Нагрузочный режим однофазного трансформатора

Техническая реализация логической операции И-НЕ

Техническая реализация логической операции ИЛИ.

0V0=0

1V1 =1

1V0= 1

1V1=1

Самостоятельное значение имеет логическая операция эаикы, которая символически записывается в виде

Логические элементы, реализующие операцию ИЛИ, называют элементами ИЛИ и обозначают на функциональных схемах, как пока­зано на рис. Выходной сигнал F элемента ИЛИ равен единице, если хотя бы на один из п входов подан сигнал «1».

Простейшие логические элементы ИЛИ могут быть построены на основе диодных ключей. В качестве элемента НЕ обычно служит транзисторный ключ, обладающий инвертирующими свойствами.

В зависимости от компонентов, из которых построены логические элементы И или ИЛИ, различают четыре типа логических элементов (четыре типа «логики»):

1) резисторно-транзисторные (РТЛ);

2) диодно-транзисторные (ДТЛ);

3) транзисторно-транзисторные (ТТЛ);

4) транзисторные (ТЛ).

В логических элементах первых трех типов при выполнении логн. ческих операций в силу особенности применяемых схем происходит ослабление сигналов, поэтому на их выходах включают транзисторные ключи, которые компенсируют это ослабление благодаря своим усилительным свойствам. Таким образом достигается нормализация логических уровней U(0) и U(1), т.е. доведение выходного напряжения до установленного уровня.

В логических элементах четвертого типа транзисторы, используемые для выполнения операций И и ИЛИ, работают в режиме усиления напряжения, поэтому нормализации логических уровней не требуется. В настоящее время логические элементы выполняют в основном на интегральных микросхемах.

При включении по схеме рис.10.23,а диодная сборка служит элементом ИЛИ, если кодирование сигналов соответствует рис.10.23,б.При воздействии сигнала»1»(-Е) хотя бы на один вход(например, Х₁=1) открывается соответствующий диод(Д₁) и выход соединяется с входом (F=1). Остальные диоды закрыты, т.е. выходной сигнал попадает на входы, на которых U_вх=0.

На практике используют ТТЛ-элементы со сложным инвертором, позволяющим увеличить нагрузочную способность элемента. На рис. 10.27 приведена схема такого элемента И — НЕ (типа 1ЛБ344А). Транзистор Т₃ выполняет функции эмиттерного повторителя с нагру­зочным устройством в виде транзистора Т₄. При воздействии сигнала «1» на все входы транзистор Т_г насыщен, как показано ранее. Следовательно, транзистор Т₄ также насыщен из-за высокого потенциала на входе (точка а). Благодаря низкому потенциалу коллектора тран­зистора Т_г (точка б) транзистор Т₃ закрыт. При воздействии сигнала «0» хотя бы на один из входов транзистор Т₂ закрывается, а транзис­тор Т₉ открывается из-за повышения потенциала точки б и работает как эмиттерный повторитель. Диод Д служит для обеспечения режима смещения транзистора Т₃, т. е. для того, чтобы этот транзистор был закрыт при насыщенном транзисторе Т_г. Прямое напряжение на диоде Д порядка 0,5 В и служит для запирания транзистора Т₃. Это напря­жение создается даже при очень малых (порядка микроампер) токах закрытого транзистора Т₃.

28. Устройство, принцип действия, уравнения э.д.с., м.д.с. и токов однофазного трансформатора. Мгновенные и действующие значения э.д.с. первичной и вторичной обмоток однофазного трансформатора. Трансформатор-это устройство предназначенное для преобразования напряжения (тока) одной величины в напряжение(ток) другой величины. Состоит из двух и более индуктивных обмоток.

Если обмотка разомкнута –холостой ход.

, - действующие значения эдс.

Уравнение мдс:

Мгновенное значение эдс первичной обмотки:

29.Режим холостого хода однофазного трансформатора. Холостым ходом трансформатора (хх) называется режим работы, когда его первичная обмотка присоединена к сети переменного тока, а вторичная - разомкнута.

w₁ w₂   Ф  

I₂=0  

Ф_1р

U₂

I₀   U₁

Рис. 27. Холостой ход трансформатора.

По первичной обмотке протекает ток хх Io, создающий магнитный поток, имеющий две составляющие. Первая из них Ф замыкается по магнитопроводу и сцеплена как с первичной, так и со вторичной об- мотками. Поток Ф индуктирует в обмотках ЭДС Е1 и Е2. Вторая составляющая Ф_1р проходит частично по магнитопроводу и частично по воздуху. Она называется потоком рассеяния, который сцеплен только с первичной обмоткой и вызывает появление в ней дополнительной ЭДС, которая учитывается понятием индуктивного сопротивления рассеяния первичной обмотки Х ₁. Магнитное сопротивление для потока рассеяния в основном определяется сопротивлением пути потока по воздуху, по этому поток рассеяния Ф_1р пропорционален току I_о и совпадает с ним по фазе. На диаграмме: E₂ = k E₂ = (w₁ /w₂) E₂ = E₁ – приведенное значение вторичной ЭДС.

