магнитное поле можно
изобразить с помощью линий магнитной
индукции.
Магнитное поле тока прямолинейного
провода имеет линии магнитной
индукции в виде окружностей, лежащих
в плоскостях, перпендикулярных
направлению тока, с центром на оси
провода

41.

Направление магнитной
индукции определяется с
помощью правила
буравчика:
Если направление
поступательного движения
буравчика (винта)
совместить с направлением
тока в проводе, то вращение
рукоятки (головки винта)
покажет направление линий
магнитной индукции.
Рис. 24. 6. Линии магнитной индукции
прямолинейного проводника с током

42.

в) Напряженность магнитного поля
Для расчета магнитный полей
применяют и другую физическую
величину – напряженность магнитного
поля Н .
Единицей напряженности магнитного
поля является Ампер/метр (А/м)

43.

г) Магнитный поток
Величина магнитной индукции,
проходящей через поверхность
площадью s, перпендикулярной вектору
магнитной индукции, называется
магнитным потоком Ф.
Рис.24.7. Магнитный поток

44.

Величина магнитного потока
определяется по формуле:
Где: Ф – магнитный поток Вб, вебер.
В- магнитная индукция, Тл
s – площадь площадки, м2

45.

Так как электрический ток представляет собой
упорядоченное движение зарядов, то действие
магнитного поля на проводник с током есть результат
его действия на отдельные движущиеся заряды.
Силу, действующую со стороны магнитного поля на
движущиеся в нем заряды, называют силой Лоренца.
• Сила Лоренца
перпендикулярна
скорости и поэтому она
не совершает работы,
не изменяет модуль
скорости заряда и его
кинетической энергии.
Но направление
скорости изменяется
непрерывно

46.

Сила Лоренца определяется соотношением:
Fл = q·V·B·sina
где q - величина движущегося заряда;
V - модуль его скорости;
B - модуль вектора индукции магнитного поля;
a - угол между вектором скорости заряда и
вектором магнитной индукции.

47.

Сила Лоренца перпендикулярна векторам В и v , и её
направление определяется с помощью того же правила левой
руки, что и направление силы Ампера: если левую руку
расположить так, чтобы составляющая магнитной индукции В,
перпендикулярная скорости заряда, входила в ладонь, а четыре
пальца были направлены по движению положительного заряда
(против движения отрицательного), то отогнутый на 90 градусов
большой палец покажет направление действующей на заряд
силы Лоренца F л.
• Сила Лоренца зависит от модулей
скорости частицы и индукции
магнитного поля. Эта сила
перпендикулярна скорости и,
следовательно, определяет
центростремительное ускорение
частицы. Частица равномерно
движется по окружности радиуса r.

48.

Если частица имеет составляющую
скорости вдоль линий магнитного поля,
то она будет двигаться по спирали

49.

а) Опыт по определению силы Ампера
Рис.28.1. В проводнике тока нет.
Рис.28.2. По проводнику
протекает ток

50.

Если концы провода присоединить к
источнику постоянного тока, то провод
втягивается внутрь магнита.
Переменив подключение концов провода
к "+" и "–" источника тока, мы
обнаружим, что провод выталкивается
из промежутка между полюсами
магнита.
Сила, действующая на проводник с
током, находящемся в поле
постоянного магнита называется
электромагнитной силой или силой
Ампера.

51.

Рис. 28. 3. Определение направления действия силы Ампера.

52.

Любая сила характеризуется величиной и направлением.
На проводник с током в магнитном поле действует сила
Ампера, величина которой определяется формулой:
где: В — магнитная индукция, Тл;
I —ток в проводе, А;
l —длина части провода, расположенной в магнитном поле, м;
F — величина электромагнитной силы, Н.
На провод с током, расположенным вдоль линий
магнитной индукции, магнитное поле не действует.

53.

Направление электромагнитной силы
наиболее определяется по правилу
левой руки.
Правило левой руки :
Если расположить левую руку так, чтобы
линии магнитной индукции «входили» в
ладонь, вытянутые четыре пальца
показывали направление тока в
проводе, то большой отогнутый палец,
покажет направление электромагнитной
силы.

54.

а) Явление взаимоиндукции.
Рис.31.1. Магнитосвязанные катушки

55.

Если по одной из двух магнитносвязанных
катушек пропустить переменный ток, то на
концах обмотки второй катушки появится
электродвижущая сила.
Это явление называется взаимоиндукцией.
Величина эдс взаимоиндукции зависит от
параметров обеих катушек, а также от
параметров магнитной среды между
катушками.
Эта магнитная взаимосвязь выражается
коэффициентом магнитной взаимосвязи М.

56.

Предположим, что изменяется ток i1 в первой катушке. ЭДС
взаимоиндукции е2 во второй катушке пропорциональна
скорости изменения этого тока:
Аналогично, при изменении тока i2 ЭДС взаимоиндукции
В том и другом случае коэффициентом пропорциональности
является взаимоиндуктивность системы М.
Знак "-" в применении к такой системе указывает на то, что
изменение тока в одной катушка встречает противодействие со
стороны другой катушки.

57. Электромагнитная индукция. Правило Ленца

58. Закон электромагнитной индукции

59. Электромагнитная индукция

60. Электромагнетизм. Формулы

61.

Переменный
электрический ток

62.

Электрический
ток
величина
и
направление которого меняются с
течением
времени
называется
переменным.
Переменный электрический ток
представляет собой
вынужденные
электромагнитные
колебания.

63.

