Примерные вопросы к экзамену по электротехнике. 1.Понятие электрической цепи. Сила тока, напряжение, сопротивление. 2.Назначение и классификация электроизмерительных приборов. 3.Задача на применение закона Ома для полной цепи: к полюсам батареи с ЭДС 120 В и внутренним сопротивлением 10 Ом подключены два параллельных провода сопротивлением 20 Ом каждый. Найдите силу тока в цепи. 4.Закон Ома для участка цепи. 5.Работа и мощность тока. 6.Параллельное соединение проводников. 7.Задача на применение законов параллельного соединения проводников: два проводника сопротивлением 4 и 8 Ом соединены параллельно. Напряжение на проводниках 4 В. Найдите силу тока в каждом проводнике и общей цепи. 8.Последовательное соединение проводников. 9.Электродвижущая сила. 10.Магнитное поле. 11.Электромагнитная индукция. 12.Задача на применение закона электромагнитной индукции: за 5 мс магнитный поток изменился на 4 мВб. Найти ЭДС индукции в контуре. 13.Сила Ампера. Правило левой руки. 14.Задача на применение силы Ампера: в однородном магнитном поле с индукцией 0,1 Тл перпендикулярно линиям индукции находится проводник длиной 70 см, по которому течет ток силой 50 А. Определите силу, действующую на проводник. 15.Сила Лоренца. Правило левой руки. 16.Задача на применение силы Лоренца: в однородном магнитном поле с магнитной индукцией 0,1 Тл в вакууме движется электрон со скоростью 3·106 м/с. Чему равна сила, действующая на электрон, если угол между направлением скорости электрона и линиями индукции равен 90°? 17.ЭДС индукции в движущихся проводниках. 18.Задача на применение законов последовательного соединения проводников: два проводника сопротивлением R1=2 Ом и R2=3 Ом соединены последовательно. Сила тока в цепи 1 А. Определить сопротивление цепи, напряжение на каждом проводнике и полное напряжение всего участка цепи. 19.Электрические станции. Их влияние на окружающую среду. 20.Генератор постоянного тока. 21.Задача на расчёт полюсов двигателя: двигатель постоянного тока вращается с частотой 1500 об/мин, магнитный поток полюса 0,01 Вб. Сколько полюсов у двигателя, если отношение N/а = 440. ЭДС двигателя 220 В. 22.Задача на расчёт мощности электрического тока: определите мощность тока в проводнике сопротивлением 44 Ом, подключённом к источнику тока напряжением 220 В. 23.Устройства промышленной электроники: предохранители, электронные усилители. 24.Типы электрических станций. 25.Задача на определение коэффициента усиления: определить коэффициент усиления четырёхкаскадного усилителя, если коэффициент усиления каждого каскада равен 5. 26.Влияние электрических станций на окружающую среду. 27.Конденсаторы. 28.Задача на определение заряда конденсатора: каким зарядом обладает конденсатор ёмкостью 1 мкФ, если напряжение между его пластинами 50 В? 29.Проблемы и перспективы производства электроэнергии. 30.Типы источников света (конструкция, достоинства, недостатки). 31.Проблемы энергосбережения. 32.Задача на соединение проводников: В осветительную цепь включены параллельно четыре лампы сопротивлением 120 Ом каждая. Найдите общее сопротивление участка цепи. 33.Полупроводники: основные понятия, типы электропроводимости, свойства. 34.Стабилизаторы напряжения. 35.Проводники: основные понятия, свойства. 36.Задача на расчёт напряжения стабилитрона: чему равно напряжение стабилитрона, если напряжение анодного питания 50 В, анодный ток 30 мА, а сопротивление нагрузки 1 кОм? 37.Производство, передача и распределение электрической энергии. 38.Задача на расчёт мощности: Электроплитка рассчитана на напряжение 220 В и силу тока 5 А.Определите мощность тока в плитке. 39.Диэлектрики: основные понятия, свойства. 40. Типы источников света. 41. Задача на расчёт частоты вращения якоря двигателя постоянного тока: "ЭДС четырёхполюсного генератора постоянного тока равна 250 В. Какова частота вращения якоря, если магнитный поток полюса 1,5 мВб, а отношение числа активных проводников обмотки якоря к числу пар параллельных ветвей 200"? 42.Устройства промышленной электроники: предохранители, стабилизаторы. 43. Задача на индуктивность: "Чему равна индуктивность катушки с железным сердечником, если за время 1 с сила тока в цепи изменилась на 5 А, а ЭДС индукции при этом равна 15 В"? 44. Генератор постоянного тока (устройство, принцип действия). 45. Задача на ЭДС индукции в движущихся проводниках: "Найдите ЭДС индукции в проводнике с длиной активной части 0,5 м, перемещаемой в однородном магнитном поле с индукцией 6 мТл со скоростью 8 м/с под углом 600 к вектору магнитной индукции". 46.Проблемы и перспективы производства электроэнергии. 47.Задача на вычисление мощности: "Мощность электрического утюга равна 0,6 кВт. Вычислите работу тока в нём за 2 ч". 48. Альтернативные источники электрической энергии, их достоинства и недостатки. 49.Задача на вычисление мощности потерь в генераторе: "При полезной мощности генератора постоянного тока, равной 10 кВт, его КПД составлял 90%. Определите суммарную мощность потерь в генераторе". 50.Электроизоляционные материалы (понятие, свойства, виды, назначение). 51.Задача на закон Ома для полной цепи: "К полюсам батареи с ЭДС 125 В и внутренним сопротивлением 15 Ом подключены два параллельных провода сопротивлением 20 Ом каждый. Найдите силу тока в цепи". 52. Производство, передача и распределение электрической энергии. Билет 1.Электрическая цепь... Электри́ческая цепь - совокупность устройств, элементов, предназначенных для протекания электрического тока, электромагнитные процессы в которых могут быть описаны с помощью понятий сила тока и напряжение. Изображение электрической цепи с помощью условных знаков называют электрической схемой: Неразветвленные и разветвленные электрические цепи Рисунок 2 - Разветвленная цепь Электрические цепи подразделяют на неразветвленные и разветвленные. На рисунке 1 представлена схема простейшей неразветвленной цепи. Во всех элементах ее течет один и тот же ток. Простейшая разветвленная цепь изображена на рисунке 2. В ней имеются три ветви и два узла. В каждой ветви течет свой ток. Ветвь можно определить как участок цепи, образованный последовательно соединенными элементами (через которые течет одинаковый ток) и заключенный между двумя узлами. В свою очередь узел есть точка цепи, в которой сходятся не менее трех ветвей. Если в месте пересечения двух линий на электрической схеме поставлена точка (рисунок 2), то в этом месте есть электрическое соединение двух линий, в противном случае его нет. Силой тока называется физическая величина, показывающая, какой заряд проходит через поперечное сечение проводника за 1 с. Пусть, например, за время t=2 с через поперечное сечение проводника носители тока переносят зарядq=4 Кл. Заряд, переносимый ими за 1 с, будет в 2 раза меньше. Разделив 4 Кл на 2 с, получим 2 Кл/с. Это и есть сила тока. Обозначается она буквой І: I - сила тока. Итак, чтобы найти силу тока І, надо электрический заряд q, прошедший через поперечное сечение проводника за время t, разделить на это время: Единица силы тока называется ампером (А) в честь французского ученого А. М. Ампера (1775-1836). Напряжение характеризует электрическое поле, создаваемое током. Напряжение (U) равно отношению работы электрического поля по перемещению заряда к величине перемещаемого заряда на участке цепи. Единица измерения напряжения в системе СИ: [ U ] = 1 B 1 Вольт равен электрическому напряжению на участке цепи, где при протекании заряда, равного 1 Кл, совершается работа, равная 1 Дж: 1 В = 1 Дж/1 Кл. ЭТО ИНТЕРЕСНО! В 1979 г. в США было получено в лабораторных условиях самое высокое напряжение. Оно составило 32 ± 1,5 млн В. Электри́ческое сопротивле́ние - физическая величина, характеризующая свойства проводника препятствовать прохождению электрического тока и равная отношению напряжения на концах проводника к силе тока, протекающего по нему: Сопротивление (часто обозначается буквой R или r) считается, в определённых пределах, постоянной величиной для данного проводника; её можно рассчитать как где R - сопротивление; U - разность электрических потенциалов на концах проводника; I - сила тока, протекающего между концами проводника. Билет 2. Электроизмерительные приборы. Измерение - это определение физической величины опытным путём с помощью измерительных приборов. Классификация приборов: 1.По назначению: Амперметры Вольтметры Омметры Ваттметры 2.По принципу действия: Электромагнитные Магнитоэлектрические Термоэлектрические Индукционные Вибрационные 3.По форме корпуса: Круглые Квадратные Прямоугольные 4.По характеру применения: Стационарные(закреплённые на столе) Переносные 5.По положению при измерении: Вертикальные Горизонтальные Под углом. Виды: * амперметры - для измерения силы электрического тока; * вольтметры - для измерения электрического напряжения; * омметры - для измерения электрического сопротивления; * мультиметры (иначе тестеры, авометры) - комбинированные приборы * частотомеры - для измерения частоты колебаний электрического тока; * ваттметры и варметры - для измерения мощности электрического тока; * электрические счётчики - для измерения потреблённой электроэнергии * и множество других видов Условные обозначения. Билет 3.Закон Ома для участка цепи. ГЕОРГ ОМ Формулировка закона Ома Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого проводника и обратно пропорциональна его сопротивлению: I = U / R; I - величина тока, протекающего через участок цепи; U - величина приложенного напряжения к участку цепи; R - величина сопротивления рассматриваемого участка цепи. Ом установил, что сопротивление прямо пропорционально длине проводника и обратно пропорционально площади его поперечного сечения и зависит от вещества проводника. R = ρl / S, где ρ - удельное сопротивление, l - длина проводника, S - площадь поперечного сечения проводника. Довольно часто приходится сталкиваться с необходимостью понизить напряжение, например, с 12 до 3 вольт. Сделать это можно с помощью двух резисторов.Задача, в общем-то, не сложная. Требуется подобрать два резистора таким образом, чтобы падение напряжения на одном из них составляло 3 вольта, а на втором - (12 - 3) = 9 вольт (для нашего примера). Кроме того, необходимо знать ток, который должен протекать в цепи. Допустим, что в нашем случае ток должен быть равен 50 мА (0,05 А). Тогда, используя закон Ома для участка цепи, вычислим полное сопротивление цепи, то есть общее сопротивление резисторов R1 и R2: R = U/I = 12 В / 0,05 А = 240 Ом Напомню, что все единицы измерения должны соответствовать принятым в СИ, то есть напряжение измеряется в ВОЛЬТАХ, ток - в АМПЕРАХ, а сопротивление - в ОМАХ. Поскольку на любом участке цепи из последовательно включенных элементов ток одинаков, то вычислить сопротивление резисторов R2 и R1 не составит труда: R1 = U1 / I = 9 / 0,05 = 180 Ом R2 = U2 / I = 3 / 0,05 = 60 Ом. Билет 4.Работа и мощность тока. Работа тока - это работа электрического поля по переносу электрических зарядов вдоль проводника; Работа тока на участке цепи равна произведению силы тока, напряжения и времени, в течение которого работа совершалась. Применяя формулу закона Ома для участка цепи, можно записать несколько вариантов формулы для расчета работы тока: По закону сохранения энергии: работа равна изменению энергии участка цепи, поэтому выделяемая проводником энергия равна работе тока. В системе СИ: А = 1 (Дж). При прохождениии тока по проводнику проводник нагревается, и происходит теплообмен с окружающей средой, т.е. проводник отдает теплоту окружающим его телам. Количество теплоты, выделяемое проводником с током в окружающую среду, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени прохождения тока по проводнику. По закону сохранения энергии количество теплоты, выделяемое проводником численно равно работе, которую совершает протекающий по проводнику ток за это же время. В системе СИ: [Q] = 1 Дж МОЩНОСТЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА - отношение работы тока за время t к этому интервалу времени. В системе СИ: Прямое измерение мощности тока 1.Возьмите ваттметр, присоедините его к потребителю, на котором необходимо измерить мощность. Подключите его клеммы к местам вывода потребителя в сеть. На шкале аналогового или экране цифрового ваттметра отобразится мощность данного потребителя. В зависимости от настроек прибора значение мощности можно будет получить в ваттах, киловаттах, милливаттах и т.д. 2.Изменение мощности с помощью вольтметра и амперметра Соберите цепь, включив в нее потребителя электрического тока и амперметр. Вольтметр присоедините параллельно потребителю. Измерительные приборы подключайте, соблюдая полярность, если ток постоянный. Пустите электрический ток, подключив источник, и снимите показания приборов с амперметра значение силы тока в амперах, а с вольтметра значение напряжения в вольтах. Умножьте значение силы тока на напряжение P=U I. Результатом будет мощность потребителя в ваттах. 3.Определение мощности тока при известном сопротивлении потребителя Если сопротивление потребителя известно (найдите его значение на корпусе или измерьте омметром), и он рассчитан на известное напряжение, то его номинальную мощность можно найти, возведя это напряжение в квадрат и поделив на значение сопротивления (P=U²/R). Например, у лампочки с сопротивлением 484 Ома и при номинальном напряжении 220 В, мощность будет равна 100 Вт. 4.Если напряжение источника тока не известно, включите последовательно в цепь потребителя амперметр. Измерьте с его помощью силу тока, идущего через потребитель. Для расчета мощности возведите силу тока в квадрат и умножьте на значение сопротивления (P=I² R). Если сила тока измерена в амперах, а сопротивление в Омах, то значение мощности будет получено в ваттах. Билет 5.Параллельное соединение. Проводники в электрических цепях могут соединяться последовательно и параллельно. При параллельном соединении (рис. 1.9.2) напряжения U1 и U2 на обоих проводниках одинаковы: U1 = U2 = U.Сумма токов I1 + I2, протекающих по обоим проводникам, равна току в неразветвленной цепи: I = I1 + I2.Этот результат следует из того, что в точках разветвления токов (узлы A и B) в цепи постоянного тока не могут накапливаться заряды. Например, к узлу A за время Δt подтекает заряд IΔt, а утекает от узла за то же время заряд I1Δt + I2Δt. Следовательно, I = I1 + I2. Рисунок 1.9.2. Параллельное соединение проводниковЗаписывая на основании закона Ома где R - электрическое сопротивление всей цепи, получим При параллельном соединении проводников величина, обратная общему сопротивлению цепи, равна сумме величин, обратных сопротивлениям параллельно включенных проводников. В случае, если проводников несколько: Билет 6.Последовательное соединение. При последовательном соединении проводников (рис. 1.9.1) сила тока во всех проводниках одинакова: I1 = I2 = I. Рисунок 1.9.1. Последовательное соединение проводниковПо закону Ома, напряжения U1 и U2 на проводниках равны U1 = IR1, U2 = IR2.Общее напряжение U на обоих проводниках равно сумме напряжений U1 и U2: U = U1 + U2 = I(R1 + R2) = IR,где R - электрическое сопротивление всей цепи. Отсюда следует: R = R1 + R2.При последовательном соединении полное сопротивление цепи равно сумме сопротивлений отдельных проводников. Этот результат справедлив для любого числа последовательно соединенных проводников. Билет 7.Электродвижущая сила. Если в проводнике создать электрическое поле и не принять мер для его поддержания, то, как было уже установлено, перемещение носителей заряда приведет очень быстро к тому, что поле внутри проводника исчезнет и, следовательно, ток прекратиться. Для того чтобы поддерживать ток достаточно долго, нужно от конца проводника с меньшим потенциалом (носители тока предполагаются положительными) непрерывно отводить приносимые сюда током заряды, а к концу с большим потенциалом непрерывно их подводить. Т.е. необходимо осуществить круговорот зарядов, при котором они двигались бы по замкнутому пути (17.1). Циркуляция вектора напряженности электростатического поля, как известно равна нулю. Поэтому в замкнутой цепи наряду с участками, на которых положительные заряды движутся в сторону убывания потенциала, должны иметься участки, на которых перенос положительных зарядов происходит в направлении возрастания, т.е. против сил электростатического поля. Перемещение, зарядов на этих участках возможно лишь с помощью сил не электростатического происхождения, называемых сторонними силами. Таким образом, для поддержания тока необходимы сторонние силы, действующие либо на всем протяжении цепи, либо на отдельных ее участках. Они могут быть обусловлены химическими процессами, диффузией носителей заряда в неоднородной среде или через границу двух разнородных, веществ, электрическими (но не электростатическими) полями, порожденными меняющимися во времени магнитными полями и т.д. Сторонние силы можно охарактеризовать работой, которую они совершают над перемещающимися по цепи зарядами. Эта работа складывается из работы, совершаемой против электрического поля внутри источника тока (Аист и работы, совершаемой против сил сопротивления среды (А"), т.е. Аст = Аист + А" Величина, равная отношению работы, которую совершают сторонние силы при перемещении точечного положительного заряда вдоль всей цепи, включая и источник тока, к заряду, называется электродвижущей силой источника тока: ИЛИ: Электродвижущая сила (ЭДС) - Работа, совершаемая сторонними силами внутри источника при перемещении между его полюсами единичного заряда Электродвижущая сила (ЭДС) так же, как и напряжение, измеряется в вольтах. Можно говорить об электродвижущей силе на любом участке цепи. Это удельная работа сторонних сил не во всем контуре, а только на данном участке. ЭДС гальванического элемента есть работа сторонних сил при перемещении единичного положительного заряда внутри элемента от одного полюса к другому. Работа сторонних сил не может быть выражена через разность потенциалов, так как сторонние силы непотенциальны и их работа зависит от формы траектории. Так, например, работа сторонних сил при перемещении заряда между клеммами тока вне самого источника равна нулю. В формуле мы использовали: - Электродвижущая сила (ЭДС) - Работа (Дж) - Заряд (Кл) - Напряженность поля сторонних сил (В) - Разность потенциалов источника - Работа сторонних сил против механического сопротивления среды источника (Дж) Билет 8.Магнитное поле. Взаимодействие токов. Магнитные явления были известны еще в древнем мире. Компас был изобретен более 4500 лет тому назад. В Европе он появился приблизительно в XII веке новой эры. Однако только в XIX веке была обнаружена связь между электричеством и магнетизмом и возникло представление о магнитном поле. Первыми экспериментами (проведены в 1820 г.), показавшими, что между электрическими и магнитными явлениями имеется глубокая связь, были опыты датского физика Х. Эрстеда. Эти опыты показали, что на магнитную стрелку, расположенную вблизи проводника с током, действуют силы, которые стремятся ее повернуть. В том же году французский физикА. Ампер наблюдал силовое взаимодействие двух проводников с токами и установил закон взаимодействия токов. По современным представлениям, проводники с током оказывают силовое действие друг на друга не непосредственно, а через окружающие их магнитные поля. Источниками магнитного поля являются движущиеся электрические заряды (токи). Магнитное поле возникает в пространстве, окружающем проводники с током, подобно тому, как в пространстве, окружающем неподвижные электрические заряды, возникает электрическое поле. Магнитное поле постоянных магнитов также создается электрическими микротоками, циркулирующими внутри молекул вещества (гипотеза Ампера). Ученые XIX века пытались создать теорию магнитного поля по аналогии с электростатикой, вводя в рассмотрение так называемые магнитные заряды двух знаков (например, северныйN и южный S полюса магнитной стрелки). Однако опыт показывает, что изолированных магнитных зарядов не существует. Магнитное поле токов принципиально отличается от электрического поля. Магнитное поле, в отличие от электрического, оказывает силовое действие только на движущиеся заряды (токи). Для описания магнитного поля необходимо ввести силовую характеристику поля, аналогичную вектору напряженности электрического поля. Такой характеристикой является вектор магнитной индукции который определяет силы, действующие на токи или движущиеся заряды в магнитном поле. За положительное направление вектора принимается направление от южного полюса S к северному полюсу N магнитной стрелки, свободно ориентирующийся в магнитном поле. Таким образом, исследуя магнитное поле, создаваемое током или постоянным магнитом, с помощью маленькой магнитной стрелки, можно в каждой точке пространства определить направление вектора Такое исследование позволяет наглядно представить пространственную структуру магнитного поля. Аналогично силовым линиям в электростатике можно построить линии магнитной индукции, в каждой точке которых вектор направлен по касательной. Пример линий магнитной индукции полей постоянного магнита и катушки с током приведен на рис. 1.16.1. Рисунок 1.16.1. Линии магнитной индукции полей постоянного магнита и катушки с током. Индикаторные магнитные стрелки ориентируются по направлению касательных к линиям индукцииОбратите внимание на аналогию магнитных полей постоянного магнита и катушки с током. Линии магнитной индукции всегда замкнуты, они нигде не обрываются. Это означает, что магнитное поле не имеет источников - магнитных зарядов. Силовые поля, обладающие этим свойством, называются вихревыми. Картину магнитной индукции можно наблюдать с помощью мелких железных опилок, которые в магнитном поле намагничиваются и, подобно маленьким магнитным стрелкам, ориентируются вдоль линий индукции. Единица измерения В (Тл)-Тесла (в честь англ.