Электротехника и электроника

Электроснабжение с основами
электротехники
Электрические цепи однофазного переменного
тока.
2. Трехфазные цепи переменного тока.
3. Магнитные цепи.
1.
4.
5.
6.
Электромагнитные машины, применяемые в
строительстве.
Основы электроники.
Общие вопросы электроснабжения.
Основные понятия и определения
Основными элементами электрической цепи
являются источники и приемники электрической энергии.
Кроме этих элементов, электрическая цепь содержит
измерительные приборы, коммутационную аппаратуру,
соединительные линии, провода.
В источниках электрической энергии различные
виды энергии преобразуются в электрическую.
Так, в генераторах электростанций в электрическую
энергию преобразуется энергия механическая, в
гальванических элементах и аккумуляторах – химическая, в
солнечных батареях – световая и т.д.
В приемниках электрическая энергия источников
преобразуется в тепловую (нагревательные элементы),
световую (электрические лампы), химическую
(электролизные ванны) и т.д.
 Первый закон
Кирхгофа
 Второй закон Кирхгофа
 Закон Ома
Электрические цепи однофазного переменного тока
.
При равномерном вращении рамки угловая скорость ω = α/t → α= ω
t, тогда t-текущее время Ф=BScos ω t ω, также называется
круговой частотой рад/см . Т.к. при вращении рамки пересекающей
ее магнитный поток все время меняется, то по закону
электромагнитной индукции в ней будет наводится ЭДС индукции:
е=-dФ/dt=BS ω sin ω t=Emsin ω t
где: E=BSW – амплитуда синусоидальной ЭДС,т.е. в рамке возникает
синусоидальная ЭДС, а если замкнуть рамку, то в цепи не течет
синусоидальный ток.
е – значение переменной ЭДС в данный момент времени называется
мгновенным значением.
е=-dФ/dt=-d(Фмcosωt)/dt=ФmVsinωt - по этому закону наводится ЭДС
рамки.
ЭДС имеет max значение при t = 90
е = Em sin ω t
i= Im sin ω t
Понятие начальной фазы среда сдвига фаз.
Учитывая, что отсчет времени t может начаться в любой момент, когда ЭДС и ток
не проходит через 0, то можем записать:e=Emsin( ω t+Ψе)
i=Imsin(ω t+Ψi)
С течением времени T фаза ЭДС и тока изменяется на угол 0П, т.е. W=2П/T=2Пf
ℓ=Eмsin(ωt+Ψе)
ℓ= Емsin(ωt-Ψе)
Величины Ψе иΨi – определяющие значения тока и ЭДС в начальный момент
времени (t=0) называется начальными фазами.
Начальная фаза – значение переменной синусоидальной величины в момент
отсчета.
Способы изображения синусоидальных величин.
1. Изображение синусоидальных велbчин с помощью тригонометрических
функций.
i=Imsin(ωt±Ψi); u=Umsin(ωt±Ψu); е= Emsin(ωt±Ψe)
2. Графическое изображение синусоидальных величин e(t); i(t); u(t)
3. Изображение синусоидальных величин с помощью вращающихся векторов.
4. Изображение синусоидальных величин с помощью комплексных чисел.
 Сущность метода заключается в том, что любая переменная
синусоидальная величина м/б представлена в виде
вращаются вектора по величине равного максимальному
значению изображаемому функции. Скорость его вращения
равна ее угловой частоте, а начальное положение в
пространстве определена начальной фазой функции, и фаза
зависит от t.
 C помощью векторов можно найти значение
синусоидальной величины Um в любой момент.
Действующее значение I.
 Действительным значением I называется: такое значение
постоянного тока при прохождении которого через резистор
(R) в течении времени Т выделится такое же количество
тепла, что и при прохождении действительным значением
тока по этому же резистору и в течении этого же времени.