U₁ φ₀ I₀ I_a I_p Ф   E₂ E₁ = E₂

Рис. 28. Векторная диаграмма для хх.

Ток хх имеет две составляющие - реактивную (намагничивающую) Ip и активную I_a. I_p - намагничивающий ток совпадает по фазе с Ф. I_р по закону магнитной цепи связано с Ф_m соотношением: Ф_m = Ö2 w₁ Ip / R_м, где R_м - магнитное сопротивление стального магнитопровода. Полный ток хх I_о:

I_o = . I_о хх силовых трансформаторов мал и обычно не превышает нескольких процентов от I₁ ном. Падение напряжения от I_о х.х. невелико. Поэтому U₁ ≈ -E₁ и U_{1 ≈} E_1. I_а xx определяется потерями в стальном магнитопроводе I_a = p_c/E₁. Сдвиг фаз близок к 90⁰. У маломощных трансформаторов I₀ может быть (0,3-0,5)I _ном. Т.к. U₁ ≈ const и U₁ ≈ E₁, то Ф_m ≈ const, т.е.:

Ф_m = E₁ / 4,44 w₁ f ≈ U₁ / 4,44 w₁ f.

При хх с достаточной точностью U₁ /U₂ = E₁ /E₂= w₁ /w₂ = k.

Трансформатором называется статический электромаг-нитный аппарат, служащий для преобразования электроэнергии переменного тока с одними параметрами (U, I, их форма и начальная фаза) в электроэнергию с другими параметрами при сохранении частоты переменного тока неизменной

w₁ w₂     Ф  

I₂   U₂

I₀   U₁   Ф_1р

Z_н

Ф_2р

Режим нагрузки трансформатора. В режиме нагрузки вторичная цепь замкнута на нагрузочное сопротивление и по ней проходит ток I.

Рис. 29. Трансформатор под нагрузкой.

Можно выделить 3 потока: основной Ф, сцеплённый с обоими обмотками, поток рассеяния первичной обмотки Ф_1р и поток рассеяния вторичной обмотки Ф_2р. Дополнительные ЭДС, индуктируемые в обмотках потоками рассеяния, учитываются при помощи индуктивных сопротивлений рассеяния х₁ и х₂. Потоки рассеяния пропорциональны токам I ₁ и I ₂ и находятся с ними в фазе. Они индуктируют в обмотках ЭДС Е_1р и Е_1р, отстающие по фазе от потоков и токов на угол π/2. ЭДС уравновешиваются составляющими напряжений

jx₁ I₁ = - E₁p и jx₂ I₂ = - E₂p,

где jx₁ = jωL_1р; jx₂ = jωL_2р - комплексные сопротивления рассеяния обмотoк;
L _1p = ψ _1p/ I ₁ и L _2p = ψ _2p/ I ₂ - индуктивности рассеяния обмоток;

ψ _1p и ψ _2p - потокосцепления рассеяния;

ω - угловая частота.

Реактивные составляющие напряжений x₁ I ₁, x₂ I ₂ опережают токи I ₁ и I ₂ на угол π/ 2.

По второму закону Кирхгофа:

U₁ + E₁ = I₁z₁; E₂ = U₂ + I₂z₂,

где U₂ - напряжение на Z _н (вторичное напряжение);

Z₂ = r₂ + jx₂; Z₁ = r₁ + jx₁ - комплексные полные сопротивления обмоток.

Падения напряжения I ₁z₁ и I ₂z₂ составляют обычно не более нескольких % от U₁ и U₂. Поэтому с приближением можно считать, что и в нагруженном трансформаторе сохраняются равенства U₁ ≈ E ₁ и U₂ ≈ E ₂. следовательно, при нагрузке трансформатора амплитуда Ф примерно cons t и равна амплитуде Ф в режиме хх. Постоянной должна быть и М.Д.С как при нагрузке, так и при ХХ. В режиме нагрузки результирующая М.Д.С. равна сумме М.Д.С. первичной и вторичной обмоток w₁ I ₁ + w₁ I ₁ = w₁ I ₀. Разделив на w₁, получим:

I ₁ + I ₂ 1/k = I ₀.

На хх I ₂ = 0 и I ₁ = I ₀. При нагрузке появляется ток I ₂, по закону Ленца препятствующий причине, его вызвавшей. Поэтому I ₂ так направлен, чтобы размагнитить магнитопровод, т.е. действие его противоположно действию I ₁. Это вызывает увеличение I в соответствии с полученным выражением.

Рис. 30. Векторная диаграмма нагруженного трансформатора.

На векторной диаграмме для удобства будем откладывать приведённые вторичные U и­ I. Вектор I ₂ = I₂ / k = (1/k) (E₂ / ). Сдвиг фаз между I и E:

Ψ₂ = arc tg (x₂ + x_н)/(r₂ + r_н).