Переменный ток может возникать
при наличии в цепи переменной
ЭДС. Получение переменной ЭДС
в цепи основано на явлении
электромагнитной индукции. Для
этого токопроводящую рамку
равномерно с угловой скоростью
ω вращают в однородном
магнитном поле. При этом
значение угла α между нормалью
к рамке и вектором магнитной
индукции будет определяться
выражением:
a t
Следовательно, величина магнитного потока, пронизывающего рамку, будет
изменяться со временем по гармоническому закону:
Ф В S cos a B S cos t

64.

Согласно закону Фарадея, при изменении потока магнитной индукции,
пронизывающего контур, в контуре возникает ЭДС индукции. Используя понятие
производной, уточняем формулу для закона электромагнитной индукции
е Фt/ B S cos t t B S sin t
/
При
изменении
магнитного
потока,
пронизывающего контур, ЭДС индукции также
изменяется со временем по закону синуса (или
косинуса).
m B S - максимальное значение
или амплитуда ЭДС.
Если рамка содержит N витков, то амплитуда
возрастает в N раз.
Подключив источник переменной ЭДС к
концам проводника, мы создадим на них
переменное напряжение:
u U m sin t

65.

Как и в случае постоянного тока,
сила
переменного
тока
определяется напряжением на
концах
проводника.
Можно
считать, что в данный момент
времени сила тока во всех
сечениях проводника имеет одно
и то же значение.
Но фаза колебаний силы тока
может не совпадать с фазой
колебаний напряжения.
В таких случаях принято говорить, что существует сдвиг фаз между колебаниями тока
и напряжения. В общем случае мгновенное значение напряжения и силы тока можно
определить:
u U m sin t
i I m sin t
или
u U m cos t
i I m cos t
φ – сдвиг фаз между колебаниями тока и напряжения
Im – амплитуда тока, А.

66.

Когда говорят, что напряжение в городской электрической сети составляет 220 В, то
речь идёт не о мгновенном значении напряжения и не его амплитудном значении,
а о так называемом действующем значении.
Когда на электроприборах указывают силу тока, на которую они рассчитаны, то
также имеют в виду действующее значение силы тока.
ФИЗИЧЕСКИЙ СМЫСЛ
Действующее
значение силы
переменного тока равно силе
постоянного тока, выделяющего в
проводнике то же количество
теплоты, что и переменный ток за
то же время.
m
I
I
Действующее значение
напряжения:
2
Um
U
2

67.

Действующие значения напряжения и силы тока фиксируются
электроизмерительными приборами и позволяют непосредственно
вычислять мощность переменного тока в цепи.
Мощность в цепи переменного тока определяется теми же
соотношениями, что и мощность постоянного тока, в которые вместо
силы постоянного тока и постоянного напряжения подставляют
соответствующие действующие значения:
P U I
Когда между напряжением и силой тока существует сдвиг фаз,
мощность определяется по формуле:
P U I cos

68. Электрические машины

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ

69. Назначение и классификация электрических машин.

Электрический двигатель
преобразует
электрическую энергию в механическую для
приведения в действие станков , кранов ,
насосов, вентиляторов, компрессоров и т.п.
Электрический генератор
превращает
механическую энергию в электрическую с
последующей передачей ее по проводам или
кабелю до потребителя.

70.

Электрические машины различают :
- по назначению ( двигатели , генераторы,
преобразователи и т.д.)
- по роду тока (ЭМ постоянного и
переменного тока. )
- по величине напряжения ;
- по мощности ;
- по числу оборотов ;
- по конструктивному исполнению;
- по способу защиты от воздействий
окружающей среды ;

71.

Наибольшее распространение в
промышленности получили
асинхронные трехфазные двигатели
переменного тока , которые отличаются
высокой надежностью и простотой
конструкции.
Рис.57.1. Асинхронный трехфазный двигатель

72.

Если по условиям технологического процесса
необходимо иметь электромашину с широким
диапазоном регулирования числа оборотов
применяются удобные в этом отношении
электродвигатели постоянного тока.
Рис.57.2. Двигатель постоянного тока.

73.

Для приведения в действие механизмов
большой массы и мощности используют
синхронные электродвигатели напряжением
3...6 кВ.
Рис.57.3. Синхронный двигатель переменного тока.

74.

По конструктивному исполнению
электродвигатели должны быть
приспособлены к условиям внешней среды ,
в которой им предстоит работать.
В помещениях с нормальной средой можно
применять электродвигатели открытого
исполнения.
Для работы в помещениях с токопроводящей
пылью служат пыленепроницаемые, а во
взрывоопасных средах - взрывозащищенные
электродвигатели.

75. Устройство трехфазного генератора

Однофазные системы малоэффективны вследствие
несовершенства однофазных электроаппаратов, в
частности электромашин.
Так, например при одинаковых габаритах, массе
активных материалов ( стали и меди ) мощность
однофазной машины в 1,5 раза меньше трехфазной
машины.
Многофазной системой называется цепь
переменного тока, в которой действуют две и более
ЭДС одинаковой частоты, но взаимно смещенные по
фазе на определенные углы. Отдельные цепи,
составляющие многофазную систему, называются
фазами.

76.

Трехфазная система состоит из трех электрических
цепей , ЭДС источников которых имеют одинаковую
частоту, но сдвинуты по фазе относительно друг
друга на угол 120 градусов. См. рис.47.1.
Рис.47. 1. а) График ЭДС в трехфазной сети
б) Векторная диаграмма трехфазной сети

77.

В качестве источника электрической энергии в
трехфазной цепи используется трехфазный
генератор.(см. рис.47.2).
Рис.47. 2. Схема устройства трехфазного генератора
и условное обозначение трехфазной обмотки.

78.

Рис.47.3. Устройство трехфазного генератора

79.

Трехфазная обмотка, расположенная на статоре
генератора, представляет собой три катушки
электрически сдвинутые относительно друг друга на
угол 120°.
При вращении ротора, представляющего собой
постоянный электромагнит, его магнитное поле
пересекает катушки, наводя в них ЭДС, сдвинутые
относительно друг друга на угол 120°.
(см. рис.47.1.а.)
Катушки (фазы) трехфазного генератора можно
соединять звездой или треугольником. Таким же
способом можно соединять и потребители
электрической энергии.

80. Соединение трехфазной цепи звездой

Рис.50.1. Схема соединения трехфазной сети "звездой"

81.

При соединении обмоток генератора "звездой "
концы всех трех фаз x, y, z соединяются между
собой, а от начал выводятся провода, отводящие
энергию в сеть.
Полученные таким образом три провода называются
линейными, а напряжения между любыми двумя
линейными проводами – линейными напряжениями
Uл.
От общей точки соединения концов трех фаз
(нулевой точки ) может быть отведен четвертый
провод, называемый нулевым. Напряжение между
любым из трех линейных проводов и нулевым
проводом называется фазным напряжением.Uф.

82.

Uл
U ФПри
соединении "звездой", соотношения между
линейным
и фазным напряжениями равны:
1,73
При соединении "звездой", соотношения между
линейным и фазным токами
Государственный стандарт предусматривает
Uл = 380 В, Uф = 220 В

83. Соединение трехфазной цепи треугольником

Рис.51.1. Схема соединения трехфазной сети "треугольником"

84.

При соединении обмоток генератора
"треугольником", начало каждой фазы
соединяется с концом обмотки другой фазы.
Таким образом три фазы генератора образуют
замкнутый контур, в котором действует ЭДС ,
равная геометрической сумме ЭДС ,
индуктированных в фазах.
Линейные провода при соединении
треугольником подключены к точкам
соединения начала одной фазы и конца другой.
Напряжения между линейными проводами
равно напряжению между началом и концом
одной фазы.

85.

При соединении треугольником линейное
напряжение Uл равно фазному U ф.
При соединении "треугольником",
соотношения между линейным и фазным
токами равны:

86. Электродвигатели

Одним из важнейших преимуществ многофазных
систем является получение вращающегося
магнитного поля с помощью неподвижных катушек,
на чем основана работа двигателей переменного
тока.
Магнитное поле, ось которого вращается в
пространстве с постоянной угловой частотой,
называется вращающимся магнитным полем.

87.

Для этого в пазы пакета статора укладывают три
одинаковые обмотки (катушки), состоящие из двух
частей, располагающихся диаметрально
противоположно в пакете статора.
Причем оси трех обмоток статора смещены по
отношению друг к другу на 120° .
Обозначим начала витков обмоток буквами A, B и C,
а концы витков буквами X, Y и Z.
Обозначим также направления протекания тока в
витках обмоток, считая положительным направление от
начала к концу обмотки.
Тогда для положительных значений тока стороны A,
B и C будут обозначены крестом, а стороны X, Y и Z –
точкой.

88.

Рис.52.1. Вращающееся магнитное поле

89.

При подключении обмоток статора к
трехфазной сети переменного тока в
обмотках будут протекать токи , смещенные
во времени (по фазе) друг относительно
друга на 120° электрических так, как это
показано на рисунке.
Выделим в пределах периода шесть
моментов времени, отстоящих друг от друга
на 60° эл. и для каждого из них отметим
направления токов в обмотках с учетом
знаков токов в соответствующий момент
времени.

90.

В любой момент токи в двух половинах
пакета статора протекают в разных
направлениях и образуют магнитное поле, ось
которого совпадает с осью разделения
направлений токов, т.е. через каждые 60° эл.
ось магнитного поля поворачивается в
пространстве на 60° .
Таким образом, с помощью этой
симметричной системы обмоток, питающейся
от симметричной системы трехфазной сети мы
получили круговое вращающееся магнитное
поле.

91.

угловая частота вращения магнитного
поля равна:
[рад/с]
Число оборотов магнитного поля равно:
[об/мин],
где: f1- частота питающей сети,
p - число пар полюсов обмотки статора.

92.

Отсюда возникает ряд возможных скоростей
вращения магнитного поля для
промышленной сети частотой 50 Гц:
3000, 1500, 1000, 750, 600 и т.д. [об/мин]
Направление вращения магнитного поля
определяется последовательностью
подключения обмоток к трехфазной сети.
Для изменения направления вращения
достаточно поменять местами точки
подключения двух любых обмоток.

93. Устройство асинхронного двигателя.

Асинхронный электродвигатель переменного
тока состоит из двух основных частей:
- неподвижной части - статора;
- подвижной части- ротора;
Подвижный ротор сопрягается с неподвижным
статором с помощью подшипников,
установленных в подшипниковые щиты.

94.

На рисунке обозначены:
1 – передний
подшипниковый щит
2 – выходной конец вала
3 – уплотнение
подшипника
4 – шарикоподшипник
5 – лопатки вентилятора
ротора
6 – короткозамыкающее
кольцо
7 – болт
8 – станина
9 – рым-болт
Рис.58.1. Устройство асинхронного двигателя
с короткозамкнутым ротором

95.

10 – сердечник статора
11 – сердечник ротора
12 – обмотка статора
13 – винт крепления
кожуха вентилятора
14 – кожух вентилятора
15 – задний
подшипниковый щит
16 – вентилятор
17 – стопорное кольцо
18 – стопорный винт
вентилятора
Рис.58.1. Устройство асинхронного двигателя
с короткозамкнутым ротором

96.

Статор состоит из станины и сердечника
с обмоткой.
Станина выполняется из стали, чугуна
или алюминиевых сплавов.
Сердечник набирают из штампованных
листов электротехнической стали,
изолированных между собой бумагой,
лаком или слоем окиси. Изоляция
необходима для ограничения величины
вихревых токов и уменьшения нагрева
сердечника.

97.

Обмотка статора выполняется из медной
изолированной проволоки круглого или
прямоугольного сечения, которая
укладывается в пазы сердечника.
Подшипниковые щиты - представляют
собой крышки, закрывающие станину с
двух сторон. В подшипниковые щиты
встраиваются подшипники качения или
скольжения которые обеспечивают
механическую связь между
неподвижным статором и подвижным
ротором.

98.

Ротор состоит из стального вала, сердечника и
обмотки. В зависимости от конструкции роторы
бывают:
ротор короткозамкнутый;
ротор фазный ;
Короткозамкнутый ротор представляет собой
сердечник, набранный из листов электротехнической
стали и напрессованный на вал.
В пазы сердечника заливается расплавленный
алюминий , который при застывании образует
алюминиевую обмотку, состоящую из стержней
замкнутых накоротко алюминиевыми кольцами.
Такая обмотка называется "беличье колесо " , а
ротор - короткозамкнутым.

99.

На паспортной табличке, прикрепленной к
корпусу двигателя указывают следующие
данные двигателя :
мощность [ кВт ]
напряжение [ В ]
схема соединения обмоток [* или ∆ ]
потребляемый ток [ А ]
число оборотов вала [ об/мин ]
коэффициент мощности cos φ
КПД [ % ]
частота тока

100. Принцип работы асинхронного двигателя

На статоре расположена трехфазная обмотка.
При подключении обмотки статора к трехфазной сети в ней
возникает вращающееся магнитное поле. Скорость вращения
зависит от числа полюсов обмотки статора и определяется
формулой:
Таким образом , при одной паре полюсов
р=1, n1= 3000 об/мин,
при р=2, n1 = 1500 ,
при р=3, n1 = 1000 ,
при р=4, n1 = 750 об / мин.

101.

В начальный момент ротор неподвижен, поэтому вращающееся
магнитное поле статора с большой скоростью пересекает
стержни обмотки ротора, наводя в них большую ЭДС.
Так как стержни замкнуты накоротко, то в обмотке ротора
возникает большой ток .
Этот ток называется пусковым. Его значение обычно превышает
значение номинального тока в 7 раз.
Если этот ток будет действовать длительно, то это может привести
к выходу двигателя из строя.
При возникновении тока в обмотке ротора в нем также возникает
магнитное поле, которое взаимодействуя с вращающимся
магнитным полем статора приводит ротор во вращение .
При увеличении скорости вращения ротора взаимная скорость
перемещения полей статора и ротора уменьшается,
уменьшается ЭДС и ток в роторе, достигая номинального
значения.

102.

Однако, исходя из принципа работы двигателя,
скорость вращения ротора никогда не станет равной
скорости вращающегося магнитного поля статора, так
как при этом пропадает возможность индуктирования
ЭДС в обмотке ротора и, соответственно,
возникновения магнитного поля ротора.
Это противоречит принципу работы двигателя.
Двигатель потому и называется асинхронным, потому
что скорость вращения ротора всегда меньше скорости
вращающегося магнитного поля статора.

103.

Относительное отставание ротора от вращающегося
магнитного поля статора характеризуется
скольжением.
Где: n1 – скорость вращающегося магнитного поля
статора.
n2 – скорость вращения ротора
При пуске s = 1 , при номинальном режиме работы
двигателя s= 4 – 6 % .

104. Трансформатор

Трансформатором называется статический
электромагнитный аппарат для изменения
величины напряжения или тока.
Конструктивная схема трансформатора
(см.рис.54.2) имеет магнитопровод 3 из
электротехнической стали и две обмотки на
магнитопроводе: первичную 1 с числом
витков ω1 и вторичную 2 с числом витков ω2.
Обмотки выполняют из медного провода.

105.

Рис.54.2. Трансформатор

106.

Первичная обмотка трансформатора включается в
сеть переменного напряжения U1 , и в ней возникает ток
I1.
Ко вторичной обмотке ω2 подключается приемник
электрической энергии.
При переменном токе в первичной обмотке создается
переменный магнитный поток Ф , который замыкается по
стальному сердечнику образует потокосцепление с
обеими обмотками.
Таким образом, в трансформаторе обмотки
электрически между собой не связаны, а связаны
переменным магнитным потоком.

107.

В обеих обмотках наводится ЭДС:
Отношение ЭДС:
Отношение чисел витков обмоток
трансформатора k называется
коэффициентом трансформации.

108. Автотрансформатор

Автотрансформаторы по принципу действия ничем не отличаются
от обычных трансформаторов. Разница состоит в том, что
автотрансформатор имеет одну обмотку, от которой сделаны
выводы.

109. Трехфазный трансформатор

Трехфазные трансформаторы изготовляют главным образом
стержневыми.
Рис.55.1. Схема получения трехфазного
стержневого трансформатора из трех однофазных

110.

Рис.55.1. Схема получения трехфазного
стержневого трансформатора из трех однофазных

111.

Три одинаковых однофазных трансформатора выполнены так, что
их первичные и вторичные обмотки размещены на одном стержне
сердечника, а другой стержень магнитопровода каждого
трансформатора не имеет обмотки.
Если эти три трансформатора расположить так, чтобы стержни, не
имеющие обмоток, находились рядом, то эти три стержня можно
объединить в один — 0 .Через объединенный стержень будут
замыкаться магнитные потоки трех однофазных трансформаторов,
которые равны по величине и сдвинуты по фазе на одну треть
периода.
Конструктивно обмотки трехфазных трансформаторов выполняются
так же, как и обмотки однофазных.
Начала фаз обмоток высшего напряжения обозначаются буквами А,
В и С; концы фаз обмоток высшего напряжения — X, Y и Z.
Если обмотка высшего напряжения имеет выведенную нулевую
точку, то этот зажим обозначается буквой О.
Зажимы обмоток низшего напряжения обозначаются буквами: а, в, с
— начала фаз и х, у, z — концы фаз; О — вывод нулевой точки.

112.

Рис.55.2. Схема трехфазного трансформатора.

113.

Обмотки трехфазных трансформаторов могут быть соединены
звездой и треугольником.
При соединении обмоток звездой концы (или начала) всех трех
фаз соединяются между собой, образуя общую нейтральную
или нулевую точку, а свободные зажимы начал (или концов)
трех фаз подключаются к трем проводам сети источника (или
приемника) электрической энергии переменного тока.
При соединении обмоток в треугольник начало первой фазы
соединяется с концом второй, начало второй фазы — с концом
третьей, начало третьей фазы — с концом первой.
Точки соединения начала одной фазы с концом другой
подключаются к проводам трехфазной сети переменного тока.
Соединение обмоток трехфазных трансформаторов звездой
обозначается Y, а треугольником — Δ

114. Аппараты автоматики и управления

АППАРАТЫ АВТОМАТИКИ И
УПРАВЛЕНИЯ

115. Классификация пуско-регулирующей аппаратуры

Классификация пускорегулирующей аппаратуры
Главными функциями аппаратов управления и
защиты являются:
- включение и отключение электроустановок и
сетей;
- защита электроустановок от перегрузок и токов
короткого замыкания;
- регулирование числа оборотов
электродвигателей;
- электрическое торможение электродвигателей;

116.

В состав пуско-регулирующей
аппаратуры входят:
- плавкие предохранители;
- кнопки управления;
- концевые и путевые выключатели;
- контакторы;
- магнитные пускатели;
- автоматические выключатели;

117.

а) Плавкие предохранители применяются для
защиты электроустановок от токов короткого
замыкания. Основным элементом
предохранителя является плавкая вставка,
которая сгорает (плавится) при значительном
повышении тока в сети.

118.

Основным элементом
предохранителя является
плавкая вставка, которая
сгорает (плавится) при
значительном повышении
тока в сети.
Защитное действие
плавкого предохранителя
основано на тепловом
эффекте электрического
тока.
Протекая по плавкой
вставке ток нагревает ее.

119.

Если величина тока значительно
возрастает, то количество выделяемой
током теплоты становится достаточным
для расплавления плавкой вставки.
При расплавлении плавкой вставки
электрическая цепь разрывается и
потребитель обесточивается.
Этим способом достигается обеспечение
сохранности дорогостоящего
оборудования.

120. Устройство предохранителя ПН2

1.
2.
3.
4.
5.
контактный
нож
фарфоровый
корпус
крышка
болты
контактной
шайбы
болты крышки

121. Кнопки управления

Кнопки управления
предназначены для
замыкания и
размыкания цепей
дистанционного
управления
электродвигателями.
Комплект из нескольких
кнопок "ПУСК" и
"СТОП", объединенных
в одном корпусе
называется кнопочной
станцией.

122.

Общими элементами
кнопок управления
различных типов
являются :
1-колодка;
2-неподвижный контакт;
3-толкатель;
4-штифт;
5-контактная пружина;
6-мостик с контактами;
7-возвратная пружина;

123. Концевые и путевые выключатели

Концевые и путевые
выключатели
применяются для
переключения цепей
управления по мере
передвижения
элементов механизмов
и для автоматического
отключения механизма
в конце его рабочего
пути.

124.

Конструкция теплового реле
Тепловое реле является составной
частью магнитного пускателя.
Тепловые реле встраиваются в две
фазы магнитного пускателя. Они
предназначены для защиты
электродвигателей от перегрузок и
токов короткого замыкания.
Действие теплового реле основано на
изгибании биметаллической пластинки
при ее нагревании током перегрузки.

125.

Рис.58.4. Конструкция теплового реле
Тепловое реле
состоит
1-биметаллическая
пластинка;
2-нагревательный
элемент;
3-кнопка возврата;
4-пружина;
5-тяга;
6-контакт;
7-рычаг;
8 – ось;

126.

Работа теплового реле:
При перегрузке электродвигателя в
линейных проводах протекают большие токи,
значительно больше номинальных значений.
Этот ток протекает через нагревательный
элемент 2. Элемент нагревается и нагревает
биметаллическую пластинку 1.Пластинка
изгибается вверх, освобождая из зацепления
рычаг 7. Рычаг под действием пружины 4
поворачивается по часовой стрелке на оси 8 и
приводит в движение тягу 5, при помощи
которой контакты 6 цепи управления
размыкаются.

127.

Размыкание контактов в цепи управления
магнитного пускателя приводит к разрыву
силовой цепи. Электродвигатель отключается,
что предотвращает выход его из строя при
перегрузке.
При выключении силовой цепи
нагревательный элемент 2 остывает,
биметаллическая пластинка возвращается в
исходное состояние. Рычаг 7 возвращается в
исходное состояние путем нажатия на кнопку
возврата.

128. Контакторы

Контактор
представляет собой
аппарат
электромагнитного
действия для
дистанционного
управления
электромашинами и
аппаратами.

129. Магнитный пускатель

Магнитный пускатель это распространенный
электромагнитный
аппарат для
дистанционного и
местного управления
электродвигателями и
другими установками, а
также защиты их от
перегрузок и токов
короткого замыкания.

130. Устройство магнитного пускателя

На рисунке обозначены:
1-основание;
2-корпус;
3-катушка;
4-сердечник;
5-якорь;
6-ось траверсы;
7-траверса;
8-контактная пружина;
9-подвижный силовой контакт;
10-неподвижный силовой
контакт;
11-подвижный блок-контакт;
12-неподвижный блок-контакт;
13-клемма силовая;
14-клемма блокировок;
15-клемма цепи управления;
16-дугогасительная камера;
17-возвратная пружина;

131. Работа магнитного пускателя

При подаче напряжения на
клеммы управления 15
катушка 3
намагничивает сердечник 4,
который притягивает к себе
якорь 5, закрепленный на
оси 6 траверсы 7.
Под действием якоря
траверса 7 опускается вниз
сжимая возвратную
пружину 17.
При опускании траверсы
контакты в силовой цепи и
блок-контакты в цепи
управления и сигнализации
замыкаются.

132.

Для надежности
срабатывании контактов
предусмотрена контактная
пружины 8.
Для гашения дуги при
размыкании контактов
служит дугогасительная
камера 16.
В трехфазном магнитном
пускателе на одной
траверсе размещены три
пары силовых и три пары
блок-контактов.
Кроме того в каждый
магнитный пускатель
встраиваются два
тепловых реле.

133.

1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
контактная
пружина
контактный
мостик
неподвижные
контакты
траверса
якорь
катушка
сердечник
блок-контакты

134. Автоматический выключатель

Автоматический
выключатель
предназначен
для включения и
выключения
электрических
цепей, а также
для защиты их от
перегрузок и
токов короткого
замыкания;

135. Электрооборудование станков с чпу

ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ
СТАНКОВ С ЧПУ

136. Электропривод металлорежущих станков преобразует электрическую энергию в механическую. Различают привод главного движения,

привод
подачи, привод быстрых перемещений и т. д. В электроприводе
применяют двигатели переменного и постоянного тока, чаще
асинхронные двигатели переменного трехфазного тока с
короткозамкнутым ротором, который соединяется непосредственно или
через ременную передачу с коробкой передач.

137. Электродвигатели так же приводят в работу вспомогательные узлы станка, такие как гидростанция, компрессорная установка, насос

подачи
СОЖ и другие.

138. К аппаратуре автоматического управления станками с ЧПУ относятся электромагниты управления, электромагнитные муфты,

Электромагниты
К аппаратуре автоматического управления
станками с ЧПУ относятся электромагниты
управления, электромагнитные муфты,
промежуточные реле, элементы защиты,
предназначенные для работы в стационарных
установках (в шкафах, нишах станков и др.).
Электромагниты управления применяют для
управления гидравлическими или пневматическими
механизмами (золотники, распределители,
гидропанели) дистанционного включения
фрикционных и кулачковых муфт, а также в схемах
механического торможения электродвигателей. В
станках с ЧПУ применяют электромагниты как
тянущие, так и толкающие переменного и
постоянного тока серий МТ, МИС и ЭД.

139. Реле конструктивно имеет контактную систему в виде набора плоских контактных пружин, зафиксированных консольно в изоляционном

Реле
Реле конструктивно имеет контактную систему в виде набора плоских
контактных пружин, зафиксированных консольно в изоляционном корпусе и
несущих на свободном конце контакты с рабочей поверхностью из серебра.
Приводом для изменения состояния контактов служит электромагнит
клапанного типа, закрепленный на изоляционном корпусе. Контактная
система и частично электромагнит закрыты прозрачным кожухом от
попадания посторонних частиц. Нижняя поверхность открыта для улучшения
теплоотвода. Гарантийный срок службы реле 2 года.

140. К электрооборудованию управления станками с ЧПУ относят аппаратуру автоматического управления (путевые выключатели, кнопки

Переключатели
К электрооборудованию управления станками с
ЧПУ относят аппаратуру автоматического
управления (путевые выключатели, кнопки
управления, переключатели управления, магнитные
пускатели и др.), аппаратуру защиты
(автоматические выключатели, плавкие
предохранители, тепловое реле), аппаратуру
питания и сигнализации (пакетные переключатели,
универсальные переключатели и др.).
Электрические схемы управления
электрооборудованием станков с ЧПУ различаются
сложностью и типами коммутационных устройств и
контрольной аппаратурой. Для обеспечения
рациональной эксплуатации осуществляют
комплексную наладку электрооборудования, под
которой понимают комплекс работ по приведению в
действие всех элементов электрооборудования,
обеспечивающих обработку деталей на станке с
ЧПУ. При наладочных работах проверяют
электрические параметры цепей коммутационной
аппаратуры и других элементов устройств по
паспортным данным.

141. Путевой выключатель ВП61-19 предназначен для коммутации электрических цепей в станках с ЧПУ и может работать в цепях

Путевые выключатели
Путевой выключатель ВП61-19
предназначен для коммутации
электрических цепей в станках с ЧПУ и
может работать в цепях переменного
тока частотой 50 Гц напряжением до
380 В и в цепях постоянного тока
напряжением до 220 В.
Путевые бесконтактные датчики
практически не имеют давления на
шток датчика, обладают высокой
чувствительностью к положению
движущейся части станка и высокой
точностью срабатывания. Они надежно
работают при любых скоростях
движения упора (якоря) и имеют почти
неограниченный срок службы.

142. Микропереключатели серии МП-100 и МП-2000 применяют для коммутации цепей переменного тока напряжением от 24 до 660 В частотой

Микропереключатели
Микропереключатели серии МП-100 и
МП-2000 применяют для коммутации
цепей переменного тока напряжением от
24 до 660 В частотой 50 Гц, и постоянного
тока от 24 до 440 В при определенном
положении контролируемого объекта.
Микропереключатели устанавливают на
подвижных и неподвижных частях
станков.
Микропереключатели обладают
следующими преимуществами: у них
высокая механическая износостойкость,
фактическое рассеяние положения
срабатывания и возврата невелико
(0,01...0,02 мм) и не зависит от изменения
напряжения коммутируемой цепи и
температуры окружающей среды.

143. Электромагнитные фрикционные многодисковые муфты с вынесенными дисками серии ЭТМ предназначены для встройки в

Электромагнитные фрикционные многодисковые
муфты
Электромагнитные фрикционные многодисковые
муфты с вынесенными дисками серии ЭТМ
предназначены для встройки в автоматизированные
коробки скоростей (АКС) станков с ЧПУ. В
электромагнитных дисковых муфтах сцепление
фрикционных дисков, связывающих ведомую и
ведущую части муфт, происходит под действием сил
магнитного притяжения возникающих при
пропускании тока через обмотку катушки
возбуждения. Эти муфты обладают компактностью,
надежностью и малогабаритностью.
Электромагнитная муфта нормального исполнения
состоит из корпуса с размещенной внутри него
катушкой, пакета фрикционных дисков, нажимного
диска и поводка. На корпус насажено кольцо из
изоляционного материала, в которое запрессовано
контактное кольцо, соединенное с одним концом
катушки. Второй конец катушки присоединен к
корпусу. Ток к кольцу подводится через контактную
щетку.

144. В устройствах автоматики станков с ЧПУ нашли применение аналоговые и дискретные информационные машины (датчики), выполняющие

Датчики
В устройствах автоматики станков с ЧПУ нашли применение аналоговые и
дискретные информационные машины (датчики), выполняющие преобразование
линейных или угловых механических перемещений в электрические величины.
Метрологические характеристики датчиков:
статическая характеристика датчика, представляющая собой зависимость
изменения выходной величины от изменения входной величины;
чувствительность датчика — отношение приращения выходной величины к
приращению входной величины, т.е. чувствительность датчика есть не что иное,
как коэффициент передачи;
порог чувствительности датчика — наименьшее значение входной величины,
которое вызывает появление сигнала на выходе (этот параметр связывают с зоной
нечувствительности, в пределах которой при наличии входного сигнала на выходе
датчика сигнал отсутствует);
инерционность датчика — время, в течение которого выходная величина
принимает значение, соответствующее входной величине;

145. Промышленная электроника

ПРОМЫШЛЕННАЯ
ЭЛЕКТРОНИКА

146. Электрический ток в полупроводниках

В полупроводниках электрический ток объясняется двумя
причинами.
Во-первых, как и у металлов, в полупроводниках имеются
свободные электроны, т.е. полупроводники обладают
электронной проводимостью, или электропроводностью n-типа
(негатив – отрицательный).
Во-вторых, полупроводники обладают «дырочной»
электропроводностью. Кристаллическая решетка
полупроводниковых материалов образуется атомами,
имеющими общие (валентные) электроны.
При некоторых условиях один из электронов покидает свое
место и становится свободным электроном. Освободившееся
место называют «дыркой». «Дырка» может перемещаться от
одного атома к другому, как и свободные электроны.

147.

Подвижность носителей заряда определяет электропроводность
материала, для электронов – это электропроводность n-типа, для
«дырок» - электропроводность р-типа (позитив – положительный).
Для усиления n- или р- электропроводности полупроводники
легируют, т.е. добавляют небольшое количество примеси.
Примеси, которые создают электронную n-проводимость называют
донорными( 5-ти валентная сурьма). Для создания дырочной рпроводимости в полупроводник добавляют акцепторную примесь
(3-х валентный индий).
Таким образом, в одном полупроводнике удается создать две
области с различным типом электропроводности (р- и n-типа).
Между ними существует пограничная область, которую называют
р-n-переходом.

148.

Рассмотрим принцип работы р-n-перехода:
1.p-n переход без подключения внешнего напряжения.
В результате перераспределения зарядов на границе
возникает двойной электрический слой
(Диффузионный ток – электроны из n-области
проникают в р-область, а дырки из р-области
переходят в n-область).
Разноименные заряды создают потенциальный
барьер. Однако, в противоположность диффузионному
току, создается небольшой дрейфовый ток. Ф
установившемся режиме:
IΣ = Iдиф + Iдрейф = 0

149.

2. Приложим к р-n-переходу внешнее напряжение (к
n-области (+) к p-области (-))
Такое подключение называется обратным,
ширина двойного слоя увеличивается,
потенциальный барьер возрастает.
Кроме того, увеличившийся двойной
электрический слой обладает большим
электрическим сопротивлением.

150.

3. Приложим к р-n-переходу внешнее напряжение (к
n-области (-) к p-области (+)). Получим прямое
подключение источника. Потенциальный барьер
уменьшается, сопротивление р-n-перехода
уменьшается и прямой ток во много раз превышает
ток обратного направления.

151. Диоды

Диодом называют полупроводниковый
прибор с одним n-p-переходом и двумя
внешними выводами.
По назначению диоды делят на
выпрямительные, высокочастотные,
импульсные, стабилитроны и т.д. Их
изготавливают на основе германия или
кремния. Выпрямительные диоды
предназначены для преобразования
переменного тока низкой частоты в
постоянный ток.
Вольтамперная характеристика (ВАХ)
выпрямительного диода, его условное
графическое изображение и буквенное
обозначение даны на рис.

152. Стабилитрон

Стабилитрон представляет собой
кремниевый полупроводниковый
диод, который нормально работает
при электрическом пробое n-pперехода. При этом напряжение на
диоде незначительно зависит от
протекающего тока. Электрический
пробой не вызывает разрушения
перехода, если ограничить ток до
допустимой величины.
Стабилитроны применяют для
стабилизации постоянного
напряжения. ВАХ стабилитрона и
его условное графическое
обозначение приведены на рис.1.3.

153.

ДИОДЫ
DIODES
Плоскостные (planar)
Выпрямительные (rectifier)
Туннельные (tunnel)
Обращенные (reversed)
Варикапы (varicaps)
Стабилитроны (zeners)
Точечные(point)
СВЧ (SHF – super high
frequency)

154. Выпрямительные диоды (Rectifier diodes)

Диодная защита
Диодные
детекторы
Выпрямители
токов и
напряжений
Диодная
искрозащита
Диодные
переключат
ели

155. Стабилитроны (Zeners)

Источник
опорного
напряжения
Защита
электроаппаратуры
от перенапряжений
Стабилизаци
я
напряжения
Силовой
регулирующи
й элемент
Дискретные и
интегральные
источники опорного
напряжения

156. Варикапы (Varicaps)

Для умножения
частоты в
радиопередатчиках
Для
перестройки
частоты
генераторов
В
параметрически
х усилителях
В
фазовращател
ях,
управляемых
напряжением
В системах
автоматической
подстройки
частоты

157. Туннельные и обращенные диоды Tunnel and reversed diodеs)

В качестве
усилителей
Генераторы
Переключающие
устройства
радиоэлектронной
аппаратуры
СВЧ-схемы
детектирования
Смесители
СВЧ-сигналов
Коммутаторы
и переключатели
малых
СВЧ-сигналов

158. СВЧ – диоды (SHF – diodеs)

В
устройств
ах
управления
уровнем
СВЧмощности
Для
выпрямления
радиоимпульс
ов СВЧ
колебаний
В смесителях
В фотодетекторах
Для
ограничения
импульсов
напряжения

159. Тиристор

Тиристором называют полупроводниковый прибор с тремя или
более n-p-переходами и двумя (динистор) или тремя
(тринистор) выводами. Он может находиться в одном из двух
устойчивых состояний: низкой проводимости (закрыт) или
высокой проводимости (открыт).
Основу прибора составляет кристалл кремния, в котором
созданы четыре слоя с разными типами электропроводности.
Внешний p-слой называют анодом (А), внешний n-слой катодом (К), а два внутренних слоя - базами. Одна из баз имеет
вывод - управляющий электрод (У).

160.

Тиристор — это управляемый динистор, или своего рода ключ,
который управляет мощной силовой частью при подаче слабых
управляющих импульсов. Перевод тиристора из закрытого
состояния в открытое в электрической цепи осуществляется
внешним воздействием на прибор: либо воздействие
напряжением (током), либо светом (фототиристор). Тиристор
имеет нелинейную разрывную вольтамперную характеристику
(ВАХ).
Рис.1.4

161. Транзи́стор

Транзи́стор — электронный прибор из
полупроводникового материала, обычно с
тремя выводами, позволяющий входным
сигналам управлять током в электрической
цепи. Обычно используется для усиления,
генерирования и преобразования
электрических сигналов.
Основа транзистора – пластинка с рпроводимостью (база). С двух сторон
вплавлены донорные пластинки,
образующие n-области. Вывод с меньшей
пластинкой называют эмиттером (эмиссио
– выпуклость), вывод с большей
пластинкой – коллектором (собирать).
Эмиттерный переход
К
Э
Б
Коллекторный переход

162. Принцип работы транзистора

Подключим выводы транзистора к источникам напряжения. U1 – прямое
напряжение на эмиттерном р-n-переходе, U2 – обратное напряжение на
коллекторном р-n-переходе.
U2 >> U1
Прямое напряжение U1 уменьшает потенциальный барьер в эмиттерном
переходе, сопротивление n-области снижается. Электроны из n-области
свободно попадают в р-область базы. Толщина базы транзистора мала, в
результате большому числу электронов под действием U2 удается
достигнуть коллектора и возникает коллекторный ток Iк.
Таким образом, эмиттер выпускает электроны, а коллектор их собирает.

163. Цифровые устройства

цифровые устройства строятся из
логических микросхем, каждая из
которых (рисунок 1) обязательно имеет
следующие выводы:
выводы питания: общий (или «земля») и
напряжения питания, которые на схемах
электрических принципиальных обычно
не показываются;
выводы для входных сигналов (или
«входы»), на которые поступают
внешние цифровые сигналы;
выводы для выходных сигналов (или
«выходы»), на которые выдаются
цифровые сигналы из самой
микросхемы

164. Входные и выходные сигналы

Входные и выходные сигналы представлены в виде логической единицы
и логического нуля.
Рассмотрим единичный активный уровень и нулевой активный уровень
сигналов
Положительный сигнал (сигнал положительной полярности) – это сигнал,
активный уровень которого – логическая единица. То есть нуль – это
отсутствие сигнала, единица – сигнал пришел.
Отрицательный (инверсный) сигнал (сигнал отрицательной
полярности) – это сигнал, активный уровень которого — логический нуль.
То есть единица – это отсутствие сигнала, нуль — сигнал пришел

165. Использованные источники

Ермуратский П.В. Электротехника и электроника./П.В.
Ермуратский, Г.П. Лычкина, Ю.Б. Минкин. — М.: ДМК Пресс,
2011. — 416 с.: ил.
Электротехника и электроника: Учебник для сред.
проф.образования / Б.И. Петленко, Ю.М. Иньков, А.В.
Крашенинников и др.; Под ред. Б.И. Петленко. – М.:
«Академия», 2003. – 320 с.
ГОСТ Р 52002-2003. Электротехника. Термины и определения
основных понятий (принят и введен в действие Постановлением
Госстандарта России от 09.01.2003 N 3-ст) – М.: ИПК
Издательство стандартов, 2004