физика) Взаимодействие токов: МАГНИТНОЕ ПОЛЕ - это особый вид материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между движущимися электрически заряженными частицами. СВОЙСТВА (стационарного) МАГНИТНОГО ПОЛЯ Постоянное (или стационарное) магнитное поле - это магнитное поле, неизменяющееся во времени. 1. Магнитное поле создается движущимися заряженными частицами и телами, проводниками с током, постоянными магнитами. 2. Магнитное поле действует на движущиеся заряженные частицы и тела, на проводники с током, на постоянные магниты, на рамку с током. 3. Магнитное поле вихревое, т.е. не имеет источника. МАГНИТНЫЕ СИЛЫ - это силы, с которыми проводники с током действуют друг на друга. .................. МАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ - это силовая характеристика магнитного поля. Вектор магнитной индукции направлен всегда так, как сориентирована свободно вращающаяся магнитная стрелка в магнитном поле. Единица измерения магнитной индукции в системе СИ: ЛИНИИ МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ - это линии, касательными к которой в любой её точке является вектор магнитной индукции. Однородное магнитное поле - это магнитное поле, у которого в любой его точке вектор магнитной индукции неизменен по величине и направлению; наблюдается между пластинами плоского конденсатора, внутри соленоида (если его диаметр много меньше его длины) или внутри полосового магнита. Магнитное поле прямого проводника с током: или где - направление тока в проводнике на нас перпендикулярно плоскости листа, - направление тока в проводнике от нас перпендикулярно плоскости листа. Магнитное поле соленоида: Магнитное поле полосового магнита: - аналогично магнитному полю соленоида. СВОЙСТВА ЛИНИЙ МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ * имеют направление; * непрерывны; * замкнуты (т.е. магнитное поле является вихревым); * не пересекаются; * по их густоте судят о величине магнитной индукции. НАПРАВЛЕНИЕ ЛИНИЙ МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ - определяется по правилу буравчика или по правилу правой руки. Правило буравчика (в основном для прямого проводника с током): Если направление поступательного движения буравчика совпадает с направлением тока в проводнике, то направление вращения ручки буравчика совпадает с направлением линий магнитного поля тока. Правило правой руки (в основном для определения направления магнитных линий внутри соленоида): Если обхватить соленоид ладонью правой руки так, чтобы четыре пальца были направлены вдоль тока в витках, то отставленный большой палец покажет направление линий магнитного поля внутри соленоида. Билет 9.Электромагнитная индукция. Явление электромагнитной индукции - возникновение электрического тока в замкнутом проводящем контуре, который либо покоится в переменном во времени магнитном поле, либо движется в постоянном магнитном поле так, что число линий магнитной индукции, пронизывающих контур, меняется. Чем быстрее меняется число линий магнитной индукции, тем больше индукционный ток. Способы получения индукционного тока........... 1. перемещение магнита и катушки относительно друг друга; 2. перемещение одной катушки относительно другой; 3. изменение силы тока в одной из катушек; 4. замыкание и размыкание цепи; 5. перемещение сердечника; МАГНИТНЫЙ ПОТОК (или поток магнитной индукции) Магнитным потоком через поверхность площадью S называют величину, равную произведению модуля вектора магнитной индукции В на площадь S и косинус угла между векторами В и n. Магнитный поток пропрционален числу линий магнитной индукции, пронизывающих поверхность площадью S. Магнитный поток характеризует распределение магнитного поля по поверхности, ограниченной контуром. Магнитный поток в 1Вб создается однородным магнитным полем с индукцией 1Тл через поверхность площадью 1м2, расположенной перпендикулярно вектору магнитной индукции. НАПРАВЛЕНИЕ ИНДУКЦИОННОГО ТОКА Прямолинейный проводник Направление индукционного тока определяется по правилу правой руки: Если поставить правую руку так, чтобы вектор магнитной индукции входил в ладонь, отставленный на 90 градусов большой палец указывал направление вектора скорости, то выпрямленные 4 пальца покажут направление индукционного тока в проводнике. Замкнутый контур Направление индукционного тока в замкнутом контуре определяется по правилу Ленца. Правило Ленца Возникающий в замкнутом контуре индукционный ток своим магнитным полем противодействует изменению магнитного потока, которым он вызван. Применение правила Ленца 1. показать направление вектора В внешнего магнитного поля; 2. определить увеличивается или уменьшается магнитный поток через контур; 3. показать направление вектора Вi магнитного поля индукционного тока (при уменьшении магнитного потока вектора В внешнего м.поля и Вi магнитного поля индукционного тока должны быть направлены одинаково, а при увеличениии магнитного потока В и Вi должны быть направлены противоположно); 4. по правилу буравчика определить направление индукционного тока в контуре. Билет 10.Сила Ампера. Правило левой руки. СИЛА АМПЕРА - это сила, с которой магнитное поле действует на проводник с током. Модуль силы Ампера равен произведению силы тока в проводнике на модуль вектора магнитной индуции, длину проводника и синус угла между вектором магнитной индукции и направлением тока в проводнике. Сила Ампера максимальна, если вектор магнитной индукции перпендикулярен проводнику. Если вектор магнитной индукции параллелен проводнику, то магнитное поле не оказывает никакого действия на проводник с током, т.е. сила Ампера равна нулю. Направление силы Ампера определяется по правилу левой руки: Если левую руку расположить так, чтобы перпендикулярная проводнику составляющая вектора магнитной индукции входила в ладонь, а 4 вытянутых пальца были направлены по направлению тока, то отогнутый на 90 градусов большой палец покажет направление силы, действующий на проводник с током. Примеры: или ДЕЙСТВИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА РАМКУ С ТОКОМ Однородное магнитное поле ориентирует рамку (т.е. создается вращающий момент и рамка поворачивается в положение, когда вектор магнитной индукции перпендикулярен плоскости рамки). Неоднородное магнитное поле ориентирует + притягивает или отталкивает рамку с током. Билет 11.Сила Лоренца. Правило левой руки Сила Лоренца - сила, действующая со стороны магнитного поля на движущуюся электрически заряженную частицу. где q - заряд частицы; V - скорость заряда; B - индукции магнитного поля; a - угол между вектором скорости заряда и вектором магнитной индукции. Направление силы Лоренца определяется по правилу левой руки: Если поставить левую руку так, чтобы перпендикулярная скорости составляющая вектора индукции входила в ладонь, а четыре пальца были бы расположены по направлению скорости движения положительного заряда (или против направления скорости отрицательного заряда), то отогнутый большой палец укажет направление силы Лоренца. Так как сила Лоренца всегда перпендикулярна скорости заряда, то она не совершает работы (т.е. не изменяет величину скорости заряда и его кинетическую энергию). Если заряженная частица движется параллельно силовым линиям магнитного поля, то Fл = 0 , и заряд в магнитном поле движется равномерно и прямолинейно. Если заряженная частица движется перпендикулярно силовым линиям магнитного поля, то сила Лоренца является центростремительной и создает центростремительное ускорение равное В этом случае частица движется по окружности. . Согласно второму закону Ньютона: сила Лоренца равнв произведению массы частицы на центростремительное ускорение тогда радиус окружности а период обращения заряда в магнитном поле 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. Билет 12.ЭДС индукции в движущихся проводниках. Прямолинейный проводник АВ движется в магнитном поле с индукцией В по проводящим шинам, которые замкнуты на гальванометр. На электрические заряды, перемещающиеся вместе с проводником в магнитном поле, действует сила Лоренца: Fл = /q/vB sin a q - заряд (Кл) V - скорость (м/с) B - магнитная индукция (Тл) Её направление можно определить по правилу левой руки. Под действием силы Лоренца внутри проводника происходит распределение положительных и отрицательных зарядов вдоль всей длины проводника l. Сила Лоренца является в данном случае сторонней силой, и в проводнике возникает ЭДС индукции, а на концах проводника АВ возникает разность потенциалов. Причина возникновения ЭДС индукции в движущемся проводнике объясняется действием силы Лоренца на свободные заряды. ЗАДАНИЕ. 1. При каком направлении движения контура в магнитном поле в контуре будет возникать индукционный ток? 2. Укажите направление индукционного тока в контуре при введении его в однородное магнитное поле. 3. Как изменится магнитный поток в рамке, если рамку повернуть на 90 градусов из положения 1 в положение 2 ? 4. Будет ли возникать индукционный ток в проводниках, если они движутся так, как показано на рисунке? 5. Определить направление индукционного тока в проводнике АБ, движущемся в однородном магнитном поле. 6. Указать правильное направление индукционного тока в контурах. Билет 13.Электрические станции. Электроста́нция - электрическая станция, совокупность установок, оборудования и аппаратуры, используемых непосредственно для производстваэлектрической энергии, а также необходимые для этого сооружения и здания, расположенные на определённой территории. 1.ТЭС Согласно общепринятому определению, тепловые электростанции - это электростанции, вырабатывающие электроэнергию посредством преобразования химической энергии топлива в механическую энергию вращения вала электрогенератора. Первые ТЭС появились еще в конце XIX века в Нью-Йорке (1882 год), а в 1883 году первая тепловая электростанция была построена в России (С.Петербург). С момента своего появление, именно ТЭС получили наибольшее распространение, учитывая все увеличивающуюся энергетическую потребность наступившего техногенного века. Вплоть до середины 70-х годов прошлого века, именно эксплуатация ТЭС являлась доминирующим способом получения электроэнергии. К примеру, в США и СССР доля ТЭС среди всей получаемой электроэнергии составляла 80%, а во всем мире - порядка 73-75%. Данное выше определение хоть и емкое, но не всегда понятное. Попытаемся своими словами объяснить общий принцип работы тепловых электростанций любого типа. Выработка электричества в ТЭС происходить при участии множества последовательных этапов, но общий принцип её работы очень прост. Вначале топливо сжигается в специальной камере сгорания (паровом котле), при этом выделяется большое количество тепла, которое превращает воду, циркулирующую по специальным системам труб расположенным внутри котла, в пар. Постоянно нарастающее давление пара вращает ротор турбины, которая передает энергию вращения на вал генератора, и в результате вырабатывается электрический ток. Система пар/вода замкнута. Пар, после прохождения через турбину, конденсируется и вновь превращается в воду, которая дополнительно проходит через систему подогревателей и вновь попадает в паровой котел. Существует несколько типов тепловых электростанций. В настоящее время, среди ТЭС больше всего тепловых паротурбинных электростанций (ТПЭС). В электростанциях такого типа, тепловая энергия сжигаемого топлива используется в парогенераторе, где достигается очень высокое давление водяного пара, приводящего в движение ротор турбины и, соответственно, генератор. В качестве топлива, на таких теплоэлектростанциях используется мазут или дизель, а также природный газ, уголь, торф, сланцы, иными словами все виды топлива. КПД ТПЭС составляет около 40 %, а их мощность может достигать 3-6 ГВт. 2.ГЭС Гидроэлектроста́нция (ГЭС) - электростанция, в качестве источника энергии использующая энергию водного потока. Гидроэлектростанции обычно строят на реках, сооружая плотины и водохранилища. Для эффективного производства электроэнергии на ГЭС необходимы два основных фактора: гарантированная обеспеченность водой круглый год и возможно большие уклоны реки, благоприятствуют гидростроительству каньонобразные виды рельефа. Принцип работы Принцип работы ГЭС достаточно прост. Цепь гидротехнических сооружений обеспечивает необходимый напор воды, поступающей на лопасти гидротурбины, которая приводит в действие генераторы, вырабатывающие электроэнергию. Необходимый напор воды образуется посредством строительства плотины, и как следствие концентрации реки в определенном месте, или деривацией - естественным током воды. В некоторых случаях для получения необходимого напора воды используют совместно и плотину, и деривацию. Непосредственно в самом здании гидроэлектростанции располагается все энергетическое оборудование. В зависимости от назначения, оно имеет свое определенное деление. В машинном зале расположены гидроагрегаты, непосредственно преобразующие энергию тока воды в электрическую энергию. Есть еще всевозможное дополнительное оборудование, устройства управления и контроля над работой ГЭС, трансформаторная станция, распределительные устройства и многое другое. Гидроэлектрические станции разделяются в зависимости от вырабатываемой мощности: * мощные - вырабатывают от 25 МВт и выше; * средние - до 25 МВт; * малые гидроэлектростанции - до 5 МВт. Мощность ГЭС зависит от напора и расхода воды, а также от КПД используемых турбин и генераторов. Из-за того, что по природным законам уровень воды постоянно меняется, в зависимости от сезона, а также еще по ряду причин, в качестве выражения мощности гидроэлектрической станции принято брать цикличную мощность. К примеру, различают годичный, месячный, недельный или суточный циклы работы гидроэлектростанции. Типичная для горных районов Китая малая ГЭС (ГЭС Хоуцзыбао, уезд Синшань округа Ичан, пров. Хубэй). Вода поступает с горы по чёрному трубопроводу Гидроэлектростанции также делятся в зависимости от максимального использования напора воды: * высоконапорные - более 60 м; * средненапорные - от 25 м; * низконапорные - от 3 до 25 м. * 3.ТЭС А́томная электроста́нция (АЭС) - ядерная установка для производства энергии в заданных режимах и условиях применения, располагающаяся в пределах определённой проектом территории, на которой для осуществления этой цели используются ядерный реактор (реакторы) и комплекс необходимых систем, устройств, оборудования и сооружений с необходимыми работниками (персоналом) Принцип действия атомных электростанций во многом схож с действием электростанций на органическом топливе. Главное различие - это топливо. На атомной электростанции применяется уран - предварительно обогащенная природная руда, и пар производится посредством расщепления ядра, а не сжигания нефти, газа или угля. Атомные электростанции не сжигают топливо, благодаря чему не загрязняется атмосфера. Процесс происходит следующим образом: Крошечные частицы урана, которые называются атомы, расщепляются. Во время расщепления высвобождаются еще более малые элементы атома - нейтроны. Нейтроны сталкиваются с атомами урана, в результате выделяется тепло, необходимое для выработки электричества. Билет 14. Типы ЭС. Влияние ЭС на окруж. среду. Окружающая среда - основа жизни человека, а ископаемые ресурсы и вырабатываемая из них энергия являются основой современной цивилизации. Без энергетики у человечества нет будущего это очевидный факт. Однако современная энергетика наносит ощутимый вред окружающей среде, ухудшая условия жизни людей. Основа современной энергетики - различные типы электростанций. На заре развития отечественной индустрии, 70 лет назад, основная ставка была сделана на крупные ТЭС. В то время о влиянии ТЭС на окружающую среду задумывались мало, так как первоочередной задачей было получение электроэнергии и тепла. Технология производства электрической энергии на ТЭС связана с большим количеством отходов, выбрасываемых в окружающую среду. Сегодня проблема влияния энергетики на природу становится особенно острой, так как загрязнение окружающей среды, атмосферы и гидросферы с каждым годом всё увеличивается. Если учесть, что масштабы энергопотребления постоянно увеличиваются, то и соответственно увеличивается отрицательное воздействие энергетики на природу. Если в период становления энергетики в нашей стране в первую очередь руководствовались целесообразностью с точки зрения экономических затрат, то сегодня всё чаще при возведении и эксплуатации объектов энергетики на первый план выдвигаются вопросы их влияния на экологию. Тепловые электростанции работают на относительно дешевом органическом топливе - угле и мазуте, это невосполнимые природные ресурсы. Сегодня основными энергетическими ресурсами в мире являются уголь(40%), нефть (27%) и газ (21%). По некоторым оценкам этих запасов хватит на 270, 50 и 70 лет соответственно и то при условии сохранения нынешних темпов потребления. При сжигании топлива на ТЭС образуются продукты сгорания, в которых содержатся: летучая зола, частички несгоревшего пылевидного топлива, серный и сернистый ангидрид, оксид азота, газообразные продукты неполного сгорания. При зажигании мазута образуются соединения ванадия, кокс, соли натрия, частицы сажи. В золе некоторых видов топлива присутствует мышьяк, свободный диоксид кальция, свободный диоксид кремния, которые наносят значительный вред всему живому. Загрязняют окружающую среду и сточные производственные воды ТЭС, содержащие нефтепродукты. Эти воды станция сбрасывает после химических промывок оборудования, поверхностей нагрева паровых котлов и систем гидрозолоудаления. Окись серы, попадающая с выбросами в атмосферу, наносит большой ущерб животному и растительному миру, она разрушает хлорофилл, имеющийся в растениях, повреждает листья и хвою. Окись углерода, попадая в организм человека и животных, соединяется с гемоглобином крови, в результате чего в организме возникает недостаток кислорода, и, как следствие, происходят различные нарушения нервной системы. Оксид азота снижает прозрачность атмосферы и способствует образованию смога. Имеющийся в составе золы пентаксид ванадия отличается высокой токсичностью, при попадании в дыхательные пути человека и животных, он вызывает сильное раздражение, нарушает деятельность нервной системы, кровообращение и обмен веществ. Своеобразный канцероген бензапирен может вызывать онкологические болезни. ГЭС. Самой крупной отраслью водопользования является гидро-энергетика. При сооружении равнинных ГЭС отрицательным моментом является затопление огромных территорий. Для снижения площади затопления земель необходимо сооружение защитных дамб. Необходимо следить за уровнем воды в водохранилищах, что бы избежать временного затопления берегов; очищать ложе будущего водохранилища от кустарников, деревьев, и.т.д.; на водохранилищах создавать условия для развития рыбных хозяйств, так как ГЭС наносят ущерб не только сельскому хозяйству, но и рыболовному промыслу. Все гидроэлектростанции наносят колоссальный ущерб рыбному промыслу. Ранее события шли в постоянной эволюционной последовательности: весеннее половодье, ход рыбы на нерест, скатывание молоди в море. А в настоящее время гидроэлектростанции этот порядок нарушают. Половодье, называемое попуском воды, происходит среди зимы, к весне ледяной слой оседает на затопленные острова, придавливает зимующую рыбу в зимовальных ямах, нарушая биологические сроки созревания икры. А это значит, что пройдёт два года прежде чем незрелая икра рассосётся и заложится новая. Водохранилища повышают влажность воздуха, способствуют изменению ветрового режима в прибрежной зоне, атак же температурный и ледяной режим водостока. Это приводит к изменению природных условий, что сказывается на хозяйственной деятельности населения и жизни животных. Производство работ по строительству ГЭС следует проэктировать с минимальным экологическим ущербом природе. При разработке необходимо рационально выбирать карьер, месторасположение дорог и т.д. По завершения строительства должны быть проведены работы по рекультивации нарушения земель и озеленение территории. Наиболее эффективным природоохранным мероприятием является инженерная защита. Строительство дамб сокращает территорию затопления земель, сохраняя её для сельскохозяйственного использования; уменьшает площадь мелководий; сохраняет естественные природные комплексы; улучшает санитарные условия водохранилища. Если строительство дамбы экономически не оправдалось, то мелководья можно использовать для разведения птиц или других хозяйственных нужд. АЭС.Обычно, когда говорят о радиационном загрязнении, имеют в виду гамма-излучение, легко улавливаемое счетчиками Гейгера и дозиметрами на их основе. В то же время есть немало бета-излучателей, которые плохо обнаруживаются существующими массовыми приборами. Также как радиоактивный йод концентрируется в щитовидной железе, вызывая ее поражение, радиоизотопы инертных газов, в 70-е годы считавшиеся абсолютно безвредными для всего живого, накапливаются в некоторых клеточных структурах растений (хлоропластах, митохондриях и клеточных мембранах). Одним из основных выбрасываемых инертных газов является криптон-85. Количество криптона-85 в атмосфере (в основном за счет работы АЭС) увеличивается на 5 % в год. Еще один радиоактивный изотоп, не улавливаемый никакими фильтрами и в больших количествах производимый всякой АЭС - углерод-14. Есть основания предполагать, что накопление углерода-14 в атмосфере (в виде CO2) ведет к резкому замедлению роста деревьев. Сейчас в составе атмосферы количество углерода-14 увеличено на 25% по сравнению с доатомной эрой. Важной особенностью возможного воздействия АЭС на окружающую среду является необходимость демонтажа и захоронения элементов оборудования, обладающих радиоактивностью, по окончании срока службы или по другим причинам. До настоящего времени такие операции производились лишь на нескольких экспериментальных установках. При нормальной работе в окружающую среду попадают лишь немногие ядра газообразных и летучих элементов типа криптона, ксенона, йода. Расчёты показывают, что даже при увеличении мощностей атомной энергетики в 40 раз её вклад в глобальное радиоактивное загрязнение составит не более 1% от уровня естественной радиации на планете. На электростанциях с кипящими реакторами (одноконтурными) большая часть радиоактивных летучих веществ выделяется из теплоносителя в конденсаторах турбин, откуда вместе с газами радиолиза воды выбрасываются эжекторами в виде парогазовой смеси в специальные камеры, боксы или газгольдеры выдержки для первичной обработки или сжигания. Остальная часть газообразных изотопов выделяется при дезактивации растворов в баках выдержки. На электростанциях с реакторами, охлаждаемыми водой под давлением, газообразные радиоактивные отходы выделяются в баках выдержки. Газообразные и аэрозольные отходы из монтажных пространств, боксов парогенераторов и насосов, защитных кожухов оборудования, ёмкостей с жидкими отходами выводятся с помощью вентиляционных систем с соблюдением нормативов по выбросу радиоактивных веществ. Воздушные потоки из вентиляторов очищаются от большей части аэрозолей на тканевых, волокнистых, зерновых и керамических фильтрах. Перед выбросом в вентиляционную трубу воздух проходит через газовые отстойники, в которых происходит распад короткоживущих изотопов (азота, аргона, хлора и др.). Помимо выбросов, связанных радиационным загрязнением, для АЭС, как и для ТЭС, характерны выбросы теплоты, влияющие на окружающую среду. Примером может служить атомная электростанция "Вепко Сарри". Её первый блок был пущен в декабре 1972 г., а второй - в марте 1973 г. При этом температура воды у поверхности реки вблизи электростанции в 1973г. была на H4єC выше температуры в 1971г. и максимум температур наблюдался на месяц позже. Выделение тепла происходит также в атмосферу, для чего на АЭС используются т.н. градирни. Они выделяют 10-400 МДж/(мІ·ч) энергии в атмосферу. Широкое применение мощных градирен выдвигает рад новых проблем. Расход охлаждающей воды для типового блока АЭС мощностью 1100 МВт с испарительными градирнями составляет 120 тыс. т/ч (при температуре окружающей воды 14єC). При нормальном солесодержании подпиточной воды за год выделяется около 13,5 тыс. т солей, выпадающих на поверхность окружающей территории. До настоящего времени нет достоверных данных о влиянии на окружающую среду этих факторов. На АЭС предусматриваются меры для полного исключения сброса сточных вод, загрязнённых радиоактивными веществами. В водоёмы разрешается отводить строго определённое количество очищенной воды с концентрацией радионуклидов, не превышающей уровень для питьевой воды. Действительно, систематические наблюдения за воздействием АЭС на водную среду при нормальной эксплуатации не обнаруживают существенных изменений естественного радиоактивного фона. Прочие отходы хранятся в ёмкостях в жидком виде или предварительно переводятся в твёрдое состояние, что повышает безопасность хранения. Билет 15.Элементы промыш. электроники - конденсаторы. Конденсатор - это устройство для накопления заряда. Состоит из двух проводников - обкладок, разделённых диэлектриком. Обозначение на схеме: Свойство конденсатора - накапливать и удерживать электрические заряды характеризуется его емкостью. Чем больше емкость конденсатора, тем больше накопленный им заряд. Электроемкостью системы из двух проводников называется физическая величина, определяемая как отношение заряда q одного из проводников к разности потенциалов Δφ между ними: В системе СИ единица электроемкости называется фарад (Ф): Простейший конденсатор - система из двух плоских проводящих пластин, расположенных параллельно друг другу на малом по сравнению с размерами пластин расстоянии и разделенных слоем диэлектрика. Такой конденсатор называется плоским. В зависимости от применяемого диэлектрика конденсаторы бывают бумажными, слюдяными, воздушными. Используя в качестве диэлектрика вместо воздуха слюду, бумагу, керамику и другие материалы с высокой диэлектрической проницаемостью, удается при тех же размерах конденсатора увеличить в несколько раз его емкость. Для того чтобы увеличить площади электродов конденсатора, его делают обычно многослойным. Рис. 182. Плоский (а) и цилиндрический (б) конденсаторы В электротехнических установках переменного тока обычно применяют силовые конденсаторы. В них электродами служат длинные полосы из алюминиевой, свинцовой или медной фольги, разделенные несколькими слоями специальной (конденсаторной) бумаги, пропитанной нефтяными маслами или синтетическими пропитывающими жидкостями. Ленты фольги 2 и бумаги 1 сматывают в рулоны (рис. 185), сушат, пропитывают парафином и помещают в виде одной или нескольких секций в металлический или картонный корпус. Необходимое рабочее напряжение конденсатора обеспечивается последовательным, параллельным или последовательно-параллельным соединениями отдельных секций. Способы соединения конденсаторов. Конденсаторы можно соединять последовательно и параллельно. При последовательном Рис. 187. Последовательное (а) и параллельное (б) соединения конденсаторов. Применение: Конденсаторы находят применение практически во всех областях электротехники. 1.Конденсаторы (совместно с катушками индуктивности и/или резисторами) используются для построения различных цепей с частотно-зависимыми свойствами, в частности, фильтров, цепей обратной связи, колебательных контуров и т. п. 2.При быстром разряде конденсатора можно получить импульс большой мощности, например, в фотовспышках, электромагнитных ускорителях,импульсных лазерах с оптической накачкой, генераторах Маркса, (ГИН; ГИТ), генераторах Кокрофта-Уолтона и т. п. 3.Так как конденсатор способен длительное время сохранять заряд, то его можно использовать в качестве элемента памяти или устройства хранения электрической энергии. 4.Измерителя уровня жидкости. Непроводящая жидкость заполняет пространство между обкладками конденсатора, и ёмкость конденсатора меняется в зависимости от уровня 5.Аккумуляторов электрической энергии. В этом случае на обкладках конденсатора должно быть достаточно постоянное значения напряжения и тока разряда. При этом сам разряд должен быть значительным по времени. В настоящее время идут опытные разработки электромобилей и гибридов с применением конденсаторов. Так же существуют некоторые модели трамваев в которых конденсаторы применяются для питания тяговых электродвигателей при движении по обесточенным участкам. Билет 16.Диэлектрики. Диэлектрики (изоляторы) - вещества, которые плохо проводят или совсем не проводят электрический ток. К диэлектрикам относят воздух, некоторые газы, стекло, пластмассы, различные смолы, многие виды резины. В таких телах нет свободных электрически заряженных частиц, способных перемещаться в теле под действием внешнего электрического поля. Вещества, не содержащие свободных электрически заряженных частиц, называют диэлектриками или изоляторами. Виды: 1.Твёрдые (стекло, керамика, пластмасса, резина и др.) 2.Жидкие (трансформаторное масло, которым заливают силовые трансформаторы, из всех жидких электроизоляционных материалов находит наибольшее применение в электротехнике;Конденсаторное масло служит для пропитки бумажных конденсаторов, в особенности силовых, предназначенных для компенсации индуктивного сдвига фаз. При пропитке бумажного диэлектрика повышается как его диэлектрическая проницаемость, так и электрическая прочность; то и другое дает возможность уменьшить габариты, массу и стоимость конденсатора при заданных рабочем напряжении, частоте и емкости; Кабельные масла используются в производстве силовых электрических кабелей; пропитывая бумажную изоляцию этих кабелей, они повышают ее электрическую прочность, а также способствуют отводу тепла потерь. Кабельные масла бывают различных типов. Конденсаторное масло сходно с трансформаторным, но требует особо тщательной очистки адсорбентами. 3.Газообразные (воздух, который в силу своей всеобщей распространенности даже помимо нашей воли часто входит в состав электрических устройств и играет в них роль электрической изоляции, дополнительной к твердым или жидким электроизоляционным материалам. В отдельных частях электрических установок, например на участках воздушных линий электропередачи между опорами, воздух образует единственную изоляцию между голыми проводами линии. При недостаточно тщательно проведенной пропитке изоляции электрических машин, кабелей, конденсаторов в ней могут оставаться воздушные включения, часто весьма нежелательные, так как они при высоком рабочем напряжении изоляции могут стать очагами образования ионизации, азот). Свойства: 1.Электрические - электропроводность(Любой радиотехнический материал - проводник, полупроводник или диэлектрик - проводит электрический ток. Но в диэлектриках протекают токи очень малой величины, если даже они находятся под воздействием большого напряжения (500 В и выше).Электрический ток в диэлектриках - это направленное движение электронов и ионов: положительных и (или) отрицательных ионов). 2.Тепловые (Нагревостойкость - способность электроизоляционных материалов и изделий без вреда для них выдерживать воздействие высокой температуры и резких смен температуры. Определяют по температуре, при которой наблюдается существенное изменение механических и электрических свойств, например, в органических диэлектриках начинается деформация растяжения или изгиба под нагрузкой. Теплопроводность - процесс передачи тепла в материале). 3.Влажностные (Влагостойкость - это надежность эксплуатации изоляции при нахождении ее в атмосфере водяного пара близкого к насыщению. Влагостойкость оценивают по изменению электрических, механических и других физических свойств после нахождения материала в атмосфере с повышенной и высокой влажностью; по влаго- и водопроницаемости; по влаго- и водопоглощаемости. Влагопроницаемость - способность материала пропускать пары влаги при наличии разности относительных влажностей воздуха с двух сторон материала. Влагопоглощаемость - способность материала сорбировать воду при длительном нахождении во влажной атмосфере близкой к состоянию насыщения. Водопоглощаемость - способность материала сорбировать воду при длительном погружении его в воду. Тропикостойкость и тропикализация оборудования - защита электрооборудования от влаги, плесени, грызунов). Особый класс - Твердеющие диэлектрики - материалы, которые в исходном состоянии являются жидкостями, а в процессе изготовления изоляции - твердеют (лаки, эмали, компаунды). Билет 17.Типы источников света. Источник света - любой объект, излучающий энергию в световом спектре. Источники света делятся на: 1. Тепловые (лампы накаливания, инфракрасные нагреватели и др.) 2. Газоразрядные (люминесцентные лампы и др.) Важной характеристикой является срок службы, который измеряется в часах (от 200 до 20 000 ч). Рассмотрим конструкцию некоторых источников. 1. Лампы накаливания. Ла́мпа нака́ливания - электрический источник света, в котором тело накала (тугоплавкий проводник), помещённое в прозрачный вакуумированный или заполненный инертным газом сосуд, нагревается до высокой температуры за счёт протекания через него электрического тока, в результате чего излучает в широком спектральном диапазоне, в том числе видимый свет. В качестве тела накала в настоящее время используется в основном спираль из сплавов на основе вольфрама. Конструкция современной лампы. На схеме: 1 - колба; 2 - полость колбы (вакуумированная или наполненная газом); 3 - тело накала; 4, 5 - электроды (токовые вводы); 6 - крючки-держатели тела накала; 7 - ножка лампы; 8 - внешнее звено токоввода, предохранитель; 9 - корпус цоколя; 10 - изолятор цоколя (стекло); 11 - контакт донышка цоколя. Преимущества и недостатки ламп накаливания Преимущества: * налаженность в массовом производстве * малая стоимость * небольшие размеры * отсутствие пускорегулирующей аппаратуры * быстрый выход на рабочий режим * невысокая чувствительность к сбоям в питании и скачкам напряжения * отсутствие токсичных компонентов и как следствие отсутствие необходимости в инфраструктуре по сбору и утилизации * возможность работы на любом роде тока * возможность изготовления ламп на самое разное напряжение (от долей вольта до сотен вольт) * отсутствие мерцания при работе на переменном токе (важно на предприятиях). * отсутствие гудения при работе на переменном токе * непрерывный спектр излучения * приятный и привычный в быту спектр * не боятся низкой и повышенной температуры окружающей среды, устойчивы к конденсату Недостатки: * низкая световая отдача * относительно малый срок службы * хрупкость, чувствительность к удару и вибрации * бросок тока при включении (примерно десятикратный) * при термоударе или разрыве нити под напряжением возможен взрыв баллона * резкая зависимость световой отдачи и срока службы от напряжения * лампы накаливания представляют пожарную опасность. Через 30 минут после включения ламп накаливания температура наружной поверхности достигает в зависимости от мощности следующих величин: 25 Вт - 100 °C, 40 Вт - 145 °C, 75 Вт - 250 °C, 100 Вт - 290 °C, 200 Вт - 330 °C. При соприкосновении ламп с текстильными материалами их колба нагревается ещё сильнее. Солома, касающаяся поверхности лампы мощностью 60 Вт, вспыхивает примерно через 67 минут. 2.Люминесцентные лампы. Достоинства и недостатки. К достоинствам люминесцентных ламп относятся высокая световая отдача (до 77 лм/Вт) и большая долговечность. Недостатки - высокая начальная стоимость лампы и светильника, шум дросселя стартера и мерцание. Хотя перечень недостатков обширнее, достоинства столь велики, что уже к 1952 лампы накаливания в США были вытеснены люминесцентными лампами в качестве основного электрического источника света. Билет 18.Предохранители, стабилизаторы. Предохранители-электрический аппарат, выполняющий защитную функцию (защищает электрич. цепь и её элементы от перегрева и возгорания при протекании тока высокой силы). Виды: 1.Плавкий предохранитель - компонент силовой электроники одноразового действия, выполняющий защитную функцию. В электрической цепи плавкий предохранитель является слабым участком электрической цепи, сгорающий в аварийном режиме, тем самым разрывая цепь и предотвращая последующее разрушение высокойтемпературой. Предохранители с плавкими вставками состоят из пустотелого керамического корпуса с резьбой на цоколе и сменной трубчатой вставкой, в которую впаяна тонкая проволочка. Автоматические предохранители и автоматические выключатели содержат электромагнитный расцепитель, защищающий сеть от коротких замыканий, и биметаллический расцепитель от длительных перегрузок по току. Недостатки 1.Возможность использования только один раз. 2.Большим недостатком плавких предохранителей является конструкция, дающая возможность шунтирования, то есть использования "жучков", приводящих к пожарам. 3.В цепях трёхфазных электродвигателей при сгорании одного предохранителя инициируется пропадание одной фазы, что может привести к выходу из строя электродвигателя (рекомендуется использовать реле контроля фаз). 4.Возможность необоснованной замены на предохранитель номиналом выше. 5.Возможный перекос фаз в трёхфазных электроцепях при больших токах. Преимущества 1.В асимметричных трёхфазных цепях при аварии на одной фазе, питание пропадёт только на одной фазе, а остальные две фазы продолжат дальше снабжать нагрузку (не рекомендуется такое практиковать при больших токах, так как это может привести к перекосу фаз) 2.Из-за более простой конструкции чем у автомата защиты, почти исключена возможность т. н. "поломки механизма" - в случае аварийной ситуации предохранитель полноценно обесточит цепь. 2. Автоматический предохранитель Основная статья: Автоматический выключатель Устройство автоматического предохранителя 1 - тумблерный вкл/выключатель 2 - механический привод 3 - контактная система 4 - разъёмы (2 шт) 5 - тепловой расцепитель 6 - калибровочный винт 7 - электромагнитный расцепитель 8 - дугогасительная камера Автоматический предохранитель (правильное название: Автоматический выключатель, также называется "автомат защиты", "защитный автомат" или же просто "автомат") состоит из диэлектрического корпуса, внутри которого располагаются подвижный и неподвижный контакты. Подвижный контакт подпружинен, пружина обеспечивает усилие для быстрого расцепления контактов. Механизм расцепления приводится в действие одним из двух расцепителей: тепловым или электромагнитным. Применение: предохранители используются в приложениях, где возможны перегрузки: для защиты трансформаторов, двигателей, источников питания постоянного тока, схем освещения, контакторов, реле и другого электрооборудования. Стабилизаторы - преобразователь электрической энергии, позволяющий получить на выходе напряжение, находящееся в заданных пределах при значительно больших колебаниях входного напряжения и сопротивления нагрузки. Виды стабилизаторов: 1. Газоразрядный стабилизатор (стабилитрон) представляет собою лампу с двумя холодными электродами, заполненную аргоном или неоном. При определенном напряжении на электродах стабилитрона в лампе возникает тлеющий разряд, и часть катода начинает светиться. При увеличении напряжения площадь свечения возрастает, сопротивление лампы падает и ток, проходящий через нее, увеличивается. Допустимые пределы изменения входного напряжения зависят от допустимых пределов изменения тока в стабилитроне, величину которых указывают в паспорте. 2. Кремниевый Билет 19. Генератор постоянного тока. Генератор постоянного тока преобразует механическую энергию в электрическую. Якорь генератора приводится во вращение каким-либо двигателем, в качестве которого могут быть использованы электрические двигатели внутреннего сгорания и т.д. Генераторы постоянного тока находят применение в тех отраслях промышленности, где по условиям производства необходим или является предпочтительным постоянный ток (на предприятиях металлургической и электролизной промышленности, на транспорте, на судах и др.). Используются они и на электростанциях в качестве возбудителей синхронных генераторов и источников постоянного тока. В последнее время в связи с развитием полупроводниковой техники для получения постоянного тока часто применяются выпрямительные установки, но несмотря на это генераторы постоянного тока продолжают находить широкое применение. Генераторы постоянного тока выпускаются на мощности от нескольких киловатт до 10 000 кВт. Якорь имеет форму цилиндра и набирается из отдельных штампованных листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм. Листы изолированы друг от друга слоем лака или тонкой бумаги. Впадины, выштампованные по окружности каждого листа, при сборке якоря и сжатии листов образуют пазы, куда укладываются изолированные проводники обмотки якоря. На валу якоря укрепляется коллектор, состоящий из отделы ных медных пластин, припаянных к определенным местам обмотки якоря. Пластины коллектора изолированы друг от друга миканитом. Коллектор служит для выпрямления тока и отвода его при помощи неподвижных щеток во внешнюю сеть (см. дальше). Электромагниты генератора постоянного тока состоят из стальных полюсных сердечников, привернутых болтами к станине. Станина генератора отливается из стали. У машин очень малой мощности станина отливается вместе с полюсными сердечниками. В остальных случаях сердечники полюсов набираются из отдельных листов электротехнической стали. На сердечники надеваются катушки, изготовленные из медной изолированной проволоки. Пропущенный через обмотку возбуждения (электромагнитов) постоянный ток создает магнитный поток полюсов. Для лучшего распределения магнитного потока в воздушном зазоре к ярму прикрепляют полюсы с наконечниками, собранные из отдельных стальных листов. Внешняя цепь соединяется с цепью якоря машины постоянного тока при помощи щеток, укрепленных в щеткодержателях, которые располагаются на щеточных болтах траверсы. Болты изолируются от траверсы при помощи изолирующих втулок и шайб. При вращении якоря обмотка его пересекает магнитные линии полюсов. По закону электромагнитной индукции. Билет 20. Проблемы и перспективы производства электроэнергии. Одним из основных факторов, которые обусловили возможность достижения человечеством его нынешнего уровня техники и технологий, стало открытие электричества, и основных способов его получения. Электроэнергию сегодня используют повсеместно: жилые дома, загородная недвижимость, промышленные предприятия, автомобили, самолеты и так далее. Однако столь высокая зависимость от электричества способна в ближайшем будущем стать одной из самых больших проблем общества, так как запасы горючих ископаемых и материалов неуклонно истощаются, а вред, наносимый здоровью людей и экологии атомными и тепловыми электростанциями огромен. Поэтому практически каждый человек, который приобретает участок под строительство коттеджа или собственный дом, старается выбрать место как можно дальше от промышленных объектов или электростанций. Все это стало причиной активных поисков альтернативных источников электроэнергии, которые бы позволяли обеспечить электричеством всех его потребителей, и в тоже время обеспечивали бы если и не полную экологическую чистоту производства, то хотя бы минимальный уровень наносимого окружающей среде урона. Наиболее популярными сегодня альтернативными источниками электричества являются использование силы воды - гидроэлектростанциями, а также энергии солнца и ветра. Однако лишь ГЭС способны дать относительно достаточное количество электроэнергии, поскольку ветрогенераторы занимают слишком большую площадь, а солнечные батареи в пасмурный день бесполезны. Его суть заключается в том, что на ряде островов следует построить несколько низменных бассейнов, установить ветрогенераторы, панели солнечных батарей и возвести несколько гидроэлектростанций. Получаемая от ветра и солнца электроэнергия будет использована для того, чтобы из этих бассейнов выкачивалась вода, и затем снова заполняла их, проходя через лопасти гидротурбин ГЭС. Разница температур и давления над водой и сушей позволит обеспечить стабильный ветер, и таким образом получение энергии практически полностью перестанет зависеть от природы. Достоинство такого способа добычи электроэнергии в том, что не нарушается экология, а коэффициент полезного действия каждого цикла может превышать 75%. Перспективы развития энергетики Возможность энергетики народного хозяйства упорно возрастает. Она возникает вследствие концентрации мощностей в линиях электропередачи и на электростанциях, централизации электроснабжения, экономному и комплексному применению энергетических ресурсов, использованию, а также разработке новейших источников энергии. Вопреки опережающему развитию энергетики формируется неплохое основание в прогрессе во всех сферах промышленности, транспорта, строительства, сельского хозяйства, и конечно же в области роста культурного уровня и достатка людей. Однако, растущая потребность в разных видах энергии призывает к реализации немалых мероприятий по увеличению эффективности работы энергетических установок и предприятий, а также поиску путей применения и образования новых источников энергии. Главы государств выказывают немалую заботу о своевременном вводе в действие больших энергетических объектов, более результативного использования наличествующих электростанций, ускорении сооружения линий электропередачи, а также бесперебойном обеспечении энергией населения страны и народного хозяйства. Для более рационального применения энергетических ресурсов понижают долю нефти как топлива, заменяя её углём и газом, невероятно стремительно развивается атомная энергетика, идёт поиск принципиально новейших источников энергии. В настоящее время в нашей стране и странах ближнего зарубежья достигли высокого уровня развития все сферы энергетики - ветроэнергетика, электроэнергетика, гидроэнергетика, теплоэнергетика, ядерная и атомная энергетика. Техники, инженеры, ученые, а также передовые рабочие ведут разработки и изучения новейших методов приобретения и применения энергии. На основе открытий в области ядерной физики родилась атомная энергетика. Появление новейшей, перспективной области народного хозяйства - ядерной энергетики - было ознаменовано в 1951 г. 27 июня запуском первой в мире атомной электростанции мощностью 5 тыс. кВт, возведенной в Обнинске. За истечением времени в разных странах было включено в действие более ста атомных электростанций совместной мощностью около 40 млн. кВт. Также начали действовать среди них Кольская и Ленинградская атомные электростанции, и другие. Затем велась постройка ещё ряда атомных электростанций. Благодаря использованию атомной энергии, по мнению ведущих специалистов, в перспективе будет работать половина всех электростанций. К формированию новых типов реакторов на быстрых нейтронах привело развитие техники применения ядерного деления. В этих реакторах кроме производства электроэнергии, также исполняется воспроизводство ядерного горючего. Атомные электростанции делает более экономичными строительство реакторов на быстрых нейтронах. Ученых навели изучения свойств атомных ядер на открытие технологии приобретения ядерной энергии, в образе которого присутствует синтез лёгких элементов. К примеру, в слиянии ядер изотопов водорода (трития и дейтерия) создастся ядро атома гелия и от этого выдается колоссальная энергия. Тем не менее, определенные трудности лежат на пути промышленного применения энергии ядерного синтеза: надобна высокая температура (до 100 млн. °С); необходимость реализовать управление процессом ядерного синтеза. Ученые разных стран занимаются этими проблемами. Ещё одно улучшение процесса производства на тепловых электростанциях электроэнергии определяется внесением бинарных энергетических агрегатов. К примеру, теплота, выделяющаяся на момент сгорания топлива, в ртутно-водяных энергетических установках подаётся парам ртути, которые в свою очередь делают полезно-необходимую работу в ртутной турбине. Далее пары ртути определяются в конденсатор-испаритель и оставшуюся всю энергию дают пару, проводящему работу в пароводяной турбине. Наша страна достигла гигантских успехов в развитии гидроэнергетики. Следующие улучшения гидроэнергетической техники сориентировано на разработку конструкций так сказать ещё более мощных гидротурбин, а также увеличение их полезного действия, целесообразное применение энергии воды и конечно уменьшение затрат на постройки гидротехнических сооружений. Немалая внимательность отводится комплексному применению гидроэнергетических ресурсов с итогом получения электроэнергии, исполнения работ по ирригации земель, в создании условий эффективности рыбоводства, с его увеличением, с обязательным использованием мер в охране окружающей среды. Перспективна и работа над новыми гидроресурсами - энергии отливов и приливов. В ходе преобразования теплоты в механическую энергию, а после механической энергии в электрическую проходят немалые потери энергии. Вследствие чего более экономный перспективный путь получение электрической энергии производится путем прямого преобразования теплоты в электрическую энергию. Это воплощается в действительность в магнито-гидродинамических генераторах, термоэлектронных и термоэлектрических элементах. На момент высоких температур совершается ионизация газов, кое-какие газы в это время превращаются в плазму. Если же пропустить плазму при большой скорости в тесно-ограниченном канале внутри полюсов магнита, то на стенках противоположных каналу появится электрическое напряжение. Этим самым, получается магнито-гидродинамический генератор. Производятся мощные такие генераторы, но время их промышленного применения стоит рад решений проблем в создании не дорогих материалов, и выдачи сильных магнитных полей. Так же прогрессивны методы получения электроэнергии за счёт прямого преобразования энергии химических связей. Аккумуляторы и гальванические элементы, где осуществляется такое преобразование, используют давно. Тем не менее, их не применяют с целью энергетических установок, оттого, что они не обеспечивают необходимое непрерывное получение электроэнергии и располагают слишком ограниченным запасом хим-горючего. В этом отношении более прогрессивными являются топливные элементы как значимые части электрохимических генераторов. Электрическая энергия в топливном элементе образуется за счёт окислителя в присутствии катализатора и окислительно-восстановительной реакции топлива. К примеру, в качестве катализатора может быть серебро, платина, в качестве окислителя кислород, в качестве топлива водород; тогда выходит кислородно-водородный топливный элемент. Резерв химического горючего в кислородно-водородных топливных элементах постоянно пополняется: металлические пластины помещены в растворе электролита, пропускающие в свою очередь водород и кислород; реакция соединения водорода с кислородом происходит в этом растворе, впоследствии чего на пластинах появляется электрическое напряжение. Ученые продолжают работать над дальнейшим совершенствованием: сменой водорода природным газом, увеличением мощности элементов. Применение полупроводниковых материалов в термоэлектрической технологии получения электроэнергии является перспективным в энергетических целях, преобразование солнечной энергии в электроэнергию. Поиск новых источников энергии продолжают осуществлять инженеры и ученые, более предоставляющих и эффективных методов её получения, употребления и передачи. Билет 21.Альтернативные источники электрической энергии. Альтернати́вная энерге́тика - совокупность перспективных способов получения энергии, которые распространены не так широко, как традиционные, однако представляют интерес из-за выгодности их использования и, как правило, низком риске причинения вреда окружающей среде. 1.Ветряная электростанция - несколько ветрогенераторов, собранных в одном или нескольких местах. Крупные ветряные электростанции могут состоять из 100 и более ветрогенераторов. Иногда ветряные электростанции называют ветряными фермами. Исследование скорости ветра Ветряные электростанции строят в местах с высокой средней скоростью ветра - от 4,5 м/с и выше. Предварительно проводят исследование потенциала местности. Анемометры устанавливают на высоте от 30 до 100 метров, и в течение одного-двух лет собирают информацию о скорости и направлении ветра. Полученные сведения могут объединяться в карты доступности энергии ветра. Такие карты (и специальное программное обеспечение) позволяют потенциальным инвесторам оценить скорость окупаемости проекта. Обычные метеорологические сведения не подходят для строительства ветряных электростанций: эти сведения о скоростях ветра собирались на уровне земли (до 10 метров) и в черте городов, или в аэропортах. Во многих странах карты ветров для ветроэнергетики создаются государственными структурами, или с государственной помощью. Например, в Канаде Министерство развития и Министерство Природных ресурсов создали Атлас ветров Канады и WEST (Wind Energy Simulation Toolkit) - компьютерную модель, позволяющую планировать установку ветрогенераторов в любой местности Канады. В 2005 году Программа Развития ООН создала карту ветров для 19 развивающихся стран. Высота Скорость ветра возрастает с высотой. Поэтому ветряные электростанции строят на вершинах холмов или возвышенностей, а генераторы устанавливают на башнях высотой 30-60 метров. Принимаются во внимание предметы, способные влиять на ветер: деревья, крупные здания и т. д. Экологический эффект При строительстве ветряных электростанций учитывается влияние ветрогенераторов на окружающую среду. Законы, принятые в Великобритании, Германии, Нидерландах и Дании, ограничивают уровень шума от работающей ветряной энергетической установки до 45 дБ в дневное время и до 35 дБ ночью. Минимальное расстояние от установки до жилых домов - 300 м. Современные ветряные электростанции прекращают работу во время сезонного перелёта птиц. 2.Солнечная электростанция - инженерное сооружение, служащее преобразованию солнечной радиации в электрическую энергию. Способы преобразования солнечной радиации различны и зависят от конструкции электростанции. Данные электростанции основаны на принципе получения водяного пара с использованием солнечной радиации. В центре станции стоит башня высотой от 18 до 24 метров (в зависимости от мощности и некоторых других параметров высота может быть больше либо меньше), на вершине которой находится резервуар с водой. Этот резервуар покрашен в чёрный цвет для поглощения теплового излучения. Также в этой башне находится насосная группа, доставляющая пар на турбогенератор, который находится вне башни. По кругу от башни на некотором расстоянии располагаются гелиостаты. Гелиостат - зеркало площадью в несколько квадратных метров, закреплённое на опоре и подключённое к общей системе позиционирования. То есть, в зависимости от положения солнца, зеркало будет менять свою ориентацию в пространстве. Основная и самая трудная задача - это позиционирование всех зеркал станции так, чтобы в любой момент времени все отраженные лучи от них попали на резервуар. В ясную солнечную погоду температура в резервуаре может достигать 700 градусов. Такие температурные параметры используются на большинстве традиционных тепловых электростанций, поэтому для получения энергии используются стандартные турбины. Фактически на станциях такого типа можно получить сравнительно большой КПД (около 20 %) и высокие мощности. <Солнечная башня, Севилья, Испания. Построена в 2007 году. На возобновляемые (альтернативные) источники энергии приходится всего около 5 % мировой выработки электроэнергии в 2010г.(без ГЭС). Речь идет прежде всего о геотермальных электростанциях (ГеоТЭС), которые вырабатывают немалую часть электроэнергии в странах Центральной Америки, на Филиппинах, в Исландии; Исландия также являет собой пример страны, где термальные воды широко используются для обогрева, отопления. Приливные электростанции (ПЭС) пока имеются лишь в нескольких странах - Франции, Великобритании, Канаде, России, Индии, Китае. Солнечные электростанции (СЭС) работают более чем в 30 странах. В последнее время многие страны расширяют использование ветроэнергетических установок (ВЭУ). Больше всего их в странах Западной Европы (Дания, ФРГ, Великобритания, Нидерланды), в США, в Индии, Китае. Дания получает 25 % энергии из ветра В качестве топлива в Бразилии и других странах все чаще используют этиловый спирт. Перспективы использования возобновляемых источников энергии связаны с их экологической чистотой, низкой стоимостью эксплуатации и ожидаемым топливным дефицитом в традиционной энергетике. По оценкам Европейской комиссии к 2020 году в странах Евросоюза в индустрии возобновляемой энергетики будет создано 2,8 миллионов рабочих мест. Индустрия возобновляемой энергетики будет создавать 1,1 % ВВП. Россия может получать 10 % энергии из ветра По сравнению с США и странами ЕС использование возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в России находится на низком уровне. Сложившуюся ситуацию можно объяснить доступностью традиционных ископаемых энергоносителей, а также слабой озабоченностью экологической обстановкой в стране властей, бизнеса и населения. Один из основных барьеров для строительства крупных электростанций на ВИЭ - отсутствие положения о стимулирующем тарифе, по которому государство покупало бы электроэнергию, производимую на основе ВИЭ. Билет 22. Генератор постоянного тока. Генератор постоянного тока преобразует механическую энергию в электрическую. Принцип действия. Якорь генератора приводится во вращение каким-либо двигателем, в качестве которого могут быть использованы электрические двигатели внутреннего сгорания и т.д. Генераторы постоянного тока находят применение в тех отраслях промышленности, где по условиям производства необходим или является предпочтительным постоянный ток (на предприятиях металлургической и электролизной промышленности, на транспорте, на судах и др.). Используются они и на электростанциях в качестве возбудителей синхронных генераторов и источников постоянного тока. В последнее время в связи с развитием полупроводниковой техники для получения постоянного тока часто применяются выпрямительные установки, но несмотря на это генераторы постоянного тока продолжают находить широкое применение. Генераторы постоянного тока выпускаются на мощности от нескольких киловатт до 10 000 кВт. Якорь имеет форму цилиндра и набирается из отдельных штампованных листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм. Листы изолированы друг от друга слоем лака или тонкой бумаги. Впадины, выштампованные по окружности каждого листа, при сборке якоря и сжатии листов образуют пазы, куда укладываются изолированные проводники обмотки якоря. На валу якоря укрепляется коллектор, состоящий из отдельных медных пластин, припаянных к определенным местам обмотки якоря. Пластины коллектора изолированы друг от друга миканитом. Коллектор служит для выпрямления тока и отвода его при помощи неподвижных щеток во внешнюю сеть (см. дальше). Электромагниты генератора постоянного тока состоят из стальных полюсных сердечников, привернутых болтами к станине. Станина генератора отливается из стали. У машин очень малой мощности станина отливается вместе с полюсными сердечниками. В остальных случаях сердечники полюсов набираются из отдельных листов электротехнической стали. На сердечники надеваются катушки, изготовленные из медной изолированной проволоки. Пропущенный через обмотку возбуждения (электромагнитов) постоянный ток создает магнитный поток полюсов. Для лучшего распределения магнитного потока в воздушном зазоре к ярму прикрепляют полюсы с наконечниками, собранные из отдельных стальных листов. Внешняя цепь соединяется с цепью якоря машины постоянного тока при помощи щеток, укрепленных в щеткодержателях, которые располагаются на щеточных болтах траверсы. Болты изолируются от траверсы при помощи изолирующих втулок и шайб. При вращении якоря обмотка его пересекает магнитные линии полюсов. По закону электромагнитной индукции. ротор (якорь) статор Билет 23.Электроизоляционные материалы. Электроизоляционные материалы или диэлектрики - это материалы, которые не проводят электрический ток. В настоящее время человечество использует в качестве диэлектриков различные жидкие, твердые и газообразные материалы (см. Билет.16), которые кардинально отличаются друг от друга и все же служат одной и той же цели. Простейшим газообразным изолятором является воздух, который характеризуется нормальной температурой и атмосферным давлением. Самыми распространенными твердыми диэлектриками являются: стекло, фарфор, различные пластики, резина, а также кварц. Лине́йный изоля́тор - устройство для подвешивания и изоляции проводов и кабелей на опорах воздушной линии электропередачи (ВЛ). По материалу применяемого диэлектрика изоляторы делятся на фарфоровые, стеклянные и полимерные. Самыми распространенными изоляторами, в настоящее время, являются фарфоровые и стеклянные, причем изоляторов из закаленного стекла в настоящее время выпускают больше, чем фарфоровых. Это объясняется тем, что изоляторы из закаленного стекла имеют ряд преимуществ перед фарфоровыми: технологический процесс их изготовления может быть полностью автоматизирован и механизирован; прозрачность стекла позволяет легко обнаружить при внешнем осмотре мелкие трещины и различные внутренние дефекты; применение стеклянных изоляторов позволяет отказаться от проведения в процессе эксплуатации периодических профилактических испытаний гирлянд под напряжением, так как каждое повреждение закаленного стекла приводит к разрушению изолирующей тарелки, которое легко обнаружить при обходе линии электропередачи эксплуатационным персоналом. НО: основными недостатками стеклянных изоляторов являются ненадежная транспортировка, недостаточная антивандальная устойчивость и низкая ударопрочность. Причем ударопрочность стеклянных изоляторов повысить практически невозможно. Изолента используются для электрической изоляции проводов, деталей и соединений, находящихся под напряжением. Применяются, как в промышленности, так и в быту. Изоляционные ленты изготавливаются из мягкого поливинилхлорида (ПВХ) с нанесённым на одну сторону клеевым слоем на каучуковой основе. Хорошая изоляция при высоких напряжениях (до 5кВ), высокая устойчивость к температурным изменениям (от -20 °С до +40 °С), высокая огнестойкость. Билет 24.Электротехнические материалы. Электротехнические материалы - это те материалы, которые предопределены для действия в магнитных и электрических полях. То есть электротехнические материалы являются совокупностью магнитных, проводниковых, полупроводниковых и электроизоляционных материалов. Также к электротехническим материалам можно определить и такую электротехническую продукцию как конденсаторы, трансформаторы, электроизоляторы, кабеля и т.п. Проходя в ногу со временем необходимо понимать, что электротехнические материалы это основной ключ в получении современной электротехники. Как правило, качественные материалы определяют долговечность и надёжность любого типа электрических аппаратов, машин, установок и т.д. Магнитные материалы непосредственно имеют главное место в электротехнике, так как свойствами магнитных материалов определяются потери и получение энергии. Далее идут материалы полупроводникового типа (кремний, германий, селен), которые лежат в основе изготовления полупроводниковых приборов (платы, микросхемы, транзисторы и др.). Тем не менее, стоит отметить для получения необходимого электрооборудования с такими качествами как надёжность, прочность, долговечность, нужно разумно использовать любой электротехнический материал. Конечно же, для этого потребуются знание характеристик и свойств электротехнических материалов как физических, так и химических, что далее будет описано в данном разделе. Проводниковые материалы Проводниковым материалом считаются в основном металлы, а также различного вида сплавы из них. Так скажем чистые металлы, то есть металлы без примесей, как правило, обладают малым удельным сопротивлением. Однако ртуть обладает довольно высоким удельным сопротивлением и является исключением. Различного типа сплавы имеют высокое удельное сопротивление. Их применение осуществляется в виде ленточного и проволочного материала. Металлы без примесей используются в производстве кабелей, монтажных и обмоточных проводов, и т.п. Электроизоляционные материалы Электроизоляционные материалы обладают очень большим электрическим сопротивлением. При помощи электроизоляционных материалов осуществляют изоляцию, их ещё называют диэлектриками. Диэлектрик необходим для препятствия протекания электричества между токоведущими частями, неся в себе разный электрический потенциал, а также для защиты от короткого замыкания. Такой материал как диэлектрики делятся по химическому составу на два типа: органические и неорганические. Для всех органических диэлектриков главным элементом на молекулярном уровне является углерод. В диэлектриках неорганического типа углерод не находится. Электроизоляционные лаки и эмали Лак, по своей сути, это раствор для образования плёночно защитного вещества. Его задача заключается в создании защитной лаковой плёнки, способствует этому его физико-химический процесс. Разделяются электроизоляционные лаки на три типа: клеящие, пропиточные и покровные. Электроизоляционные компаунды Изоляционные составы - компаунды, имеют высокие электроизоляционные свойства. Сам состав во время применения бывает жидкий, а после отвердевает и становится более устойчивым. Однако в составе компаундов не находится растворителей и они делятся на несколько типов - одними из них являются заливочный и пропиточный тип. Пропиточные компаунды используют в пропитке обмоток трансформаторов, электрических аппаратов и машин. Заливочные применяют для заливки полостей с целью герметизации в электромашинах и т.п. См. предмет "Электроматериаловедение" 1 курс. Билет 25. Производство, передача и распределение электрической энергии. Электричество, потребляемое в жилых домах, учреждениях и на заводах, вырабатывается на электростанциях, большинство из них работает на угле или природном газе, используя мазут в качестве резервного топлива. Некоторые электростанции работают на основе ядерной энергии или используют энергию воды, низвергающейся с высоких плотин. В России в 2002 году теплоэлектростанциями выработано 65,6 % электроэнергии, на долю гидроэлектростанций и атомных станций пришлось 18,4 % и 16 % соответственно. (см. Билет 13,14) Необходимость Передачи электроэнергии на расстояние обусловлена тем, что электроэнергия вырабатывается крупными электростанциями с мощными агрегатами, а потребляется сравнительно маломощными электроприёмниками, распределёнными на значительной территории. Тенденция к концентрации мощностей объясняется тем, что с их ростом снижаются относительные затраты на сооружение электростанций и уменьшается стоимость вырабатываемой электроэнергии. Размещение мощных электростанций производится с учётом целого ряда факторов, таких, например, как наличие энергоресурсов, их вид, запасы и возможности транспортировки, природные условия, возможность работы в составе единой энергосистемы и т.п. Часто такие электростанции оказываются существенно удалёнными от основных центров потребления электроэнергии. От эффективности Передачи электроэнергии на расстояние зависит работа единых электроэнергетических систем, охватывающих обширные территории. Передача электроэнергии по воздуху на неограниченные расстояния является давней мечтой человечества. В настоящее время используют воздушные линии электропередач (ВЛ или ВЛЭП) и подземные (подводные) кабельные линии (КЛ). У каждого из двух способов передачи электроэнергии есть свои достоинcтва и недостатки. У ВЛ основным достоинством является относительная дешевизна строительства и хорошая ремонтопригодность. Недостатками ВЛЭП являются широкая полоса отчуждения, уязвимость для внешних воздействий и внешняя непривлекательность. У КЛ основным достоинством является отсутствие вредного воздействия на людей. Несмотря на высокую стоимость передавать электроэнергию по кабелю в земле часто бывает предпочтительно, так как опоры ЛЭП громоздки, а провода под напряжением излучают вредное электромагнитное излучение. Строительство ВЛ в черте города вообще практически невозможно из-за высокой стоимости земли и плотности застройки. Для снабжения электричеством отдаленных территорий предпочтительно использовать воздушные линии, а для снабжения электроэнергией объектов внутри границ населенных пунктов лучше использовать кабельные линии в земле. Электроэнергия должна быть безопасной! Энергетическая система (энергосистема) представляет собой совокупность электростанций, линий электропередачи, подстанций и тепловых сетей, связанных в одно целое общностью режима и непрерывностью процесса производства, преобразования и распределения электрической и тепловой энергии при общем управлении этим режимом. Частью энергетической системы является электрическая система, представляющая собой совокупность электроустановок электрических станций и электрических сетей энергосистемы. Электрическая сеть - это совокупность электроустановок для передачи и распределения электрической энергии, состоящая из подстанций, распределительных устройств, токопроводов, воздушных и кабельных линий электропередачи, работающих на определенной территории. Электроприемник - аппарат, агрегат, механизм, предназначенный для преобразования электрической энергии в другой вид энергии. Потребитель электроэнергии - один или группа электроприемников, объединенных технологическим процессом и размещающихся на определенной территории. Электроустановки, в которых производится, преобразуется, распределяется и потребляется электроэнергия, делятся в зависимости от рабочего напряжения на электроустановки напряжением до 1000 и выше 1000 В. ЖЕЛАЮ УСПЕХОВ НА ЭКЗАМЕНАХ!!!
n1.docx
1Переменный синусоидальный ток . 220В, 50Гц.
Преимущества: простота преобразования в другое напряжение, простота преобразования электрической энергии в механическую.
Преимущества синусоидального: при преобразовании получается тоже синусоидальный ток, проще преобразовывать в механическую энергию.
Почему 50Гц: если меньше, то увеличиваются размеры трансформатора, больше – больше потери при преобразовании.
i = I m sin ( ?t + ? i ), i - мгновенное значение тока;
I m – амплитудное значение; ( ?t + ? i ) - фаза колебаний; ? – циклическая частота;
Т – период; ? Т = 2?; ? = 2?/Т = 2??; ?(с -1 ); ? i – начальная фаза тока.
U=U m sin(?t+? U ); e=E m sin(?t+? e ).
Мгновенное, действующее и среднее значения
i ( t ) – мгновенное значение тока.
Действующее – значение постоянного тока, оказывающего такое же тепловое действие, как переменный.
Q = = I RT; Q ~ = ; Q = = Q ~ ;
Преобразуем квадрат sin в полусумму cos: I ~ = I = = I m / - действующее значение.
Для U и E тоже самое.
Среднее значение – среднее значение величины за положительный полупериод:
I
ср
= 2
I
m
/
?
.
2
Изображение основных параметров переменного тока
-
i
=
I
m
sin
(
?t
+
?
i
) –
аналитический, неудобен для вычисления, т.к. тригонометрические функции;
- графический (график) – более нагляден, но неточен и грамоздок;
- табличный (t(i)) – надо строить график.
Метод векторных диаграмм
Строим вектор длиной = амплитудному значению, располагаем под углом = нач.фазе, вращаем против час.стрелки с угловой скоростью = циклической частоте?. Тогда в любой момент времени вектор будет расположен к оси под углом ?t + ? i , проекция на вертикальную ось – мгновенное значение.
Действия над синусоидальными величинами заменяются на действия над векторами.
Упрощение: 1) частота переменного тока во всех элементах цепи одинакова, вектора вращаются вместе, их заменяют на неподвижные.
2) вместо амплитудного значения часто используется действующее.
Преимущества : простота и наглядность;
Недостатки : небольшая точность.
Символический метод
Каждому вектору (каждой синусоид.величине) ставится в соответствие компл.число, модуль которого = действующему (амплитудному) значению, а аргумент – начальной фазе.
J 2 = -1; 1/j = -j.
По одной оси действительные числа, по другой – мнимые. Комплексные значения – с точкой.
Действия над синусоид.величинами заменяются на действия с компл. числами.
Простой и наглядный метод.
3.
Резистор R, Ом – способность сопротивляться эл.току.
U = = RI = ; R= U/I; U=U m sin(?t+? U ).
Все законы и правила пост.тока справедливы для переменного тока для мгновенных значений – принцип квазистационарности.
i = U/R = I m sin(?t+? i )
I m = U m / R – зак. Ома для амплитудных значений; /
I ~ = U ~ / R – зак. Ома для действ.значений.
? U =? i - ток на резисторе совпадает по фазе с напряжением.
U” = U*e i?U
I”= I*e j? = U*e j? /R
I ”= U ”/ R – зак. Ома для компл.значений
Индуктивность L, Гн
E = - L di / dt
U = - e = L di / dt = L I m ? cos ( ?t + ? i )= L I m ? sin ( ?t + ? i + ? /2)= U m sin ( ?t + ? U )
U m = I m *?L
I m = U m /X L – зак. Ома для амплитудных значений;
I ~ = U ~ / X L – зак. Ома для действующих значений.
? U = ? i + ? /2 напряжение опережает ток по фазе на Т/4
U ”= Ue j? - комплексное значение U.
I”= I*e j? = (U*e j? / X L ) * 1/e j?/2 = U”/j X L = U”/j?L = U”/ X” L
X ” L = j?L – компл.значение индукционного сопротивления.
Ёмкость С – свойство тела накапливать электрический заряд
q = CU (Ф)
1Ф – при приложенном напряжении 1 В накапливается заряд 1 Кл (это очень много).
q= CU m sin(?t+? U )
i=dq/dt = CU? cos(?t+? U ) = C?U m sin(?t+? U + ?/2)
I m = U m / X c - зак. Ома для амплитудных значений;
X c = 1/ ?C
I ~ = U ~ / X c – для действующих значений.
? i = ? U + ? /2 ; ? U = ? i - ? /2 напряжение отстаёт от тока по фазе на Т/4.
U ”= Ue j? - комплексное значение U.
I”= I*e j? = (U*e j? / X С ) * e j?/2 = - U”/j X С = U”/ X” С
X
”
С
= -
j
– компл.значение ёмкостного сопротивления сопротивления.
4.
Последовательное соединение резистора, индуктивности и ёмкости
Правило Кирхгофа: i R = i C = i L = i 0 ; I” 0 = I” R + I” C +I” L
U 0 = U R + U C + U L ; U” 0 = U” R + U” C + U” L
Закон Ома: U” 0 = I” 0 R + I” 0 X” C + I” 0 X” L = I” 0 (R + X” C + X” L ) ;
I ” 0 = U ” 0 / ( R + X ” C + X ” L ) ; ( R + X ” C + X ” L ) – общее сопротивление цепи Z ” , при послед.соединении сопротивления складываются.
Z ”= R + X ” C + X ” L = R + j ( ?L –1/ ?C )
Z
=
– импеданс
I ” = U ”/ Z ” ; Z ”= Ze jϕ ; Z ” = Ue j? ( u ) / Ie j? ( i ) =( U / I )* e j ( ? ( u )- ? ( i )) ; I = U / Z – для действ.значений; ϕ= ? U – ? i - сдвиг фаз между током и напряжением.
Треугольник напряжений и сопротивлений
Параллельное соединение элементов
Правило Кирхгофа: i R = i C + i L + i 0 ; I” 0 = I” R + I” C + I” L
U 0 = U R = U C = U L ; U” 0 = U” R = U” C = U” L
Закон Ома: I” 0 = U” 0 /R + U” 0 /X C + U” 0 /X L = U” 0 / Z”
1/ Z ” = 1/ R + 1/ X ” C +1/ X ” L - полное сопротивление
Y ” = 1/ Z ” – проводимость
g = 1/R ; b” C = 1/ X” C = j?C ; b” L = 1/X” L = -j/?L;
Y ” = g + b ” C + b ” L - полная проводимсть
I” 0 = U” 0 Y” ; Y”= I 0 e j?(i) / U 0 e j?(u) = (I 0 / U 0 ))* e j(?(i)- ?(U)) = y e jϕ
ϕ
=
?
i
–
?
U
векторная диаграмма
треугольник токов и проводимостей
Смешанное соединение элементов в цепи переменного тока. Пример цепи:
Первый закон (ЗТК, Закон токов Кирхгофа) гласит, что алгебраическая сумма токов в любом узле любой цепи равна нулю (значения вытекающих токов берутся с обратным знаком):
Иными словами, сколько тока втекает в узел, столько из него и вытекает. Данный закон следует из закона сохранения заряда . Если цепь содержит p узлов, то она описывается p ? 1 уравнениями токов. Этот закон может применяться и для других физических явлений (к примеру, водяные трубы), где есть закон сохранения величины и поток этой величины.
Второй закон (ЗНК, Закон напряжений Кирхгофа) гласит, что алгебраическая сумма падений напряжений по любому замкнутому контуру цепи равна алгебраической сумме ЭДС , действующих вдоль этого же контура. Если в контуре нет ЭДС, то суммарное падение напряжений равно нулю: для переменных напряжений . Расчет цепи:
1)все ед. приводятся в СИ
2)вычисляются комплексные знач. Реактивного сопротивления 
3) Цепь разбивают на участки с одним видом соед.-я. Вычисляются Компл. значения сопротивлений участков.
4)Выясняется хар.-р соединения участков и находится полное компл. сопротивление цепи
Импеданс 
5) Найти компл. значения тока и напряжения на всех элементах цепи.
Резонанс в цепях переменного тока
Последовательный резонанс (резонанс напряж-й)
Это резкое возрастание амплитуды колеб. при совпадении частоты вынужденных колебаний и собственной частоты системы.
Имеем цепь состоящую из активного сопротивления, ёмкостного и индуктивного.
U 0 ; I 0 =I R =I C =I L Если то сила тока будет максимальна Т.к. то 
; это резонансная частота системы. Напряжение на активном сопротивлении будет 
Напряжения на ёмкости и индуктивности будут: ; Эти значения превышают U 0 ,но общее напряжение на элементах будет равно нулю. Векторная диаграмма:
Это явление может быть использовано для фильтрации колебаний нужной частоты. При неудачном подборе номиналов элементов, напряжения на L и C могут оказаться очень большими.
Резонанс токов (параллельный резонанс).
Имеем цепь состоящую из активного сопротивления, катушки и конденсатора, соединенных параллельно друг другу. 
где g, b C и b L величины обратные сопротивлениям (проводимости). I=Ug; 
Если b L =b C , то 
I 0 =U/R; 
; Векторная диаграмма:
мощность в цепи переменного тока.
Мощность в цепи постоянного тока определяется как: Мощность в цепи переменного тока в общем случае определяется как:
Это коэффициент мощности, показывает расход мощности в цепи.
Треугольник мощностей:
Это полная (кажущаяся) мощность.
Это реактивная (обменная) мощность
Коэффициент мощности.
cosϕ называется коэф. мощности. Он показывает, какая часть мощности расходуется в цепи.
Если cosϕ=1, то
Если cosϕ=0,5, то
Мощность потерь определяется как . При уменьшении коэф. мощности уменьшается КПД. Чтобы этого избежать приходится увеличивать диаметр провода, и как следствие увеличивается масса ЛЭП.
Способы увеличения коэф. мощности.
cosϕ по сути косинус сдвига фаз U и I. Если сдвиг фаз уменьшить, то cosϕ увеличится.
1)Естественный способ: оптимизация режима работы трансформаторов на электростанции, т.е. их использование в номинальном режиме (полная загрузка).
Искусственный способ: подключение компенсирующих устройств, ёмкостной нагрузки.
G- генератор, R 1 +L 1 –потребитель.
Ёмкость – батарея конденсаторов или синхронный компенсатор или синхронные двигатели.
Многофазные цепи: трехфазная система.
Многофазной системой называется система из нескольких цепей с независимыми источниками энергии (фаз).
Наибольшее применение получила 3х фазная система, благодаря своим преимуществам:
более высокий КПД
простота преобразования электрической энергии в механическую
компактность трехфазных машин
Это синхронный генератор. Чтобы получить 3х фазную систему надо использовать 3 рамки (обмотки):
Для однофазной системы:
Для 3х фазной:
Таким образом Е 1 =220В, Е 2 =-110-190i, E 3 =-110+190i.
Соединение трёхфазной системы Звездой (Y):
Линейные напряжения – это напряжения между линейными проводами, фазовые напряжения это напряжения между каждым из фазовых проводов и нулевым проводом. В «звезде», комплексные значения линейных токов равны фазовым, и сумма компл. знач. линейных токов равна компл. значению тока в нулевом проводе.
В симметричной Звезде пропадает надобность в нулевом проводе, т.к. и сумма линейных токов равна нулю.
Соединение треугольником:
Сумма комплексных значений ЭДС в это схеме равно нулю.
Компл. знач. фазных и линейных напряжений соответственно равны. Компл. знач. линейного тока определяется по закону Кирхгофа (по рисунку). Если нагрузка симметричная, т.е. и 
Электрические измерения.
Средства измерений электрических величин дают возможность не только получать измерительную информацию о значениях электрических величин, но также обеспечивают получение измерительной информации практически о любых физических величинах.
Электрические величины
| Величина | Название | обозначение | СИ |
| Сила тока | Ампер | I | А |
| Электрическое напряжение, разность потенциалов, ЭДС
| Вольт | U | В |
| Кол.электричества | Кулон | Q | Кл |
| Электрическая мощность | Ватт | W | Вт |
| Электрическое сопротивление | Ом | R | Ом |
| Электрическая проводимость | Сименс | G | См |
| Электрическая емкость | Фарада | С | ? |
| Индуктивность | Генри | L | Гн |
| Импеданс | Ом | Z | Ом |
| Частота | Герц | f | Гц |
Классификация эл. изм. приборов.
по принципу действия (электромеханические, электронные, термоэлектрические) ;
по точности измерений
по роду тока постоянный, переменный ток.
по методу измерительного преобразования (прямой, прямой дифференциальный, уравновешивающий, в том числе статический и астатический, программный уравновешивающий);
по способу представления величин (аналоговые, цифровые, аналого-цифровые) ;
по способу представления показаний (показывающие, регистрирующие, в том числе самопишущие и печатающие);
по наличию в составе микропроцессоров ;
по измеряемой электрической величине (амперметры, вольтметры, омметры, ваттметры, частотомеры и т. д).
Погрешности измерений.
А ист (истинное значение); А действ. - величина полученная наиболее точно на данный момент.
Абсолютная погрешность?, ?=|А ист -А изм |?|А действ. -А изм | Относительная погрешность 
Приведенная относительная погрешность ; А н -макс. значение изм. прибором. ? пр -исп. для описания приборов.
Класс точности- это максимально допустимое значение приведенной погрешности (выраженное в процентах).
8 классов точности от 0.25 .. 4.
Электроизмерительные приборы магнитоэлектрической системы.
Принцип действия
МЕП
Принцип действия
МЕП
состоит во взаимодействии магнитного поля проводника, по которому протекает измеряемый электрический ток, с магнитным полем постоянного магнита.
Наиболее распространенными являются МЕП в которых проводник представляет собой легкую подвижную рамку (катушку), укрепленную на оси и состоящую из нескольких десятков витков тонкого покрытого лаком медного провода. Рамка размещена в кольцевом зазоре, в котором с помощью сильного постоянного магнита создается однородное магнитное поле за счет соответствующей конструкции полюсных наконечников и сердечника. Измеряемый сигнал подводится к рамке через пружины. При взаимодействии магнитного поля рамки с магнитным полем постоянного магнита на рамку действует вращающий момент M x .
Значение измеряемой величины определяется углом поворота? рамки, оси и стрелки и отсчитывается по положению стрелки на шкале. Моменты M1 и M2 описываются выражениями:
(3.1) 
(3.2) где
k
1
- коэффициент, зависящий от ширины, длины и числа витков рамки; В - магнитная индукция в зазоре между сердечником и полюсными наконечниками; I
- сила тока, протекающего через рамку; k
2
-
коэффициент, зависящий от размеров пружин; E -- модуль упругости.
В положении равновесия M1 = M2. Из этого условия и выражений (3.1) и (3.2) находим: 
(3.3) где
- чувствительность магнитоэлектрического прибора по току; Е- модуль упругости. 
Применение амперметры шунт ставится параллельно амперметру.
Вольтметры.
достоинства , присущи магнитоэлектрическому измерительному механизму, который обладает высокой чувствительностью, малой собственной потребляемой мощностью, малой чувствительностью к внешним магнитным полям, пропорциональной статической характеристикой [выражение (3.3)] и высокой точностью.
Недостатки сложность конструкции, высокая стоимость и чувствительность к перегрузкам.
13
Электромагнитные измерительные приборы. (ЭМП)
Принцип действия ЭМП состоит во взаимодействии магнитного поля, создаваемого неподвижной катушкой, по которой протекает измеряемый электрический ток, с ферромагнитным сердечником, укрепленным на оси. На рис. 3.4 показана одна из наиболее распространенных конструкций электромагнитных приборов. Здесь к катушке, содержащей обмотку из покрытого лаком медного провода и имеющую воздушный зазор, подается измеряемый ток I . Под действием этого тока вокруг катушки
Возникает магнитное поле, которое заставляет втягиваться в воздушный зазор ферромагнитный сердечник, укрепленный на оси. В результате на этой оси возникает вращающий момент, который возрастает с увеличением значения тока. Противодействующий момент создается спиральными пружинами. Для успокоения подвижной системы прибора к его оси жестко присоединяется воздушный успокоитель.Конструкция ЭМП : 1 - катушка; 2- стрелка; 3- шкала; 4- подпятник; 5- противовес; б- спиральная пружина; 7-воздушный успокоитель 8 - ферромагнитный сердечник; 9 - ось
В статике угол поворота? оси и закрепленной на ней стрелки описывается выражением? = k
L
I
2
,
где k
L
- постоянный коэффициент, зависящий от конструкции прибора.
Шкала ЭМП квадратичная. В начале она сжата, а в конце растянута.
Угол поворота не зависит от направления тока в катушке, поэтому электромагнитные приборы пригодны для измерения в цепях постоянного и переменного тока, причем при измерении переменного синусоидального тока угол поворота стрелки зависит от среднеквадратического значения этого тока.
ЭМП чаще используют для измерений переменного тока и напряжения. Для расширения диапазона измерений их применяют в комплекте с измерительным трансформатором тока или напряжения.
Достоинства ЭМП : пригодность работы на постоянном и переменном токе, простота и надежность конструкции.
Недостатки : неравномерная шкала, чувствительность к внешним магнитным полям и большая собственная потребляемая мощность.
Электромагнитные амперметры выпускают с диапазоном измерений от 0-100 мА до 0-500 А, а в сочетании с измерительным трансформатором тока - до 0-15 кА. У электромагнитных вольтметров диапазон измерений от 0-7,5 до 0-750 В, а в сочетании с измерительным трансформатором напряжения - до 0-15 кВ. Рабочая частота может составлять 50, 200, 800, 1000 и 1500 Гц. Классы точности электромагнитных приборов 1-2,5.
Цифровые электронные приборы
ВПУ-входное преобр.устр.-во: преобр. напряжение к нужной форме.
СС-схема сравнения
УИ-упр. импульс
ГЛИН- генератор линейно изменяющегося напряжения (компаратор)
ГСЧ – генератор стандартной частоты.
Достоинства:высокая точность, удобство считывания показаний, универсальность.
Недостаток: сложность, высокая стоимость, нуждается в источнике питания.
17. опыт холостого хода
– работа трансформатора без нагрузки.
U 1 ?U H (U 1 от 0 до U H); W? Р 1 =Р 0 (потери в стали);
V 1 ; V 2 ? U 1 ; U 2 k U = U 1 /U 2 ;
mA ?I xx ; Z xx =U H /I xx ; P=U*I = U 2 /r = I 2 r
Z xx =U H /I xx ; r xx = U H 2 /P 0 ? X Lxx
I Axx = U H /r xx ; I Pxx 
I 1 ? I 1H (I 2 ? I 2H)
W? P 1 = P k (потери в стали)
A 1 I 1 , A 2 I 2 ? k = I 1 / I 2
Z кз = U 1 /I 1 Н
I 1 акз = U 1 / Z кз
Z кз? r 1 ; X Lp1 ; r 2 ; X Lp2 ? r 1 ; X Lp1
Рабочий режим
U 1 = U H ; I? I H ; I от 0 до I H
W? P 1 = P 2 +P потерь
V 1 ; V 2 ? U 1 ; U 2 ; K L = I 1 /I 2
A 1 ; A 2 ? I 1 ; I 2 ; K I = I 1 / I 2
КПД = P 2 / P 1 = I 2 U 2 / P 1 
Трехфазные трансформаторы
Трехфазный трансформатор может быть составлен из трех одинаковых однофазных; в этом случае он называется групповым. Первичные обмотки трех однофазных трансформаторов соединяют между собой по одной из трехфазных схем, так же как и вторичные обмотки.
Групповые трехфазные трансформаторы применяют при очень больших мощностях (3x630 ква и выше). Это объясняется тем, что каждый однофазный трансформатор группы меньше по габаритам и массе, чем один трехфазный трансформатор на полную мощность группы. Однако групповой трансформатор несколько дороже трехфазного трансформатора на ту же мощность, занимает больше места и имеет меньший к. п. д.Трехфазные трансформаторы со связанной магнитной системой выполняются главным образом стержневыми (рис. 2). Получение такого магнитопровода можно представить себе следующим образом. Три одинаковых однофазных трансформатора выполнены так, что их первичные и вторичные обмотки размещены на одном стержне сердечника магнитопровода, а другой стержень каждого трансформатора не имеет обмотки. Если эти три трансформатора расположить так, чтобы стержни, не имеющие обмоток, находились рядом, то три стержня можно объединить в один - нулевой.
Через объединенный стержень будут замыкаться магнитные потоки трех однофазных трансформаторов, которые равны по величине и сдвинуты по фазе на одну треть периода. Так как сумма трех равных по амплитуде и сдвинутых по фазе на 1/3 периода магнитных потоков равна нулю в любой момент времени (Фа + Фb + Фс = 0), то в объединенном стержне нет магнитного потока и надобность в этом стержне отпадает.
Таким образом, для магнитопровода достаточно иметь три стержня, которые по конструктивным соображениям располагаются в одной плоскости. На каждом стержне трехфазного трансформатора размещаются обмотки высшего и низшего напряжения одной фазы. Стержни соединяются между собой ярмом сверху и снизу. Длина магнитных линий потока среднего стержня меньше, чем крайних стержней. Поэтому магнитный поток среднего стержня встречает на своем пути меньшее магнитное сопротивление, чем магнитные потоки крайних стержней. Следовательно, в фазе, обмотка которой помещена на среднем стержне, протекает меньший намагничивающий ток, чем в фазах, обмотки которых помещены на крайних стержнях
Трехфазный броневой трансформатор (рис. 12-5) можно рассматривать как три однофазных броневых трансформатора, поставленные рядом или друг над другом. При этом средняя фаза имеет
обратное включение относительно крайних, чтооы в соприкасающихся частях магнитной системы потоки фаз складывались, а не
вычитались.
Схемы соединения обмоток трехфазных трансформаторов.
В большинстве случаев обмотки трехфазных трансформаторов соединяются либо в звезду, либо в треугольник, либо зигзаг.
Группы соединений обмоток.
Для включения трансформатора на параллельную работу с другими трансформаторами имеет значение сдвиг фаз между э. д. с первичной и вторичной обмоток. Для характеристики этого сдвига вводится понятие о группе соединений обмоток. Бывают винтовые (левые и правые)
19.
Автотрансформа́тор
- вариант трансформатора
, в котором первичная и вторичная обмотки соединены напрямую, и имеют за счёт этого не только электромагнитную связь, но и электрическую. Обмотка автотрансформатора имеет несколько выводов (как минимум 3), подключаясь к которым, можно получать разные напряжения. Преимуществом автотрансформатора является более высокий КПД
, поскольку лишь часть мощности подвергается преобразованию - это особенно существенно, когда входное и выходное напряжения отличаются незначительно. Недостатком является отсутствие электрической изоляции между первичной и вторичной цепью. В промышленных сетях, где наличие заземления нулевого провода обязательно, этот фактор роли не играет. Зато существенным является меньший расход стали для сердечника, меди для обмоток, меньший вес и габариты, и в итоге - меньшая стоимость.
Основные соотношения для трансформатора сохраняются и для автотрансформатора. Так, отношение напряжений равно U 1 / U 2 = U ВН / U НН = ? 1 / ? 2 =n , а отношение токов I 1 / I 2 = I ВН / I НН = ? 1 / ? 2 =1/n , где ? 1 - полное число витков обмотки (между точками А и X) ; ? 2 - число витков части обмотки, находящейся между точками а и X (или а и х).
Лабораторный автотрансформатор регулируемый (ЛАТР) , в отличие от простого автотрансформатора имеет подвижный токосъёмный контакт к обмотке, что позволяет плавно изменять число витков, включенных во вторичную цепь, и, следовательно, выходное напряжение, практически от нуля до максимального значения для данной модели ЛАТРа. Применяются ЛАТРы для питания лабораторных установок, для стабилизации напряжения в электросети и других нужд. Однако ЛАТР обладает одним неприятным свойством: как и всякий автотрансформатор, он не обеспечивает электрическую развязку высоковольтной (сетевой) и низковольтной (или выходной) стороны. Иными словами - на выходе ЛАТРа может быть (обычно присутствует) сетевая фаза. Это может привести к поражению персонала электрическим током. Для предотвращения этого по нынедействующим правилам техники безопасности для лабораторных работ следует применять безопасный регулируемый источник переменного тока, представляющий из себя комбинацию автотрансформатора ЛАТР и отсекающего трансформатора, обеспечивающего электрическую развязку с осветительной (питающей) сетью. Трансформатор электрической развязки может быть как понижающий - так и с коэффициентом трансформации 1: 1 (один к одному).
16. Однофазный трансформатор. Устройство и принцип действия. Эквивалентная схема, уравнение электрического состояния, векторная диаграмма.
Магнитный пускатель представляет собой простейший комплект аппаратов для дистанционного управления электродвигателями и кроме самого контактора часто имеет кнопочную станцию и аппараты защиты.
Схема подключения нереверсивного магнитного пускателя
На рис. 1, а, б показаны соответственно монтажная и принципиальная схемы включения нереверсивного магнитного пускателя для управления асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором. На монтажной схеме границы одного аппарата обводят штриховой линией. Она удобна для монтажа аппаратуры и поиска неисправностей. Читать эти схемы трудно, так как они содержат много пересекающихся линий.
Рис. 1. Схема включения нереверсивного магнитного пускателя: а - монтажная схема включения пускателя, электрическая принципиальная схема включения пускателя
На принципиальной схеме все элементы одного магнитного пускателя имеют одинаковые буквенно-цифровые обозначения. Это позволяет не связывать вместе условные изображения катушки контактора и контактов, добиваясь наибольшей простоты и наглядности схемы.
Нереверсивный магнитный пускатель имеет контактор КМ с тремя главными замыкающими контактами (Л1 - С1, Л2 - С2, Л3 - С3) и одним вспомогательным замыкающим контактом (3-5).
Главные цепи, по которым протекает ток электродвигателя, принято изображать жирными линиями, а цепи питания катушки пускателя (или цепи управления) с наибольшим током - тонкими линиями.
Принцип действия схемы включения нереверсивного магнитного пускателя
Для включения электродвигателя М необходимо кратковременно нажать кнопку SB2 «Пуск». При этом по цепи катушки магнитного пускателя, потечет ток, якорь притянется к сердечнику. Это приведет к замыканию главных контактов в цепи питания электродвигателя. Одновременно замкнется вспомогательный контакт 3 - 5, что создаст параллельную цепь питания катушки магнитного пускателя.
Если теперь кнопку «Пуск» отпустить, то катушка магнитного пускателя будет включена через собственный вспомогательный контакт. Такую схему называют схемой самоблокировки. Она обеспечивает так называемую нулевую защиту электродвигателя. Если в процессе работы электродвигателя напряжение в сети исчезнет или значительно снизится (обычно более чем на 40% от номинального значения), то магнитный пускатель отключается и его вспомогательный контакт размыкается.
После восстановления напряжения для включения электродвигателя необходимо повторно нажать кнопку «Пуск». Нулевая защита предотвращает непредвиденный, самопроизвольный пуск электродвигателя, который может привести к аварии.
Аппараты ручного управления (рубильники, конечные выключатели) нулевой защитой не обладают, поэтому в системах управления станочным приводом обычно применяют управление с использованием магнитных пускателей.
Для отключения электродвигателя достаточно нажать кнопку SB1 «Стоп». Это приводит к размыканию цепи самопитания и отключению катушки магнитного пускателя.
27.
Опасность Поражения элеткрическим токо
Курсовая
Электрический ток - движение заряженных частиц по проводнику в определенном направлении; величина, которая показывает, сколько заряженных частиц прошло через проводник за единицу времени. Постоянный ток - это электрический ток, который не изменяет своего направления с течением времени. Переменный ток - с течением времени в определенной закономерности изменяет как свою величину
Электротехника
- Постоянный и переменный электрический ток. Э.Д.С., напряжение, сопротивление электрической цепи. Обозначения и единицы измерения.
Электрический ток [ A ] - движение заряженных частиц по проводнику в определенном направлении; величина, которая показывает, сколько заряженных частиц прошло через проводник за единицу времени. Постоянный ток - это электрический ток, который не изменяет своего направления с течением времени. Переменный ток - с течением времени в определенной закономерности изменяет как свою величину, так и направление. Причем данные изменения повторяются через определенные промежутки времени - то есть они периодичны.
Электродвижущая сила [В] характеризует работу сторонних сил любых сил неэлектрического происхождения, действующих в цепях тока. Электрическое напряжение [В] - это величина, численно равная работе по перемещению единицы электрического заряда между двумя произвольными точками электрической цепи. Электрическое сопротивление [Ом] - это физическая величина, численно равная отношению напряжения на концах проводника к силе тока, проходящего через проводник.
- Закон Ома для участка цепи и полной электрической цепи.
Закон Ома для участка цепи : ток прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению. Для полной цепи : сила тока в цепи пропорциональна действующей в цепи ЭДС и обратно пропорциональна сумме сопротивлений цепи и внутреннего сопротивления источника. I =E /(R +r ).
- Законы Кирхгофа. Примеры использования.
Первый закон Кирхгофа : алгебраическая сумма токов, сходящихся в любом узле, равна нулю.
Второй закон Кирхгофа : алгебраическая сумма падений напряжений на отдельных участках замкнутого контура, произвольно выделенного в сложной разветвленной цепи, равна алгебраической сумме ЭДС в этом контуре
- Работа и мощность электрического тока.
Работа электрического тока [Дж] показывает, какая работа была совершена электрическим полем при перемещении зарядов по проводнику. A =UIt ; t -время протекания тока в цепи. Мощность электрического тока [Вт] показывает работу тока, совершенную в единицу времени и равна отношению совершенной работы ко времени, в течение которого эта работа была совершена. P =A /t или P =UI .
- Преобразование электрических цепей.
Выполняется преобразование пассивной части электрической цепи, т.е. приемников электрической энергии. Если соединение трех сопротивлений имеет общий узел и имеет внешний вид трехлучевой звезды, то такое соединение сопротивлений называется звездой. Если три сопротивления соединены так, что образуют собою стороны треугольника, то такое соединение сопротивлений называют треугольником сопротивлений. Виды преобразования:
1) «звезда» в «треугольник» . Если в электрической цепи нашли соединение сопротивлений звездой, то между концами лучей подставляем сопротивления в виде треугольника. Удаляем соединение звездой. Получается эквивалентное преобразование звезды в треугольник.
2) «треугольник» в «звезду» . Если в электрической цепи нашли соединение сопротивлений треугольником, то в узлы соединения сопротивлений подставляем концы лучей соединения сопротивлений в виде звезды. Далее убираем соединение треугольником. В результате получается эквивалентное соединение звездой.
- Представление переменных величин в электрических цепях переменного тока.
1. Аналитический способ
. Для тока: i(t) = Im sin(ωt + ψi); для напряжения: u(t) = Um sin (ωt +ψu); для ЭДС e(t) = Em sin (ωt +ψe). Im, Um, Em амплитуда; значение в скобках полная фаза; ψi, ψu, ψe начальная фаза, зависит от начала отсчета времени t = 0. 2. Временная диаграмма
. Временная диаграмма представляет графическое изображение синусоидальной величины в заданном масштабе в зависимости от времени. i
(t
) = Im
sin
(ωt
- ψi
).
- Действующее значение переменного тока и напряжения.
Действующее значение переменного тока - это величина постоянного тока, который может выполнить ту же самую работу (нагрев). Действующее значение напряжения эффективное значение напряжения (220В пример).
- С войства RL С-элементов в электрических цепях.
1) При последовательном подключении элементов через них протекает одинаковый ток.
2) Согласно закону Ома и второму закону Кирхгофа суммарное напряжение на участке последовательно соединенных сопротивлений равно сумме напряжений на каждом элементе. Uобщ= U1+U2+U3+U4.
- Трехфазные электрические цепи. Принципы построения и основные соотношения величин.
Трехфазная электрическая цепь
три взаимно связанные электрические цепи с ЭДС одинаковой частоты и амплитуды, но сдвинутые по фазе одна относительно другой на 120°. Для того чтобы выяснить, как получают трехфазный переменный ток, рассмотрим устройство трехфазного генератора. Трехфазный генератор состоит из трех одинаковых изолированных друг от друга обмоток, расположенных на статоре и разнесенных в пространстве на 120°. В центре статора вращается электромагнит. При этом форма магнита такова, что магнитный поток, пронизывающий каждую катушку, изменяется по косинусоидальному закону. Тогда по закону электромагнитной индукции в катушках будут индуцироваться ЭДС равной амплитуды и частоты, отличающиеся друг от друга по фазе на 120°.
- Активная и реактивная мощность трехфазных цепей.
Часть полной мощности, которую удалось передать в нагрузку за период переменного тока, называется активной мощностью . Она равна произведению действующих значений тока и напряжения на косинус угла сдвига фаз между ними (cos φ). Мощность, которая не была передана в нагрузку, а привела к потерям на нагрев и излучение, называется реактивной мощностью . Она равна произведению действующих значений тока и напряжения на синус угла сдвига фаз между ними (sin φ). Активная и реактивная мощности трехфазной цепи, равны суммам соответствующих мощностей отдельных фаз.
- Переходные процессы в линейных электрических цепях. Основные сведения.
При всех изменениях в электрической цепи: включении, выключении, коротком замыкании, колебаниях величины какого-либо параметра в ней возникают переходные процессы, которые не могут протекать мгновенно, так как невозможно мгновенное изменение энергии, запасенной в электромагнитном поле цепи. Таким образом, переходный процесс обусловлен несоответствием величины запасенной энергии в электрическом поле ее значению для нового состояния цепи.
При переходных процессах могут возникать большие перенапряжения, сверхтоки, электромагнитные колебания, которые могут нарушить работу устройства вплоть до выхода его из строя. С другой стороны, переходные процессы находят полезное практическое применение, например, в электронных генераторах.
- Расчет переходных процессов в электрических цепях.
Классический метод расчета переходных процессов заключается в непосредственном интегрировании дифференциальных уравнений, описывающих изменения токов и напряжений на участках цепи в переходном процессе. В общем случае составляются уравнения электромагнитного состояния цепи по законам Ома и Кирхгофа для мгновенных значений напряжений и токов, связанных между собой на отдельных элементах цепи соотношениями.
Идеальное активное сопротивление. Идеальная индуктивность.
Идеальная емкость конденсатора.
Вычислив значение тока через конденсатор, получим линейное дифференциальное уравнение второго порядка относительно Uc
.
- Магнитные цепи и принципы их расчета.
Магнитной цепью называется путь, по которому замыкается магнитный поток. Магнитная цепь проходит через воздух. Магнитное сопротивление воздуха очень велико, поэтому даже при большой намагничивающей силе магнитный лоток мал. Для увеличения магнитного потока в состав магнитной цепи вводят ферромагнитные материалы (обычно литая сталь), имеющие меньшее магнитное сопротивление. Расчет магнитной цепи . Разбивают магнитную цепь на участки, имеющие одинаковые поперечные сечения и однородный материал, и для каждого участка определяют величину магнитной индукции по формуле B =F /S . F сила, действующая со стороны магнитного поля на проводник с током, S площадь проводника с током.
- Индукционное и электромеханическое действия магнитного поля.
Индукционное действие магнитного поля состоит в том, что в проводнике, помещенном в переменное магнитное поле, наводится ЭДС. Если магнитное поле постоянное, то ЭДС в проводнике будет наводиться при перемещении проводника в магнитном поле. На индукционном действии магнитного поля основана работа электрических генераторов, трансформаторов, электроизмерительных приборов и т.д.
Электромеханическое действие магнитного поля заключается в том, что помещенные в поле проводник с током или ферромагнитное тело испытывают действие силы со стороны этого поля. На силовом действии магнитного поля основана работа электрических двигателей, электромагнитных муфт, реле, тяговых устройств и др.
- Ферромагнетики и гистерезис.
Ферромагнетики вещества, у которых внутреннее магнитное поле в сотни и тысячи раз превышает вызвавшее его внешнее магнитное поле. Ферромагнетики обладают намагниченностью в отсутствии магнитного поля. Ферромагнетизм наблюдается у кристаллов переходных металлов Fe, Co, Ni и у ряда сплавов. Ферромагнетизм результат действия обменных сил.
Магнитный гистерезис заключается в том, что намагничивание и размагничивание ферромагнетика описывается разными кривыми (намагниченность отстает в своем уменьшении от поля). При уменьшении внешнего поля до нуля ферромагнетик обладает намагниченностью, которая называется остаточной.
- Электрические машины и аппараты. Общие сведения и классификация.
Электрический аппарат это устройство, управляющее потребителями и источниками электричества, а также использующее электрическую энергию для управления неэлектрическими процессами. Электрические аппараты общепромышленного назначения, электробытовые аппараты и устройства выпускаются напряжением до 1 кВ, высоковольтные свыше 1 кВ.
По принципу действия электроаппараты классифицируются в зависимости от характера воздействующего на них импульса.
1. Коммутационные аппараты для замыкания и размыкания электрических цепей при помощи контактов, соединенных между собой для обеспечения перехода тока из одного контакта в другой (рубильники, переключатели).
2. Электромагнитные аппараты , действие которых зависит от электромагнитных усилий, возникающих при работе аппарата (контакторы, реле).
3. Индукционные аппараты , действие которых основано на взаимодействии тока и магнитного поля (индукционные реле).
4. Катушки индуктивности (реакторы, дроссели насыщения).
- Электродвигатели постоянного тока. Принципы построения и режимы работы.
Электродвигатель постоянного тока (ДПТ) электрическая машина, преобразующая электрическую энергию постоянного тока в механическую энергию.
Работа электрического двигателя постоянного тока основана на явлении электромагнитной индукции. На проводник с током, помещенный в магнитное поле, действует сила, определяемая по правилу левой руки: F = BIL, I ток, протекающий по проводнику, В индукция магнитного поля; L длина проводника. При пересечении проводником магнитных силовых линий машины в нем наводится ЭДС, которая по отношению к току в проводнике направлена против него, поэтому она называется обратной или противодействующей. Электрическая мощность в двигателе преобразуется в механическую и частично тратится на нагревание проводника.
Электродвигатель состоит из статора и ротора, разделенных между собой воздушным пространством. Активными частями электродвигателя являются обмотки и магнитопровод; все остальные части конструктивные, обеспечивающие необходимую прочность, жёсткость, охлаждение, возможность вращения и т. п.
- Асинхронные электродвигатели. Особенности конструкции и режимы работы.
В основе принципа работы асинхронного электродвигателя лежит физическое взаимодействие магнитного поля статора с током, наведенным этим полем в обмотке ротора. К обмотке статора, выполненной в виде трех групп катушек, приложено электрическое напряжение, под действием которого по ней проходит трехфазный переменный ток, который и создает вращающееся магнитное поле. Пересекая замкнутую обмотку ротора, это поле наводит в нём ток. В результате взаимодействия вращающегося магнитного поля статора с токами ротора возникает вращающий электромагнитный момент, приводящий ротор в движение. Теперь ротор способен выполнять механическую работу, т.е. сообщать движение соединенной с его валом технологической машине (насосу, вентилятору и др.). Так в электродвигателе происходит превращение электрической энергии в механическую.
Магнитное поле вращается в пространстве с частотой 60f/p где f - частота переменного тока; p - число пар полюсов обмотки статора. Промышленная частота переменного тока равна 50 Гц. Следовательно, частота вращения вала электродвигателя зависит от числа пар полюсов.
- Синхронные электродвигатели. Принцип действия асинхронной машины и основные режимы.
Синхронный двигатель выполнен так же, как и синхронный генератор. Его обмотка якоря подключена к источнику трехфазного переменного тока; в обмотку подается от постороннего источника постоянный ток. Благодаря взаимодействию вращающегося магнитного поля, созданного трехфазной обмоткой якоря, и поля, созданного обмоткой возбуждения, возникает электромагнитный момент М, приводящий ротор во вращение. Однако в синхронном двигателе в отличие от асинхронного ротор будет разгоняться до частоты вращения, с которой вращается магнитное поле (до синхронной частоты вращения). Объясняется это тем, что ток в обмотку ротора подается от постороннего источника, а не индуцируется в нем магнитным полем статора и, следовательно, не зависит от частоты вращения вала двигателя. Характерной особенностью синхронного двигателя является постоянная частота вращения его ротора независимо от нагрузки.
- Электрические аппараты. Принципы работы и основные виды.
Электроника
- Основные направления развития и технологии.
Электроника - это наука, изучающая явления взаимодействия электронов и других заряженных частиц с электрическими, магнитными и электромагнитными полями, что является физической основой работы электронных приборов и устройств, используемых для передачи, обработки и хранения информации.
Существует информационная электроника , занимающаяся устройствами для передачи, обработки и отображения информации и энергетическая электроника , занимающаяся преобразованием одного вида электрической энергии в другой.
- Виды интегральных микросхем, их конструктивное оформление и сравнительные оценки.
Интегральная микросхема (ИМС) представляет собой микросхему, все или часть элементов которой нераздельно связаны и электрически соединены между собой так, что устройство рассматривается как единое целое.
По методу получения различают три вида ИМС.
В плёночных ИМС детали и соединения осуществляют путём получения плёнок малой толщины с различными свойствами, выполненных из не проводящего электрический ток материала. Плёночные микросхемы разделяют на две группы: тонкоплёночные и толстоплёночные. Различие тонкоплёночных и толстоплёночных ИМС заключено не только в количественной толщине плёнок, но и в технологии их нанесения.
В полупроводниковых ИМС детали и соединения образованы технологическими методами в кристалле полупроводника.
В совмещенных ИМС одна часть деталей выполнена методом тонкоплёночной, а другая часть методом полупроводниковой технологии.
В гибридных ИМС пассивные компоненты получают на диэлектрической подложке методом тонкоплёночной технологии, а активные компоненты располагают рядом на подложке и соединяют проволокой с контактными площадками.
- Общие сведения о полупроводниках. Создание PN -перехода в полупроводниковых структурах.
Полупроводник - вещество, у которого удельное сопротивление может изменяться в широких пределах и очень быстро убывает с повышением температуры, а это значит, что электрическая проводимость (1/R) увеличивается; наблюдается у кремния, германия, селена. Механизм проводимости у полупроводников . Кристаллы полупроводников имеют атомную кристаллическую решетку, где внешние электроны связаны с соседними атомами ковалентными связями. При низких температурах у чистых полупроводников свободных электронов нет и они ведут себя как диэлектрики.
Электронно-дырочный переход создается путем легирования пластинки монокристаллического полупроводникового материала примесью с определенным типом проводимости (p- или n- типа), которая обеспечивает создание поверхностного пласта с проводимостью противоположного типа. Концентрация легирующей примеси в этом пласте должна нейтрализовать имеющиеся в первоначальном материале основные свободные носители заряда и создать проводимость противоположного знака. На границе n- и p- слоев в результате перетока зарядов образуются обедненные зоны с объемным положительным зарядом в n-пласте и объемным отрицательным зарядом в p-пласте. Эти зоны в совокупности и образуют p-n-переход.
- Полупроводниковые диоды. Назначение, структуры, классификация и основные характеристики.
Диод полупроводниковый прибор с одним электрическим переходом и двумя выводами (электродами). Если взять пластинку полупроводника, например германия, и в его левую половину ввести акцепторную примесь, а в правую донорную, то с одной стороны получится полупроводник типа P, соответственно с другой типа N. На стыке полупроводников с P и N проводимостями получается P-N переход, который является основой всех полупроводниковых приборов. Предназначены для преобразования переменного тока в постоянный, для применения в импульсных режимах работы, в устройствах управления уровнем сверхвысокочастотной мощности.
По назначению полупроводниковые диоды подразделяются на выпрямительные диоды малой (прямой ток до 300мА), средней (300мА 10А) и большой (до 100000А) мощности, импульсные диоды и полупроводниковые стабилитроны.
- Транзисторы: классификация, структуры, характеристики и области использования.
Транзистор радиоэлектронный компонент из полупроводникового материала с тремя выводами, позволяющий входным сигналом управлять током в электрической цепи. Обычно используется для усиления, генерации и преобразования электрических сигналов.
В большинстве усилительных схем транзисторы или электронные лампы используются как переменный резистор, сопротивление которого изменяется под действием слабого входного сигнала. Этот «переменный резистор» является составной частью электрической цепи постоянного тока, которая получает питание, например, от гальванических элементов или аккумуляторов, поэтому в цепи начинает протекать постоянный ток. В аналоговой технике чаще используют биполярные транзисторы. В цифровой технике (цифровая связь, память, процессоры), наоборот, чаще используются полевые транзисторы.
- Биполярные транзисторы. Режимы работы и основные схемы включения.
В работе биполярного транзистора одновременно участвуют два типа носителей заряда электроны и дырки. Этим он отличается от униполярного (полевого) транзистора, в работе которого участвует только один тип носителей заряда.
У биполярного транзистора три контакта (электрода). Контакт, выходящий из центрального слоя, называется база. Крайние электроды носят названия коллектор и эмиттер. Прослойка базы очень тонкая относительно коллектора и эмиттера. В дополнение к этому, слой полупроводника со стороны коллектора немного толще, чем со стороны эмиттера. Если увеличить напряжение на базе, то в прослойке соберется еще больше электронов. В результате немного усилится ток базы, и значительно усилится ток коллектора. Таким образом, при небольшом изменении тока базы сильно меняется ток коллектора. Так и происходит усиление сигнала в биполярном транзисторе.
В соответствии уровням напряжения на электродах транзистора, различают четыре режима его работы: режим отсечки, активный режим, режим насыщения и инверсный режим.
- Составные и полевые транзисторы. Особенности построения и работы. Области использования.
Полевой транзистор транзистор, в котором сила проходящего через него тока регулируется внешним электрическим полем, т.е напряжением. Это принципиальное различие между ним и биполярным транзистором, где сила основного тока регулируется управляющим током.
Область полупроводника N-типа формирует канал между зонами P-типа. Электроды, подключаемые к концам N-канала, называются сток и исток. Полупроводники P-типа электрически соединяются между собой и представляют собой один электрод затвор. Вблизи стока и истока находятся зоны с повышенной концентрацией электронов. Это улучшает проводимость канала.
- Оптоэлектронные приборы. Основные виды, назначение и свойства.
Оптоэлектронный прибор - это устройство, в котором при обработке информации происходит преобразование электрических сигналов в оптические и обратно. Существенная особенность оптоэлектронных устройств состоит в том, что элементы в них оптически связаны, а электрически изолированы друг от друга. Основные виды:
оптоизлучатели преобразователи электрической энергии в световую; фотоприемники преобразователи световой энергии в электрическую; оптопары приборы для изоляции эл-ва при передаче энергии и информации по световому каналу.
- Транзисторные ключи и многокаскадные усилители. Назначение и принципы построения.
Транзисторный ключ служит для коммутации цепей нагрузки под воздействием внешних управляющих сигналов. В соответствии с функциями ключа транзистор может находиться в одном из двух статических режимов: режим отсечки, когда транзистор закрыт и режим насыщения, когда транзистор открыт и насыщен. Электронные ключи основаны на работе биполярных транзисторов. Когда на базе транзистора отсутствие напряжения относительно эмиттера, транзистор закрыт, ток через него не идёт, на коллекторе всё напряжение питания, т.е. максимальный сигнал. Когда на базу транзистора поступает электрический сигнал, он открывается, возникает ток коллектор-эмиттер и падение напряжения на коллекторе, а с ним и напряжение на выходе уменьшается до низкого уровня. Транзисторные ключи находят широкое применение в силовых преобразователях частоты.
На практике в устройствах промышленной электроники для получения необходимой полезной выходной мощности в нагрузке недостаточно одного каскада. Поэтому применяют
многокаскадные усилители
, собираемые из нескольких последовательно соединенных одиночных усилительных каскадов. В блок-схеме в качестве датчиков, преобразующих почти любой неэлектрический сигнал во входной электрический сигнал, могут использоваться различные источники ЭДС: микрофон, антенна и т. д. Первый входной каскад предназначен для согласования сопротивления датчика входного сигнала с входным сопротивлением усилителя при одновременном усилении входного сигнала. Последний выходной каскад является каскадом усиления мощности, передаваемой в полезную нагрузку. Все остальные промежуточные каскады обеспечивают усиление полезного сигнала до величины, необходимой для оптимальной работы выходного каскада, при которой отбирается в нагрузку максимально возможная полезная мощность каскада при допустимой величине нелинейных искажений.
- Дифференциальные и операционные усилители (ОУ).
Дифференциальный усилитель - это схема, используемая для усиления разности напряжений двух входных сигналов. В идеальном случае выходной сигнал не зависит от уровня каждого из входных сигналов, а определяется только их разностью. Когда уровни сигналов на обоих входах изменяются одновременно, то такое изменение входного сигнала называют синфазным.
Выходное напряжение измеряется на одном из коллекторов относительно потенциала земли; такой усилитель называют схемой с однополюсным выходом. Этот усилитель можно рассматривать как устройство, которое усиливает дифференциальный сигнал и преобразует его в несимметричный сигнал, с которым могут работать обычные схемы. Если же нужен дифференциальный сигнал, то его снимают между коллекторами. Дифференциальные усилители используют в тех случаях, когда слабые сигналы можно потерять на фоне шумов. Примерами таких сигналов являются цифровые сигналы, передаваемые по длинным кабелям.
Операционный усилитель - это электронный усилитель напряжения с высоким коэффициентом усиления, имеющий дифференциальный вход и обычно один выход. Дифференциальные входы усилителя состоят из двух выводов - V+ и V-, идеальный операционный усилитель усиливает только разницу напряжений между двумя этими входами, эта разница называется дифференциальным напряжением на входе. Напряжение на выходе операционного усилителя определяется формулой Vout = k (V+ - V- ), где V+ - напряжение на прямом входе, V- - напряжение на инверсном входе, и k - коэффициент усиления усилителя с разомкнутой петлёй обратной связи. Операционные усилители являются наиболее востребованными приборами среди современных электронных компонент, они находят своё применение в потребительской электронике, применяются в индустрии и в научных приборах.
- Обратная связь в усилительных схемах. Основные схемы усилителей на ОУ, особенности работы.
Обратная связь
явление передачи части энергии усиленных колебаний из выходной цепи усилителя во входную. Цепь обратной связи выполняется в виде линейного пассивного четырехполюсника, характеризуемого коэффициентом передачи. Если колебания от источника складываются с сигналом обратной связи так, что амплитуда колебаний на входе и на выходе усилителя увеличивается, то такая обратная связь положительная. Положительная обратная связь позволяет создавать новые классы электронных схем с различными функциональными характеристиками. Если колебания от источника входного сигнала и сигнала обратной связи поступают на вход усилителя в противофазе, что приводит к уменьшению амплитуды колебаний на входе и выходе усилителя, то обратная связь будет отрицательной.
Инвертирующий усилитель
(слева)
.
Коэффициент усиления.
K = U вых/ U вх=- R 2/ R 1.
Неинвертирующий усилитель (справа). Коэффициент усиления K=Uвых/Uвх=1+ R 2/ R 1.
- Активные фильтры: назначение, классификация, характеристики и примеры построения.
Активный фильтр один из видов аналоговых электронных фильтров, в котором присутствует один или несколько активных компонентов, например, транзистор или операционный усилитель. В активных фильтрах используется принцип отделения элементов фильтра от остальных электронных компонент схемы. Часто бывает необходимо, чтобы они не оказывали влияния на работу фильтра. Применение усилителей в активных фильтрах позволяет увеличить наклон частотной характеристики в полосе подавления, что недостижимо при соединении пассивных цепочек.
Типы активных фильтров: фильтр высоких частот ослабляет амплитуды гармоник сигнала ниже частоты среза; фильтр низких частот ослабляет амплитуды гармоник сигнала выше частоты среза; полосовой фильтр ослабляет амплитуды гармоник сигнала выше и ниже некоторой полосы; режекторный фильтр ослабляет амплитуды гармоник сигнала в определённой полосе частот.
- Генераторы электрических сигналов. Назначение, классификация и примеры построения.
Электронный генератор устройство, посредством которого энергия сторонних источников питания преобразуется в электрические колебания требуемой формы, частоты и мощности. Электронные генераторы входят составной частью во многие электронные приборы и системы. Состоит из источника (устройства с самовозбуждением, например, усилителя, охваченного цепью положительной обратной связи) и формирователя (например, электрического фильтра). Используются в измерительных приборах, осциллографах. По форме колебаний их делят на генераторы гармонических и негармонических (импульсных) сигналов.
- Компараторы напряжения, ЦАП и АЦП. Принципы построения и области использования.
Компаратор это устройство, которое сравнивает два разных напряжения и силу тока, выдает конечный силовой сигнал, указывая на большее из них, одновременно производя расчет соотношения. У него есть две аналоговые вводные клеммы с положительным и отрицательным сигналом и один двоичный цифровой выход. Для отображения сигнала используется специальный индикатор. Используя аналоговый сигнал в + входе (неинвертируемый) и выходе (инвертируемый), устройство использует два аналогичных разнополярных сигнала. Если аналоговый вход больше, чем аналоговый выход, то выход будет «1», и это включит открытый коллектор транзистора. Если вход находится на отрицательном уровне, то сигнал будет равняться «0» и коллектор будет находиться в закрытом виде. Применяется в схемах, где нужно сравнивать сигналы входящего напряжения: зарядное устройство, микроконтроллер.
ЦАП устройство для перевода цифровых данных в аналоговый сигнал, своеобразный мост между аналоговой и цифровой частями схемы. Принцип работы ЦАП заключается в суммировании аналоговых сигналов. Суммирование производится с коэффициентами, равными нулю или единице в зависимости от значения соответствующего разряда цифрового кода. Выходной сигнал ЦАП может иметь форму тока, напряжения или заряда. Область применения: усилители звука, обработка видео, устройства отображения.
АЦП электронное устройство, преобразующее напряжение в двоичный цифровой код. Простейшим одноразрядным двоичным АЦП является компаратор. Для преобразования любого аналогового сигнала в цифровую форму необходимо выполнить три основные операции: дискретизацию, квантование и кодирование.
- Источники вторичного электропитания (ИВЭП). Принципы построения и область использования.
Источники вторичного электропитания (ИВЭП)
предназначены для получения напряжения, необходимого для питания различных электронных устройств. Чаще всего перед вторичными источниками питания стоит задача преобразования электроэнергии из сети переменного тока промышленной частоты 220В в 50 Гц. Трансформатор Тр предназначен для изменения уровня переменного напряжения и гальванической развязки выпрямителя и питающей сети. Выпрямители
служат для преобразования переменного напряжения питающей сети в постоянное. Основными компонентами выпрямителей служат вентили элементы с явно выраженной нелинейной вольтамперной характеристикой. В качестве таких элементов используют кремниевые диоды. Сглаживающий фильтр уменьшает пульсации напряжения на выходе выпрямителя. Стабилизатор уменьшает колебания напряжения на нагрузке.
ИВЭП имеет большие вес и габариты, определяемые размерами трансформатора и сглаживающего фильтра. Сейчас ИВЭП вытесняются преобразовательными устройствами, работающими на частотах, составляющих десятки и сотни килогерц. При этом удается значительно уменьшить размеры и вес устройства.
- Выпрямители ИВЭП. Методы улучшения выходных параметров выпрямителей.
___________________________________________________________________________________________
- Цифровые логические элементы. Классификация, основные параметры и характеристики.
Логические элементы устройства, предназначенные для обработки информации в цифровой форме. Основные параметры. Коэффициент объединения по входу число входов, с помощью которых реализуется логическая функция. Коэффициент разветвления по выходу число логических входов устройств этой же серии, которые могут быть одновременно присоединены к выходу данного логического элемента. Быстродействие характеризуется временем задержки распространения сигналов через ЛЭ. Различают время задержки распространения сигнала при включении ЛЭ, время задержки сигнала при выключении и среднее время задержки распространения.
Все логические функции любого числа логических переменных можно образовать с помощью трех основных операций: логическое отрицание (инверсия, операция НЕ); логическое сложение (дизъюнкция, операция ИЛИ); логическое умножение (конъюнкция, операция И);
- Триггерные устройства: классификация, принципы построения и работа.
Триггеры класс электронных устройств, обладающих устойчивыми состояниями электрического равновесия и способных под действием внешних сигналов переключаться в любое из этих состояний и находиться в них сколь угодно долго после прекращения их действия. Состояние триггера - это значение, которое в нем хранится в настоящее время. Схема триггера состоит из элемента памяти (самого триггера с двумя устойчивыми состояниями) и схемы управления с рядом входов. Схема управления преобразует поступающую на её входы информацию в одну из комбинаций сигналов 00,01,10,11 действующих непосредственно на входы собственно триггера.
Типы триггеров в зависимости от способов управления: асинхронные (не тактируемые) и синхронные (тактируемые). Изменение состояния асинхронного триггера происходит сразу же после изменения сигналов на его управляющих входах. У синхронного триггера изменение состояния под действием управляющих сигналов возможно только при присутствии сигнала на специальном тактовом входе. Наибольшее применение триггеры находят в счетчиках, регистрах, элементах памяти.
- Регистровые структуры. Особенности построения и назначение.
Во всех процессорах используются программно доступные регистры общего назначения (РОН) и регистры специального назначения . РОН в составе ЦП используются для хранения операндов, наиболее часто используемых при вычислениях, что сокращает количество обращений к ОП за операндами, что позволяет повысить и производительность ЦП. Чем больше емкость РОН, тем больше промежуточных данных можно в них хранить без обращения к ОП. Также РОН можно использовать для хранения адресов при выполнении процессором адресации. В число специальных регистров входят указатель команд (используется в качестве смещения при определении адреса следующей выполняемой команды), регистр флагов (обработка прерываний, последовательность вызываемых задач, ввод/вывод), и регистры сегментов (текущие адресуемые сегменты памяти).
- Двоичные счетчики: виды счетчиков, принципы построения и работа.
Двоичный счетчик функциональный узел, предназначенный для подсчета числа входных сигналов и запоминания двоичного кода этого числа соответствующими триггерами. Каждый разряд счетчика включает в себя триггер. По назначению счетчики делятся на суммирующие и вычитающие.
В начальный момент времени все триггеры устанавливаются в состояние “0”. После прихода первого счетного импульса триггер Тг1 перейдет в состояние “1” и в счетчике зафиксируется код 001. Второй импульс, пришедший на вход, переведет Тг1 снова в состояние “0”. При этом возникает импульс переноса, который устанавливает следующий триггер Тг2 в состояние “1” и в счетчике зафиксируется код 010. После третьего входного сигнала Тг1 вновь прейдет в состояние “1”, а остальные триггеры останутся в прежнем состоянии. Так будет продолжаться до тех пор, пока счетчик не просуммирует максимальное для трех разрядов число 710 =1112 . Восьмой импульс переведет Тг1 в состояние “0“, возникший перенос поступит на Тг2 и также переведет его в состояние “0”. В свою очередь, импульс переноса со второго разряда переведет в состояние “0” и Тг3. В результате этого счетчик установится в исходное нулевое состояние (000)
- Мультиплексоры и демультиплексоры.
Мультиплексор переключатель сигналов, управляемый двоичным кодом и имеющий несколько входов и один выход, преобразует параллельный код в последовательный. К выходу подключается тот вход, чей номер соответствует двоичному коду. Демультиплексор это переключатель сигналов, управляемый двоичным кодом и имеющий один вход и несколько выходов, работает противоположно мультиплексору, преобразуя последовательный код в параллельный.
- Шифраторы и дешифраторы.
Шифратор (кодер) электронное устройство, которое преобразует код одной системы счисления в код другой системы. Рассмотрим шифратор на примере калькулятора. Поскольку все действия в калькуляторе выполняются с двоичными числами, то после клавиатуры стоит шифратор, который преобразует вводимые числа в двоичную форму. Все кнопки калькулятора соединяются с общим проводом и, нажав, к примеру, кнопку 5 на входе шифратора, мы тут же получим двоичную форму данного числа на его выходе.
Дешифраторы относятся к той же группе, только работают по противоположному принципу. Они преобразуют параллельный двоичный код в позиционный десятичный. Рассмотрим дешифратор на примере цифрового светодиодного индикатора. На нём отображаются десятичные цифры, а так как цифровая электроника работает с двоичными числами, которые представляют комбинацию 0 и 1, эти числа должны быть преобразованы в десятичную форму.
- Сумматоры и арифметико-логические устройства.
Сумматор логический операционный узел, выполняющий арифметическое сложение кодов двух чисел. При арифметическом сложении выполняются и другие дополнительные операции: учет знаков чисел, выравнивание порядков слагаемых. Операции выполняются в арифметическо-логических устройствах (АЛУ) процессорных элементах, ядром которых являются сумматоры.
По числу входов и выходов одноразрядных двоичных сумматоров:
четвертьсумматоры, характеризующиеся наличием двух входов, на которые подаются два одноразрядных числа, и одним выходом, на котором реализуется их арифметическая сумма;
полусумматоры, характеризующиеся наличием двух входов, на которые подаются одноимённые разряды двух чисел, и двух выходов: на одном реализуется арифметическая сумма в данном разряде, а на другом - перенос в следующий, более старший разряд);
полные одноразрядные сумматоры, характеризующиеся наличием трёх входов, на которые подаются одноимённые разряды двух складываемых чисел и перенос из предыдущего (более младшего) разряда, и двумя выходами: на одном реализуется арифметическая сумма в данном разряде, а на другом - перенос в следующий (более старший разряд).
- Запоминающие устройства: классификация, основные характеристики и принципы построения.
Запоминающее устройство комплекс технических средств, реализующих функцию памяти. Запоминающий элемент (ЗЭ) часть памяти, используемая для хранения данных в битах.
Основные параметры ЗУ. Информационная емкость определяется наибольшим количеством информации, которая может быть зафиксирована ЗУ. Быстродействие памяти определяется продолжительностью операции обращения, т.е. длительностью процессов, необходимых для записи или считывания информации.
В общем случае ЭВМ содержит внешние и внутренние ЗУ. Внешние ЗУ служит для хранения больших объемов информации: запасов данных и программного обеспечения системы. Используются ЗУ с прямым доступом на дисках, на магнитных лентах. Внутренние ЗУ по выполняемым функциям делятся на оперативные и постоянные. Оперативные (ОЗУ) выполняют запись, хранение и считывание произвольной двоичной информации, обеспечивают хранение программ, определяющих текущий процесс, и массивов обрабатываемых данных. Постоянные (ПЗУ) осуществляют хранение и выдачу постоянно записанной информации, содержание которой не изменяется в ходе работы системы.
- Архитектура микропроцессоров, принципы работы и классификация.
Микропроцессор процессор, реализованный в виде одной микросхемы или комплекта из нескольких специализированных микросхем. Микропроцессор характеризуется тактовой частотой, определяющей максимальное время выполнения переключения элементов в ЭВМ, и разрядностью максимальным числом одновременно обрабатываемых двоичных разрядов.
Архитектура микропроцессора система команд и способы адресации, возможность совмещения выполнения команд во времени, наличие дополнительных устройств в составе микропроцессора, принципы и режимы его работы. Выделяют понятия микроархитектуры и макроархитектуры. Микроархитектура - это аппаратная организация и логическая структура микропроцессора, регистры, управляющие схемы, арифметико-логические устройства, запоминающие устройства и связывающие их шины. Макроархитектура - это система команд, типы обрабатываемых данных, режимы адресации и принципы работы микропроцессора.
Микропроцессор координирует работу всех устройств с помощью шины управления (ШУ). Помимо ШУ имеется 16-разрядная адресная шина (ША), которая служит для выбора определенной ячейки памяти, порта ввода или порта вывода. По 8-разрядной информационной шине или шине данных (ШД) осуществляется двунаправленная пересылка данных между микропроцессорами. МП может посылать информацию в память или к одному из портов вывода, а также получать информацию из памяти или от одного из портов ввода. Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) содержит некоторую программу инициализации ПК. Программы пользователя могут быть загружены в оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) и из внешнего запоминающего устройства (ВЗУ).
по дисциплине «Электротехника и электроника»
1 Дисциплина «Электротехника и электроника». Электрическая энергия, её
Вопросы к экзамену
свойства и применение.
2 Проводники, диэлектрики и полупроводники в электрическом поле.
3 Электрическое поле и его характеристики.
4 Конденсаторы и их соединения.
5 Электрическая цепь и элементы ее схемы. Параметры и характеристики
электрических цепей.
6 Электрические цепи постоянного тока. Их классификации.
7 Пассивные и активные элементы электрических цепей постоянного тока.
8 Законы Ома и Кирхгофа. Расчет электрических цепей постоянного тока.
9 Переменный ток. Понятие о генераторах переменного тока.
10 Электрические цепи переменного тока и их параметры.
11 Активная и реактивная нагрузка в цепи переменного тока.
12 Резонанс в цепи переменного тока.
13 Основные свойства и характеристики магнитного поля.
14 Магнитные свойства материалов.
15 Законы Ампера и Лоренца.
16 Электромагнитная индукция. Самоиндукция. Взаимоиндукция.
17 Магнитные цепи. Расчет магнитных цепей.
18 Виды и методы электрических измерений.
19 Средства измерения электрических величин. Классификации и
характеристики измерительных приборов.
20 Трехфазные электрические цепи.
21 Соединение обмоток трехфазных источников электрической энергии
звездой и треугольником.
22 Назначение, принцип действия и устройство трансформатора.
23 Устройство и принцип действия электрических машин постоянного тока.
24 Генераторы и двигатели постоянного тока.
25 Устройство и принцип действия электрических машин переменного тока.
26 Асинхронный двигатель.
27 Синхронный генератор.
28 Электропривод: характеристики и классификации.
29 Электроэнергетические системы. Электрические станции.
30 Электрические сети. Распределение электрической энергии.
31 Электропроводность проводников.
32 Электропроводность полупроводников.
33 Классификации электронных устройств.
34 Полупроводниковые диоды: классификации, принцип действия, область
применения.
35 Транзисторы: классификации, принцип действия, область применения.
36 Тиристоры: классификации, принцип действия, область применения.
37 Фотоэлектронные приборы: классификации, принцип действия, область
применения.
38 Электроннолучевые трубки: классификации, принцип действия, область
применения.
39 Выпрямительные устройства.
40 Стабилизаторы.
41 Электронные усилители.
42 Электронные генераторы.
43 Структура системы автоматического контроля.
44 Структура системы автоматического управления.
45 Структура системы автоматического регулирования.
46 Измерительные преобразователи.
47 Электромагнитные реле.
48 Микропроцессоры.
49 Архитектура микроЭВМ.
50 Интегральные схемы микроэлектроники.
Экзаменационные билеты по дисциплине «Электротехника и
электроника».
Билет 1
1.1йи 2й законы Кирхгофа.
2. Приборы электромагнитной системы.
3. Задача.
Билет 2
1. Закон Ома для участка цепи и для полной цепи
2. Приборы магнитоэлектрической системы.
3. Задача.
Билет 3
1. Тепловое действие электрического тока.
2. Приборы электродинамической системы.
3. Задача.
Билет 4
1. Последовательное соединение сопротивлений
2. Приборы индукционной системы.
3. Задача.
Билет 5
1. Параллельное соединение сопротивлений.
2. Принцип действия асинхронного двигателя.
3. Задача.
Билет 6
1. Работа и мощность эл. тока.
2. Устройство АД с фазным и короткозамкнутым ротором.
3. Задача.
Билет 7
1. Магнитное поле и его свойства.
2. Пуск в ход АД, торможение АД, регулирование частоты вращения АД
3. Задача.
Билет 8
1. Проводник с током в магнитном поле. Сила Ампера
2. Принцип действия и устройство синхронного генератора.
3. Задача.
Билет 9
1. Магнитные свойства материалов. Гистерезис.
2. Устройство и принцип действия генератора постоянного тока.
3. Задача.
Билет 10
1. Электромагнитная индукция.
2. Электроизмерительные приборы. Погрешности и обозначения
на шкале.
3. Задача.
Билет 11
1. Взаимоиндукция, самоиндукция и вихревые токи.
2. Расчет сечения проводов
3. Задача.
Билет 12
1. Получение синусоидальной ЭДС переменного тока.
2. Электропроводность полупроводников. np переход.
3. Задача.
Билет 13
1. Величины, характеризующие ток и напряжение
в цепях переменного тока.
2. Полупроводниковые диоды.
3. Задача.
Билет 14
и индуктивное сопротивления.
2. Транзисторы.
3. Задача.
Билет 15
1. Цепи переменного тока, содержащие активное
и емкостное сопротивление.
2. Тиристоры.
3. Задача.
Билет 16
1 Получение трехфазного переменного тока.
Схемы соединения обмоток генератора.
2. Выпрямительные схемы, сглаживающие фильтры.
3. Задача.
Билет 17
1. Трансформаторы, принцип действия.
2. Микроэлектроника
3. Задача.
Билет 18
1. Измерения электрических величин.
2. Фотоэлектрические полупроводниковые приборы.
3. Задача.
- ГИА и экзамены по Электронике по годам
- Обучение радиоэлектронике, электротехнике, презентации радиоэлектронных схем
- Справочники и энциклопедии по электронике и электротехнике
Содержание раздела
Описание раздела «Экзамены по Электронике»
Здесь вы найдете Экзаменационные билеты по Электронике , которые помогут вам сдать абсолютно любой экзамен. Благодаря данным материалам, вы спокойно, без особых волнений и переживаний сдадите на отлично как письменный экзамен, так и устный по данному предмету. Раздел посвящен специально для тех, кто самостоятельно хочет подготовиться к экзаменам, вспомнить все пройденные темы и пополнить свой багаж знаний.Данный раздел включают в себя всю необходимую литературу, которая поспособствует сдаче экзамена по электронике на отлично. Это демонстрационные билеты, самостоятельные и контрольные работы с ответами. Так же здесь вы найдете пособия для подготовки к экзаменам, которые помогут Вам получить за экзамене только хорошие оценки. Вы сможете познать секреты электроники. И возможно, в будущем станете знаменитым изобретателем. А те, кто совсем уж плохо разбирается в предмете, может скачать себе шпаргалку по электронике.
Электроника - это наука, занимающаяся изучением взаимодействия электронов с электромагнитными полями и разработкой методов создания электронных приборов, устройств или элементов, используемых, в основном, для передачи, обработки и хранения информации.
Сдать экзамен по электронике не просто, потому что она делится на несколько непростых разделов: физическую, прикладную, информационную, энергетическую, микроэлектронику.
Электроника – это наука о взаимодействии заряженных частиц с электромагнитными полями и о методах создания электронных приборов и устройств, используемых в основном для передачи, обработки и хранения информации. Электронные приборы и устройства используются в системах связи, автоматики, в вычислительной технике, измерительной технике и так далее, то есть абсолютно везде в нашей повседневной жизни. Поэтому и нужно узучать электронику.
Не забудьте посетить разделы