Вектор U₂ = k U₂ = E₂ – I₂ z₂.

Приведённые сопротивления вторичной обмотки определяются отношением приведённых напряжений к приведённым токам.

Из вектора E ₂ вычитаем jx₂ I ₂, опережающий ток I ₂ на угол π/ 2, и r₂ I ₂, совпадающий с I ₂ по фазе. В результате определяется

U₂ = E₂ – r₂ I₂ – jx₂ I₂.

Для построения I надо I ₀ – I ₂.

Для построения U ₁ строим - E ₁ и к нему добавляем r₁ I ₁, совпадающий по фазе с I ₁, и вектор jx₁ I ₁, опережающий I ₁ на 90^о. Угол φ ₁ между U ₁ и I ₁ является сдвигом фаз в первичной цепи. Из векторной диаграммы нагруженного трансформатора видно, что увеличение I ₂ вызывает увеличение I ₁, потребляемого из сети. Для ясности r I и x I показаны большими. На самом деле они составляют не более нескольких % от U₁ и U₂.

33. Устройство и принцип действия асинхронного двигателя. Уравнения э.д.с., м.д.с. и токов. Вращающееся магнитное поле, создаваемое неподвижной обмоткой, используется в асинхронной машине, которая является машиной переменного тока. Статор 1 представляет собой цилиндр, составленный из листов электротехнической стали, листы имеют форму колец со штампованными пазами. В пазах 2 закладывается статорная обмотка. Выполняется она так, что при включении ее в сеть переменного в расточке статора (внутри

Рис. 37. Устройство асинхронной машины.

цилиндра) образуется магнитное поле, вращающееся вокруг оси статора с постоянной скоростью. Ротор 3 имеет вид цилиндра, набранного из круглых листов стали. У поверхности его вдоль образующих расположены проводники 4, составляющие обмотку ротора. Она не связана с внешней электрической сетью. Токи в ней возникают в результате того, что ротор при вращении отстает от вращающегося поля. Значение этих токов определяется скоростью вращения магнитного поля относительно ротора. Эта скорость оценивается понятием скольжения асинхронной машины:

s = (n_о - n)/n_о,

где n_о - скорость вращения магнитного потока, или синхронная скорость, n - скорость вращения ротора, n = n_о (1 - s). Условием возникновения токов в роторе является неравенство скоростей n ¹ n_о, ротор не может вращаться со скоростью, равной синхронной, поэтому и возникло название асинхронная («а» - отрицание).

Ротор выпускается как фазным, так и короткозамкнутым. Фазный ротор имеет трехфазную обмотку, выполненную подобно статорной, с тем же числом полюсов. Обмотка соединяется звездой или треугольником, три конца выводятся на три изолированных контактных кольца, вращающихся вместе с валом. Через щетки в ротор включается 3-фазный пусковой или регулировочный реостат, т.е. в каждую фазу вводится активное сопротивление. Асинхронные двигатели с фазным ротором применяются там, где требуется плавное регулирование скорости, а также при частых пусках двигателя под нагрузкой. Короткозамкнутый ротор проще, чем фазный. Отверстия вблизи наружной части каждого листа сердечника составляют продольные пазы, в которые заливается алюминий. Твердея, он образует продольные токопроводящие стержни. По обоим торцам отливаются алюминиевые кольца, замыкающие накоротко стержни. Полученная токопроводящая система называется беличьей клеткой. Двигатели с короткозамкнутым ротором наиболее просты, надежны и дешевы и наиболее распространены.

Электромагнитная мощность, передаваемая ротору вращающимся магнитным полем, равна:

Р_эм. = М_эм. p n_о /30 = М_эм. 2p f/р

М ≈ М_эм. = с Ф I₂ cos ψ₂ (н м), если Ф (вб), I (А) – уравнение м.д.с.

– уравнение э.д.с.

– уравнение токов.

Асинхронный трехфазный двигатель с фазным ротором состоит из неподвижной части-статора и подвижной-ротора. Статор включает в себя корпус, магнитопровод, обмотку; ротор- вал, магнитопровод, обмотку и кольца. Магнитопровод изготавливают из отдельных тонких пластин электротехнической стали и имеет пазы, в которые уложении три обмотки смещенные между собой на 120 градусов. Обмотки статора и ротора соединены как правило в звезду. Обмотка статора подсоединяется к сети, а обмотка ротора через щетки к реостату. При подключении статора к сети с напряжением U, по его обмоткам протекают синусоидальные токи I, благодаря чему создаётся магнитное поле. В результате пересечения этим полем обмоток ротора в них создаётся ЭДС и ток. Взаимодействие тока с магнитным полем приводит во вращение ротор.

Уравнение МДС: M = C*I*Ф

Дата добавления: 2014-11-28