Приемники электрической энергии по характеру физических
процессов, протекающих в них, делятся на три основных вида:
резистивные; индуктивные; емкостные.
- идеальный емкостной
элемент
- идеальный индуктивный
элемент
- резистивный элемент

Трехфазные цепи

Общие вопросы электроснабжения
 Системой электроснабжения называют
совокупность устройств и сооружений для
производства, передачи и распределения
электрической энергии между промышленными,
сельскохозяйственными и коммунально-бытовыми
потребителями.
 Электрическая сеть – это совокупность
электроустановок для передачи и распределения
электроэнергии, состоящая из подстанций,
распределяющих устройств, токопроводов, воздушных
и кабельных линий электропередачи, работающих по
определенной территории.
Общая схема производства и распределения электроэнергии:
а,б – удаленные и местные источники электроэнергии;
в - потребители

Электрической подстанцией называется электроустановка,
предназначенная для преобразования, трансформации и распределения
электроэнергии между источником и потребителем.
ОСНОВНЫЕ ПРИЕМНИКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ
 По надежности электроснабжения в соответствии с
правилами устройства электроустановок все
приемники электроэнергии подразделяются на три
категории:
 I категория – электроприемники, перерыв в питании
которых может повлечь за собой опасность для жизни
людей, значительный материальный ущерб, связанный
с повреждением оборудования, массовым браком
продукции или длительным расстройством сложного
технологического процесса. При проектировании их
электроснабжения необходимопредусматривать не
менее двух независимых источников питания.
ОСНОВНЫЕ ПРИЕМНИКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ
 II категория – электроприемники, перерыв
электроснабжения которых может быть связан с
существенным недоотпуском продукции, простоем
людей, механизмов и промышленного транспорта.
Допустимыйперерыв электроснабжения таких
потребителей – не более 2-3 часов, поэтому в
зависимости от их значимости для
технологического процесса и особенностей
организации резервного питания может
предусматриваться второй независимый ввод от
энергосистемы.
ОСНОВНЫЕ ПРИЕМНИКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ
 К III категории относятся все остальные
приемники электрической энергии, не требующие
резервных источников питания, если перерыв
электроснабжения не превышает одной рабочей
смены.
В электрических сетях ток синфазен (не опережает и не запаздывает) относительно
напряжения только тогда, когда нагрузка имеет активный характер . Однако большинство
современных потребителей электроэнергии представляют собой электромагнитные
механизмы:
электрические машины, трансформаторы, оборудование для дуговой сварки и т.п., – в
которых переменный магнитный поток связан с обмотками. В обмотках при протекании
переменного тока индуцируются реактивные э.д.с., обуславливающие сдвиг по фазе между
напряжением и током. Если ток отстает от напряжения – нагрузку называют индуктивной, а
когда ток опережает напряжение– нагрузкаимеет емкостный характер.
 Основными потребителями реактивной мощности
являются: асинхронные двигатели (60 - 65 % общего
потребления реактивной мощности); трансформаторы
(20 – 25%), воздушные электрические сети, реакторы,
преобразователи и другие установки (10%).
 Соотношение активной и реактивной мощности
определяется коэффициентом мощности – косинусом
угла сдвига между векторами тока и напряжения
нагрузки. Для трехфазной цепи он выражается
отношением активной мощности к полной
(кажущейся):
Графики электрических нагрузок
 По уровню электроснабжения различают
индивидуальные и групповые графики нагрузок.
 Индивидуальные графики необходимы для
определения нагрузок отдельных мощных приемников
электроэнергии с резкопеременным характером
работы на протяжении его характерного рабочего
цикла.
 Групповые графики строятся для группы потребителей
путем суммирования индивидуальных графиков за
один и тот же интервал времени или на основании
показаний счетчиков электроэнергии, установленных
на вводе питающей электрической сети .
Для обобщения характеристик различных графиков электрических
нагрузок при проектировании используют типовые безразмерные
коэффициенты.
 Коэффициент использования является основным
показателем для расчета нагрузки. Он
характеризует отношение средней активной
мощности электроприемников (для смены с
наибольшей загрузкой) к номинальной
(установленной) мощности
 Коэффициент включения приемника kв
представляет собой отношение
продолжительности включения приемника в
цикле tв ко всей продолжительности цикла tцикл.
 Коэффициент загрузки kз характеризует
отношение фактически потребляемой им средней
активной мощности Рс.в. за время включения tв в
течение времени цикла tцикл. к его номинальной
мощности:
Годовые графики электрических нагрузок
 Годовой график изменения суточных
максимальных нагрузок: