Išsami elektrotechnikos teorija egzaminui

ĮVADAS Elektrotechnika – tai technikos mokslo šaka, aprėpianti elektrinių ir magnetinių reiškinių teoriją ir jų praktinį taikymą. Šiuolaikinėje elektrotechnikoje yra dvi pagrindinės kryptys – energetinė ir informacinė. Energetinė technika nagrinėja problemas, susijusias su elektros energijos gamyba, jos perdavimu ir vartojimu, pavertus ją kitos rūšies energija. Medžiagoms apdirbti gali būti naudojama elektros energija arba elektronų ar jonų srautai. Informacinė elektrotechnika nagrinėja problemas, susijusias su energijos pakeitimu informacijos signalais, jų transformacija, laikymu, perdavimu. Visos elektrotechnikos sritys yra susijusios ir neretai sunku nustatyti jų tarpusavio ribas. Energetiniai ir magnetiniai reiškiniai buvo tiriami jau nuo seno. Elektrostatikos reiškinių atradimuose labiausiai pasižymėję B. Franklinas, Š. Kulonas, V. Gilbertas ir kt. Elektrotechnika plėtojosi 3 etapais: 1.buvo vykdomi pirmieji elektros reiškinių tyrimai (XVII-XVIII a.). 2.XIX a. pirmoji pusė – nustatyta elektrotechnikos reiškinių esmė ( Faradėjus, Lencas). 3.XIX a. antra pusė. 4.XX a. ir šios dienos. Pirmoji elektrinė Lietuvoje buvo įrengta 1892m. Rietave. Nuolatinės srovės energija pradėta vartoti ne tik apšvietimui. Pramonėje jau buvo naudojami nuolatinės srovės varikliai. Nuo 1940 iki 1980m. elektros energijos gamyba padidėjo 100 kartų. Pradėta eksploatuoti Ignalinos atominė elektrinė ( įrengtoji galia 2600MW ). Šiluminės elektrinės: Lietuvos elektrinė ( Elektrėnuose ) – įrengtoji galia 1800MW, gamyba 706GWh, Vilniaus elektrinė – įrengtoji galia 384MW, gamyba 909GWh, Kauno elektrinė – 178MW galia, gamyba 304GWh ir kt. Elektros suvartojama: pramonei 47%, žemės ūkiui 3%, gyventojams 26% ir kiti vartotojai 24%. NUOLATINĖS SROVĖS GRANDINĖS Nuolatinė srovė yra tokia, kuri laikui bėgant nekinta. Ji yra pastovi ir teka elektrine grandine viena kryptimi. Elektros srovė gali tekėti tik uždara grandine. Srovė – tai laidininku per laiko vienetą pernešamas elektros krūvis. Nuolatinė srovė mažiau vartojama nei kintamoji, ji naudojama elektronikoje, kaip maitinimo šaltinis, transporte, pramonėje nėra labai paplitę. Laidininko savybė priešintis tekančiai srovei vadinama jo elektrine varža. R=l/S (). Laidininko specifinė elektrinė varža priklauso nuo medžiagos ir temperatūros. Atvirkštinis elektrinei varžai dydis yra elektrinis laidumas. G=1/R. Srovę varo elektros energijos šaltinis, kurio energija paverčiama krūvininkų judėjimo energija. Šaltinis apibūdinamas elektrovaros jėga. Imtuvuose elektros energija paverčiama kitomis energijos rūšimis. Elementariąją elektrinę grandinę sudaro elektros energijos šaltinis, imtuvas ir juos jungiantys laidai. Omo dėsnis: nuolatinė srovė I, tekanti grandinės dalimi, yra tiesiog proporcinga tos grandinės dalies įtampai ir atvirkščiai proporcinga jos varžai. I=U/R. Šaltinio įtampos priklausomybė nuo srovės vadinama šaltinio išorine charakteristika. Šaka – grandinės dalis, kuria teka ta pati srovė. Mazgas – trijų ar daugiau šakų sujungimo vieta. Kontūras – uždara grandinės dalis, kurią apėjus sugrįžtama į tą patį tašką. I Kirchhofo dėsnis: elektrinės grandinės mazgo srovių algebrinė suma lygi nuliui. I=0. Teigiama srovė – ištekanti iš mazgo. II Kirchhofo dėsnis: elektrinės grandinės kontūro įtampų algebrinė suma lygi nuliui. U=0. Energija ir galia; galios balansas. Pritaikę elementariajai grandinei energijos tvermės dėsnį, galime užrašyti jos energijos balanso lygtį: Ws=W+Wd. Energija, suvartojama šaltinyje dėl jo vidinės varžos vadinama energijos nuostoliais. Wd=RiI2t. Energijos pokytis per laiko vienetą yra galia. Šaltinio galia: Pš=EI. Imtuvo galia: PI=UI. Pš=PI – galių balanso lygtis. Wš=EIt –šaltinio energija, WI=UIt – imtuvų energija, Wš=WI – energijų balanso lygtis (energijos tvermės dėsnis). Elektrinės grandinės darbo režimai ir šaltiniai. 1.tuščioji eiga – išjungus jungiklį, grandinė nutraukiama R=, srovė ja nebeteka I=0. Šaltiniui dirbant tuščiąja eiga, jo įtampa lygi EVJ. 2.vardinis režimas – tai toks rėžimas, kuriam yra apskaičiuoti visi elementai grandinės. 3.trumpojo jungimo režimas – tai toks rėžimas grandinės, kai imtuvo varža lygi nuliui R=0. Kadangi galingų šaltinių vidinė varža yra maža, tai dažniausiai trumpojo jungimo srovė yra neleistinai stipri ir pavojinga grandinės elementams bei pačiam šaltiniui. 4.suderintas režimas – tai toks režimas, kai prie šaltinio prijungto imtuvo galia yra didžiausia. Suderintojo režimo sąlyga: R=Ri. Imtuvo galia yra didžiausia, kai jo varža lygi šaltinio vidinei varžai. Nuosekliai ir lygiagrečiai sujungtų elementų grandinės. Nuosekliai sujungtais vadinami tokie grandinės elementai, kuriais teka ta pati srovė. Lygiagrečiai sujungtais vadinami tokie grandinės elementai, kurių įtampa yra ta pati. Nuosekliai sujungtus imtuvus galima pakeisti vienu ekvivalentiniu, kurio varža Re turi būti tokia, kad grandinės srovė po pakeitimo būtų ta pati. Re=R1+R2+…+Rn. Sujungus imtuvus nuosekliai, tinklo įtampa juose pasiskirsto proporcingai kiekvieno imtuvo varžai. Lygiagrečiai sujungtų imtuvų grandinę galima pakeisti ekvivalentiniu imtuvu, kurio varža Re turi būti tokia, kad juo tekėtų ta pati srovė I. Lygiagrečiai sujungtų imtuvų ekvivalentinis laidumas lygus jų laidumų sumai Ge=G, o varža Re=1/Ge. Kai imtuvų vardinė įtampa lygi tinklo įtampai, jie visada jungiami lygiagrečiai. Tuo atveju kiekvienas imtuvas dirba vardiniu režimu, ir jo režimas nepriklauso nuo kitų imtuvų įjungimo, atjungimo ar režimo pakeitimo. Srovės ir įtampos reguliavimas. Nuolatinės srovės grandinėse įtampą ir srovę galima keisti naudojant keičiamos varžos rezistorius – reostatus. Reostatas jungiamas nuosekliai su imtuvu. Keičiant reostato slankiklio padėtį, galima keisti varža Rr nuo nulio iki R. Didinant reostato reguliuojamą varžą, grandinės srovė mažėja pradžioje sparčiai, o vėliau lėčiau, kol tampa lygi Imin. Reikia parinkti reostatą, kurio vardinė srovė būtų ne mažesnė kaip 50 mA. Priešingu atveju reostate išsiskirs per daug šilumos ir jis gali perkaisti. Įtampo reguliavimas potenciometru – reostato, kurio visa varža lygi R, kraštiniai gnybtai a ir b prijungiami prie įtampos U šaltinio. Apkrauto potenciometro išėjimo įtampa mažesnė negu esant tuščiajai eigai. Įtampo dalytuvas – kai įtampos šaltinis yra tik vienas, o imtuvai keli ir jiems reikalingos skirtingos įtampos, patogu naudotis įtampos dalytuvu. Dalytuvo schema tokia pat kaip ir potenciometro, bet vietoj reostato su slankikliu naudojamas rezistorius su atšakomis arba grupė nuosekliai sujungtų rezistorių. Sudėtingųjų elektrinių grandinių tyrimas. Kirchhofo dėsnių metodas – šį metodą galima taikyti visoms grandinėms. Tyrimo tvarka:1.grandinė kiek galima supaprastinama. 2.laisvai pasirenkamos visose n šakose nežinomų srovių ar nežinomų EVJ kryptys. 3.parašomos lygtys, taikant I Kirchhofo dėsnį visiems grandinės mazgams, išskyrus kurį nors vieną. 4.trūkstamų lygčių skaičius parašomas, taikant II Kirchhofo dėsnį pasirinktiems nepriklausomiems kontūrams. 5.sprendžiama lygčių sistema. 6.sprendimo rezultatai. 7.grįžtama prie pradinės grandinės. 8.sprendimą galima patikrinti galios balansu. Superpozicijos principas ir metodas – kiekvienos šakos srovė yra lygi algebrinei sumai dalinių srovių, kurias sukuria kiekvienas grandinės šaltinis toje šakoje. Tyrimo tvarka: 1. Grandinėje paliekamas vienas šaltinis, o kiti pakeičiami rezistoriais, kurių varžos lygios pašalintųjų šaltinių vidinėms varžoms. 2.Apskaičiuojamos visų šakų dalinės srovės, kurias sukuria kitas paliktasis šaltinis. 3.Tikrosios grandinės srovės ir jų kryptys gaunamos, algebriškai sumuojant kiekvieno šaltinio sukurtas dalines sroves. Mazginės įtampos metodas – kai tiriama sudėtingoji grandinė iš daugelio šakų, sujungtų dviejuose mazguose. Pradžioje apskaičiuojama įtampa tarp tų dviejų mazgų, po to – srovės atskirose šakose. Įtampa tarp dviejų grandinės mazgų skaičiuojama dalijant šakų laidumų ir EVJ sandaugų algebrinę sumą iš visų šakų laidumų sumos. Ekvivalentinio šaltinio metodas – kai reikia apskaičiuoti sudėtingosios grandinės tik vienos šakos (imtuvo) srovę ar įtampą. Tiriamoji šaka išskiriama, o visa likusioji grandinės dalis pakeičiama ekvivalentiniu šaltiniu – aktyviuoju dvipoliu. Ekvivalentinio šaltinio parametrai apskaičiuojami šitaip: 1.EVJ yra lygi jo tuščiosios eigos įtampai. 2.Ekvivalentinio šaltinio vidinė varža yra lygi aktyviojo dvipolio vidinei varžai. KINTAMOSIOS SROVĖS GRANDINĖS Kintamoji elektros srovė tokia, kuri laikui bėgant kinta. Ji gali kisti periodiškai ar kokiu kitu dėsniu. Sinusinių elektrinių dydžių pagrindinės charakteristikos. Sinusinė srovė apibūdinama amplitudine verte ir kitimo periodu. Srovės vertė įvairiais laiko momentais – vadinama momentine. Kintamosios srovės dažnis f=1/T. Sinusinės EVJ gavimas. Vienalyčiame magnetiniame lauke, kurio magnetinė indukcija yra B, kampiniu greičiu  sukamas dviejų laidininkų rėmelis. Elektrotechnikoje sinuso argumento dalis  vadinama kampiniu dažniu: =2f. Radiotechnikoje plačiai naudojamas būdas panaudojant generatorius. Pradinė fazė ir fazių skirtumas – bendruoju atveju to paties dažnio sinusinius elektrinius dydžius galima užrašyti: i=Imsin(t+i), u=Umsin(t+i), e=Emsin(t+i). Argumentas (t+) vadinamas sinusinio dydžio faze. Pradine faze  laikoma fazės vertė pradiniu laiko momentu (t=0). Nuo pradinės fazės didumo ir ženklo priklauso sinusoidės pradžios padėtis abscisių ašyse. Kai pradinė fazė =0, sinusinis dydis vaizduojamas sinusoide, kurios pradžia yra koordinačių ašių susikirtimo taškas. Kai 0, sinusinio dydžio vertė pradiniu momentu yra teigiama. Toks dydis vaizduojamas sinusoide, kurios pradžia pastumta kairėn koordinačių ašių susikirtimo taško atžvilgiu. Kai pradinė fazė 0, sinusoidės pradžia pastumta dešinėn. Sinusinių dydžių nesutapimą laiko atžvilgiu atspindi jų fazių skirtumas. Jis skaičiuojamas atimant vienodo dažnio sinusinių dydžių fazes. Efektinė vertė – efektinė kintamosios srovės vertė yra tokia nuolatinė srovė, kuri tame pačiame laidininke išskiria tiek pat šilumos, kiek ir kintamoji srovė per tą patį laiką. Energija, kuri dėl nuolatinės ir kintamosios srovės poveikio paverčiama šiluma: Efektinė kintamosios srovės vertė išreiškiama nuolatine srove: Ji dar vadinama kintamosios srovės vidutine kvadratine verte per periodą. Efektinė kintamosios sinusinės srovės vertė yra karto mažesnė už jos amplitudinę vertę. Analogiškai galima parašyti įtampos ir EVJ efektines vertes: U=0.707Um, E=0.707Em. Vidutinė vertė – vidutinė kintamosios srovės vertė prilyginama nuolatinei srovei, laikant, kad per tą patį laiką pernešamas toks pat krūvis. Vidutinė sinusinio dydžio vertė skaičiuojama pusei periodo, nes visam periodui ji visada lygi nuliui. Ji dar yra vadinama srovės vidutine aritmetine verte per pusę periodo. Apskaičiavę gauname: U=0.637Um, I=0.637Im, E=0.637Em. Vidutinę sinusinio dydžio vertę galima gauti ir grafiškai, pakeitus plotą po vieno pusperiodžio sinusoide lygiapločiu stačiakampiu. Kintamosios srovės grandinių imtuvai.. Idealių imtuvų savybės – kintamosios srovės grandinių imtuvai gali būti aktyvieji ir reaktyvieji. Aktyviaisiais vadinsime tokius imtuvus, kuriuose elektros energija negrįžtamai paverčiama kitos rūšies energija: šiluma, šviesa, mechaniniu darbu, chemine energija. Prijungus idealų aktyvųjį imtuvą prie kintamosios įtampos, juo teka srovė: ir=u/R. Reaktyviaisiais imtuvais vadiname tokius, kuriuose vyksta periodinė energijos kaita tarp jų magnetinio ar elektrinio lauko ir šaltinio. Reaktyvieji imtuvai gali būti induktyvieji ir talpiniai. Induktyvusis imtuvas turi induktyvumo ritės savybe. Tekėdama induktyviuoju imtuvu kintamoji srovė sukuria kintamąjį magnetinį lauką. Dėl kintamojo magnetinio lauko poveikio induktyviajame imtuve indukuojama saviindukcijos EVJ. Ji priešinasi kintamosios srovės kitimui. Talpinis imtuvas turi kondensatoriaus savybes. Talpiniame imtuve, prijungus jį prie kintamosios įtampos, sukaupiamas elektros krūvis. Įtampai didėjant, elektriniame lauke energija kaupiame; mažėjant – grąžinama elektros energijos šaltiniui. Galime padaryti tokias išvadas: 1. Jei įtampa sinusinė, srovės imtuvuose taip pat sinusinės, 2. Aktyviajame imtuve srovės įtampos ir fazės sutampa, induktyviajame srovė atsilieka /2 faze nuo įtampos, o talpiniame – srovė pralenkia įtampą /2 faze, 3. Visiems imtuvams galima užrašyti Omo dėsnį amplitudinėmis srovės ir įtampos vertėmis. Aktyviųjų bei reaktyviųjų imtuvų varžas galima išreikšti: R= l/S; XL=2fL; XC=1/(2fC). Laidumai: G=1/R; BL=1/(L); BC=C. Reaktyviojo imtuvo varža priklauso nuo juo tekančios srovės dažnio. Didėjant dažniui f, induktyvioji imtuvo varža XL didėja, o talpinio – XC – mažėja. Visiems imtuvams Omo dėsnio išraiška yra tokia: IR=U/R=GU; IL=U/XL=BLU; IC=U/XC=BCU. Omo dėsnio išraiška kompleksiniais dydžiais – atsižvelgiant į kiekvieno dydžio pradinę fazę, visų imtuvų kompleksinę įtampą ir sroves galima užrašyti: Įrašę išraiškas iš Omo dėsnio gauname: IR=UR/R; IL=UL/(jXL); Ic=Uc/(-jXc). Kompleksinis laidumas: Idealių imtuvų galia ir energija – momentinė galios vertė p=ui. Aktyviajame imtuve energija yra paverčiama kitos rūšies energija ir suvartojama. Jo momentinė galios vertė laikoma teigiama. Vidutinė aktyviojo imtuvo galia yra vadinama aktyviąja ir apskaičiuojama: Aktyvioji galia lygi momentinės galios nuolatinei dedamajai. Bendruoju atveju: Reaktyviųjų imtuvų galia kinta dvigubu dažniu. Kai galia yra teigiama, energija kaupiama magnetiniame arba elektriniame lauke; kai galia neigiama – grąžinama šaltiniui. Induktyviojo ir talpinio imtuvų energija kinta priešingomis fazėmis. Reaktyviuosiuose imtuvuose energija nevartojama. Amplitudinė momentinių galių vertė vadinama reaktyviąja galia: Reaktyvioji galia matuojama varais. cos - galios koeficientas, jis lygus: kur P–aktyvioji, o S-pilnoji galia. Jis turi būti kuo didesnis. Reikia, kad generatorius arba transformatorius būtų apkrauti vardinėmis galiomis. SN=INUN – vardinė galia. Nuosekliai sujungtų imtuvų grandinė. Nuosekliai sujungtais imtuvais teka ta pati srovė: visoje grandinėje jos amplitudinė vertė ir fazė yra tokia pat. Omo dėsnis ir kompleksinė varža – trijų skirtingo pobūdžio nuosekliai sujungtų idealių imtuvų grandinei galime pritaikyti II Kirchhofo dėsnį ir užrašyti momentinėmis įtampų vertėmis: U=UR+UL+UC. Įrašę įtampas gauname: Iš šios lygybės išreiškia srovę, gauname Omo dėsnį, užrašytą kompleksiniais dydžiais: Varžų ir įtampų trikampiai – varžą pavaizdavę kompleksinėje plokštumoje ir suskaidę jos vektorių į dvi statmenas dedamąsias, gauname varžų trikampį. Įtampos ir srovės fazių skirtumo  ženklas priklauso nuo to, kuri iš reaktyviųjų varžų yra didesnė. Kai XLXC, grandinės reaktyvioji varža X=(XL-XC)0, 0 – tokia grandinė yra aktyvaus-induktyvaus pobūdžio; joje srovė atsilieka nuo įtampos faze . Kai XLXC, grandinės reaktyvioji varža X=(XL-XC)0, 0 – tokia grandinė yra aktyvaus-talpinio pobūdžio; joje srovė pralenkia įtampą faze . Kai XL=XC, X=0, =0 – grandinė yra aktyvaus pobūdžio; jos įtampos ir srovės fazės sutampa. Kai imtuvai sujungti nuosekliai, patogiausia parinkti fazę lygią nuliui. Įtampų trikampis – jo du statinius sudaro aktyviosios bei reaktyviosios įtampų vektoriai. Jei grandinės srovės fazė i0, vektorinė diagrama braižoma pasukta teigiamu arba neigiamu kampu (prieš arba laikrodžio rodyklės sukimosi kryptimi). Lygiagrečiai sujungtų imtuvų grandinė. Lygiagrečiai sujungtų imtuvų įtampa yra ta pati. I Kirchhofo dėsnis; srovių trikampis. Kiekvienam imtuvui galima pritaikyti Omo dėsnį: I=U/Ze . Pagal I Kirchhofo dėsnį kompleksinė srovių suma: I=I1+I2. Iš gauto srovių trikampio galima parašyti: Lygiagrečiai sujungtų imtuvų grandinės kompleksinė srovė lygi lygiagrečių šakų kompleksinių srovių sumai. Kompleksinis laidumas ir laidumų trikampis – kompleksinį laidumą galima užrašyti: =arctg(B/G). Aktyvusis ir reaktyvusis laidumai: Kompleksinėje plokštumoje galima sudaryti laidumų trikampį. Čia to paties imtuvo kompleksinės varžos ir kompleksinio laidumo menamųjų dalių ženklai yra priešingi. Kintamosios srovės grandinės galia. Kompleksinė galia; galių balansas – grandinės kompleksinė galia apskaičiuojama padauginus kompleksinę įtampą iš jungtinės kompleksinės srovės Kompleksinės galios realioji dedamoji yra aktyvioji, o menamoji- reaktyvioji galia. Kompleksinė galia dar vadinama pilnutine galia ir matuojama voltamperais. Galių trikampis braižomas kompleksinėje plokštumoje. Kadangi kompleksinė galia nėra laiko funkcija, jos aktyvioji dedamoji visada braižoma realiojoje ašyje. Ekvivalentinio imtuvo kompleksinė galia yra lygi atskirų nuosekliai ir lygiagrečiai sujungtų n imtuvų kompleksinių galių sumai. Rezonanso reiškiniai kintamosios srovės grandinėse. Rezonanso reiškiniai gali vykti įvairiose fizikinėse sistemose. Elektrinėse grandinėse Q=0, todėl , tokia grandinė yra aktyvaus pobūdžio, nors joje ir yra reaktyviųjų imtuvų. Rezonansinės grandinės srovė ir įtampa yra tos pačios fazės: =0; cos=1; P=UI=S. Įtampų rezonansas – šis rezonansas gali vykti grandinėje, kurioje yra nuosekliai sujungti aktyvaus, induktyvaus bei talpinio pobūdžio imtuvai. Įtampų rezonanso sąlyga: X=XL-XC=0, XL=XC. Įtampų rezonanso metu įtampos induktyviajame ir talpiniame imtuve yra vienodų amplitudžių, bet priešingų fazių; aktyviojo imtuvo įtampa lygi tinklo įtampai. Įtampų rezonansas gali būti gautas:1.keičiant ritės induktyvumą L; 2.keičiant kondensatoriaus talpą C; 3.keičiant tinklo dažnį f. Srovių rezonansas – srovių rezonansas gali vykti lygiagrečiai sujungtų imtuvų grandinėje, kai vienas iš imtuvų yra induktyvaus, o kitas-talpinio pobūdžio. Srovių rezonansas atpažįstamas iš to, kad grandinėje teka silpniausia srovė. Induktyvioji ir talpinė srovės yra lygios ir priešingų fazių. Srovių rezonanso sąlyga: B=BL-BC=0, BL=BC. Srovių rezonansui grandinė suderinama keičiant: 1.induktyvumą L; 2.talpą C; 3.tinklo dažnį. Trifazes sroves grandines Trifazių grandinių savybės, šaltiniai ir imtuvai. Daugiafazė grandinė yra tokia, kurios šakose yra keletas vienodo dažnio, bet skirtingų fazių EVJ, sukurtų viename generatoriuje. Kiekviena šaka, kuria teka viena iš daugiafazės grandinės srovių, vadinama faze. Trifazę grandinę sudaro: 1.trifazis EVJ šaltinis (generatorius); 2.elektros energijos tiekimo linija; 3.imtuvai, kurie gali būti vienfaziai ar trifaziai. Svarbiausia simetrinės trifazės EVJ sistemos savybė yra ta, kad kiekvienu laiko momentu EVJ suma lygi nuliui. Laidai, jungiantys fazių pradžias su imtuvais, vadinami linijiniais laidais. Laidas, jungiantis šaltinio fazių ir imtuvų neutraliuosius mazgus, vadinamas neutraliuoju laidu. Imtuvai gali būti jungiami žvaigžde su neutraliuoju laidu ar be jo arba trikampiu priklauso nuo to, kokia yra jų vardinė įtampa. Trifaziai imtuvai gali būti simetriniai, kai jų visos trys fazės elektrotechniniu požiūriu yra vienodos, ir nesimetriniai. Fazinės ir linijinės įtampos ir srovės – fazine įtampa vadinama kiekvienos šaltinio arba imtuvo fazės įtampa. Kai generatorius sujungtas žvaigžde, fazinės įtampos yra tarp kiekvienos generatoriaus fazės pradžios ir neutraliojo mazgo arba tarp linijinio laido ir neutraliojo. Linijine vadinama įtampa tarp dviejų šaltinio fazių pradžių. Trikampiu sujungto generatoriaus linijinė įtampa lygi fazinei. Fazinė srovė – tekanti kiekvieno šaltinio arba imtuvo fazė. Jos kryptis yra tokia pat kaip tos fazės šaltinio EVJ arba imtuvo fazinės įtampos. Linijinė srovė – tekanti linijiniais laidais. Jos kryptys – iš šaltinio į imtuvą. Žvaigžde sujungtų imtuvų grandinė. Trifazei imtuvai yra jungiami žvaigžde, kai jų fazinė vardinė įtampa yra lygi tinklo fazinei įtampai. Simetrinis imtuvas – jo visos fazės yra vienodos, todėl jų kompleksinės varžos lygios: Kompleksines fazines sroves apskaičiuojame taikydami Omo dėsnį: Kiekvienu laiko momentu fazinių srovių suma yra lygi nuliui, todėl žvaigžde sujungto simetrinio imtuvo neutraliuoju laidu srovė neteka. Simetriniam imtuvui neutralusis laidas nereikalingas. Nesimetrinis imtuvas – sujungus nesimetrinį imtuvą žvaigžde su neutraliuoju laidu, kiekvienai jo fazei tenka fazinės įtampos Neutraliuoju laidu teka srovė Praktiškai neutraliuoju laidu dažniausiai teka srovė, silpnesnė už linijines sroves, todėl neutraliojo laido skerspjūvis parenkamas mažesnis negu keturlaidės grandinės linijinių laidų. Neutraliojo laido paskirtis – neutralusis laidas jungia šaltinio ir imtuvo neutraliuosius mazgus. Kai imtuvas simetrinis, neutralusis laidas nereikalingas: juo srovė neteka. Kai imtuvas yra nesimetrinis ir neutraliuoju laidu teka srovė, imtuvo neutraliojo mazgo potencialas tampa lygus šaltinio neutraliojo mazgo potencialui. Neutraliojo laido dėka kiekvienos imtuvo fazės įtampa lygi tinklo fazinei įtampai. Trikampiu sujungtų imtuvų grandinės. Trifazei imtuvai jungiami trikampiu, kai jų kiekvienos fazės vardinė įtampa yra lygi tinklo linijinei įtampai. Kiekvieno imtuvo fazė jungiama tarp dviejų linijinių laidų, todėl imtuvo fazinės įtampos yra lygios tinklo linijinėms - Fazinės srovės apskaičiuojamos, taikant kiekvienai fazei Omo dėsnį: Linijines sroves galima apskaičiuoti, taikant grandinės mazgams I Kirchhofo dėsnį. Iš šaltinio į trikampiu sujungtą imtuvą teka trys linijinės srovės, kurių momentinių verčių suma kiekvienu laiko momentu yra lygi nuliui. Simetrinis imtuvas – jo visos fazės vienodos, todėl ir jų kompleksinės varžos yra lygios: Nesimetrinis imtuvas – kiekvieno imtuvo faze teka įvairaus stiprumo fazinė srovė. Linijinių srovių efektinės vertės ir fazės priklauso nuo imtuvo parametrų, bet jų momentinių verčių suma kiekvienu laiko momentu lygi nuliui. Nesimetrinis imtuvas gaunamas tuo atveju, kai įvairūs vienfazei imtuvai ar jų grupės yra jungiami tarp linijinių laidų Trifazių grandinių galia. Simetrinis imtuvas – nepriklausomai nuo imtuvo sujungimo būdo kompleksinė galia: Kompleksinė imtuvo galia: Nesimetrinis imtuvas – tokio imtuvo galia apskaičiuojama sudedant visų trijų fazių kompleksines galias: Grandinės galios koeficientui pagerinti būtina tobulinti technologinį procesą. Reikia, kad asinchroniniai varikliai kuo trumpesnį laiką dirbtų tuščiai ar mažiau apkrauti Pereinamieji procesai Pereinamųjų procesų svarbiausios charakteristikos. Jei grandinėje yra energiją kaupiančių ar ją grąžinančių elementų, tuo metu kai keičiasi jos režimas, vyksta pereinamieji procesai. Pereinamuoju procesu vadinsime reiškinį, kurio metu elektrinė grandinė pereina iš vieno stacionarinio režimo į kitą. Reaktyviuosiuose imtuvuose – ritėse ir kondensatoriuose – elektros energija yra kaupiama jų magnetiniame ar elektriniame lauke arba grąžinama šaltiniui. Komutacija vadiname elektrinės grandinės įjungimą, išjungimą, perjungimą ar labai staigų parametrų pakeitimą. Pereinamasis procesas prasideda tuoj po komutacijos. Komutacijos dėsniai yra du. I – idealios ritės srovė prieš komutaciją ir po jos yra ta pati. II – kondensatoriaus įtampa prieš komutaciją ir po jos yra ta pati. Pereinamojo proceso sparta priklauso tik nuo grandinės parametrų. Kuo didesnė pereinamojo proceso trukmė, tuo per trumpesnį laiką įvyksta energijos pokytis, taigi tuo didesnė yra impulso galia. Pereinamieji procesai nuolatinės srovės grandinėje su kondensatoriumi. Kondensatoriaus įkrovimas – tai vienas iš dažnai pasitaikančių ir gana paprastas pereinamasis procesas. Laiko konstanta - =RC. Kondensatoriaus įtampa didėja, kol po t= tampa lygi šaltinio įtampai U, kuri yra jos nusistovėjusi vertė. Kondensatoriaus srovė mažėja, kol visai išnyksta; jos nusistovėjusi vertė yra lygi nuliui. Kondensatoriaus iškrovimas – iškraunamas kondensatorius tampa R-C grandinės šaltiniu. Iškraunamo kondensatoriaus įtampa ir srovė mažėja, ir to mažėjimo greitis priklauso nuo grandinės laiko konstantos. Grandinės parametrai neturi įtakos nei pradžios, nei baigties sąlygoms. Joms neturi įtakos ir rezistoriaus varža. Grandinės parametrai turi įtakos pereinamojo proceso greičiui. Pereinamieji procesai nuolatinės srovės grandinėje su induktyvumo rite. Randinės srovė ir rezistoriaus įtampa didėja, jų pradinės vertės yra nulinės. Ritės įtampa ir EVJ mažėja. Pereinamojo proceso sparta priklauso ne nuo absoliučių L ir R verčių, bet nuo jų santykio. Grandinės laiko konstanta: =L/R MAGNETINES GRANDINES Magnetinės grandinės ir jų elementai. Magnetinis laukas – jis susidaro tarp nuolatinio magneto polių arba apie laidininkus, kuriais teka srovė. Susidarančio apie nuolatinį magnetą lauko linijos yra nukreiptos iš magneto šiaurinio poliaus į pietinį polių. Apie laidininką, kuriuo teka srovė, susidariusio magnetinio lauko linijų kryptis yra nusakoma dešinio sraigto taisykle. Svarbiausias dydis, apibūdinantis magnetinio lauko kryptį ir intensyvumą kiekviename taške, yra magnetinės indukcijos vektorius . Magnetinis laukas yra vienalytis, jei visuose jo taškuose indukcija yra vienodo didumo ir tos pačios krypties. Magnetinis srautas yra magnetinės indukcijos vektoriaus srautas pro kokį nors paviršių: Kiekviename magnetinio lauko taške magnetinė indukcija priklauso nuo aplinkos magnetinių savybių ir magnetinio lauko stiprumo: , čia a- aplinkos magnetinė skvarba. Magnetinės medžiagos.Visas medžiagas galima suskirstyti į dvi skirtingas grupes:1)nemagnetines;2)magnetines. Magnetinių medžiagų magnetinė skvarba priklauso nuo lauko stiprumo. Magnetinę grandinę sudaro: 1.magnetovaros jėgos šaltinis, kuris sudaro magnetinį lauką, 2.dalis, kurioje tas laukas sudaromas. Nuolatinio magnetinio srauto magnetinių grandinių dėsniai. Ryšiai tarp svarbiausių dydžių elektrinėje ir magnetinėje grandinėje yra panašūs. Paprasčiausia magnetinė grandinė yra vienalytė. Nevienalytės magnetinės grandinės gali būti įvairios, jos gali turėti oro tarpą ar jo neturėti, jų magnetolaidžio dalys gali būti nevienodo skerspjūvio. Omo dėsnis – grandinės MVJ yra lygi ritės vijų skaičiui N ir rite tekančios srovės I sandaugai: Fm=NI. Vienalytei magnetinei grandinei Omo dėsnis: =Fm/Rm. grandinės magnetinė varža: Rm=i/(aS). Magnetinis laidumas yra atvirkščias magnetinei varžai dydis. Kirchhofo dėsniai – I kiekvieno šakotos magnetinės grandinės mazgo magnetinių srautų algebrinė suma lygi nuliui: =0. II magnetinės grandinės kontūro magnetinių įtampų algebrinė suma lygi magnetovaros jėgų algebrinei sumai: (lH)=Fm. nuolatinio magnetinio srauto grandinės tiriamos: 1.sprendžiant tiesioginį uždavinė, 2.sprendžiant atvirkštinį uždavinį, 3.charakteristikų sukirtimo metodu. Kintamos srovės grandinės. Idealia rite vadinsime tokią, kurios aktyvioji varža R=0, sklaidos srautas d=0. Tiesinė magnetinė grandinė – tiesine vadinama magnetinė grandinė, kurios magnetolaidžio įmagnetinimo charakteristika B=f(H) yra tiesė. Magnetinis srautas yra proporcingas srovei ir sutampa su ja faze: (t)=msint. ritės magnetinis srautas yra proporcingas jos įtampai, kai dažnis yra pastovus. Efektinė vertė: E=4.44fNm. netiesinė magnetinė grandinė – magnetinė skvarba ir magnetinė varža yra nepastovios ir priklauso nuo magnetinio lauko stiprumo. Ritės induktyvumas L bei induktyvioji varža XL=L priklauso nuo rite tekančios srovės. Rite teka nesinusinė srovė. Aktyvioji ritės galia: Pdm=R0I2=UIa. Reaktyvioji galia:QL=UI=X0I2. Energijos nuostoliai ir jų mažinimo būdai – ritės, turinčios realų magnetolaidį, aktyvioji galia yra magnetinių nuostolių galia: Pdm=Pdh+PdF. Sūkurinės srovės magnetolaidžiu teka, kai jį veria ritės kintamasis magnetinis srautas, kuris indukuoja magnetolaidyje sūkurines EVJ. Kai kurių sūkurinių jėgų nėra, kilpa yra siauresnė ir vadinama statine. Kai sūkurinių srovių efektas pasireiškia, ji platesnė ir vadinama dinamine. Sūkurinių srovių visiškai išvengti neįmanoma, tačiau galima sumažinti neigiamą jų poveikį, didinant magnetolaidžio elektrinę varžą. Ją galima padidinti dviem būdais: padidinti magnetiko specifinę elektrinę varžą ir sumažinti skerspjūvį kontūro, kuriuo teka sūkurinė srovė. Magnetiniai nuostoliai tuo didesni, kuo didesnė rite tekančios srovės dažnis LYGINTUVAI Elektronika – tai mokslo šaka, tirianti ir praktiškai naudojanti reiškinius, kurie vyksta judant krūvininkams įvairioje aplinkoje. Puslaidininkinės medžiagos. Puslaidininkių laidumas – didėjant temperatūrai metalų laidumas mažėja, o puslaidininkių didėja. Sumažinus temperatūrą iki 0 K, metalai pasidaro superlaidūs, o puslaidininkiai tampa dielektrikais. Puslaidininkių laidumas priklauso nuo priemaišų juose, bei išorinių veiksnių: temperatūros, greitųjų dalelių srauto, šviesos srauto, magnetinio lauko, elektrinio lauko. Priemaišos padidina krūvininkų skaičių puslaidininkyje. Diodai. P-n sandūra – į dvi gretimas kristalinio puslaidininkio sritis galima įterpti priemaišų taip, kad vienoje būtų elektroninis laidumas (n tipo), o kitas – skylinis (p tipo). Tarp šių sričių susidaro pereinamoji zona, vadinama p-n sandūra. Abiejų sričių krūvininkai difunduoja į priešingo laidumo sritis, todėl sandūroje vyksta rekombinacija – krūvininkai neutralizuojasi. Dėl to pačioje sandūroje lieka donoriniai ir akceptoriniai jonai, kurie sudaro sandūroje erdvinį krūvį. Prijungus prie n srities neigiamą, o prie p srities teigiamą potencialą, krūvininkai, veikiami išorinio elektrinio lauko, juda sandūros kryptimi, ir joje įgiję papildomą kinetinę energiją, įveikia potencialinį barjerą. Prijungus prie n srities teigiamą, o prie p srities neigiamą potencialą, sandūroje atsiranda daugiau donorinių ir akceptorinių jonų, sustiprėja vidinis elektrinis laukas. P-n sandūros voltamperinė charakteristika – jei p-n sandūra būtų ideali, tiesiogine kryptimi ji praleistų srovę ir įtampos kritimas joje būtų lygus nuliui. Atgaline kryptimi ja srovė netekėtų, nesvarbu kokio didumo įtampa. Lyginimo diodai – elementas, kuriame yra viena p-n sandūra ir kuris turi du išvadus, vadinamas puslaidininkiu diodu. Lyginimo diodai sudaro didžiausią dalį visų puslaidininkinių diodų dalį. Dažniausiai naudojami germanio ir silicio diodai. Tekant srovei diodu, dėl jo varžos išsiskiria tam tikras šilumos kiekis – diodas kaista. Kuo stipresnė tiesioginė srovė ir kuo didesnis tiesioginis įtampos kritimas, tuo didesni nuostoliai diode, todėl yra ribojamas diodo srovės tankis. Diodo temperatūra turi būti ne didesnė už leistiną. Trumpą laiką yra leistinos gana stiprios srovės. Diodų srovės gali būti 50-100 kartų didesnės už vardines, jei trunka neilgiau kaip 0.1s. ilgą laiką diodų perkrauti negalima, nes, pakilus temperatūrai, suardoma jų puslaidininkinė struktūra. Todėl diodus reikia ataušinti. Leistinoji atgalinė įtampa – didžiausia atgalinė įtampa, kurią pasiekus diodas dar nepramušamas elektriškai. Tranzistoriai. Tranzistorius – tai stiprinimo savybėmis pasižymintis puslaidininkinis elementas, kuriame yra viena ar daugiau p-n sandūrų. Lauko tranzistorius – tai toks tranzistorius, kurio srovė valdoma elektriniu lauku, keičiant valdymo elektrodo potencialą. Lauko tranzistorius yra viena p-n sandūra, statmena srovės tekėjimo krypčiai. Srovė jame gali tekėti laidžiuoju kanalu. Elektrodas, iš kurio išteka pagrindiniai krūvininkai, yra vadinamas ištaka (S), o į kurį jie suteka – santaka (D). Valdymo elektrodas yra prijungtas prie kitokio tipo puslaidininkio nei laidusis kanalas ir vadinamas užtūra (G). kuo neigiamesnis užtūros G potencialas ištakos S atžvilgiu, tuo silpnesnė tranzistoriaus srovė. Lauko tranzistorius dar vadinamas vienpoliu (unipoliariniu). Lauko tranzistorių galime laikyti valdomu netiesiniu rezistoriumi, kurio voltamperines charakteristikas galima keisti, keičiant valdymo įtampą. Pastaruoju metu ypač plačiai naudojami MDP tipo lauko tranzistoriai. Dvipolis tranzistorius – tai trijų sluoksnių puslaidininkinis tranzistorius, kuriame yra dvi p-n sandūros. Dvipoliai tranzistoriai gali būti sudaryti iš n-p-n arba p-n-p puslaidininkiu. Dvipolio tranzistoriaus vidurinis sluoksnis yra vadinamas baze ir turi mažai krūvininkų. Bazė yra labai plona. Vienas iš gretimų bazei sluoksnių turi daug krūvininkų, jis gali skleisti krūvininkus į bazę, todėl vadinamas emiteriu. Iš kitos bazės pusės esantis sluoksnis, vadinamas kolektoriumi, turi vidutinį krūvininkų tankį. Kuo daugiau krūvininkų patenka iš emiterio į bazę, tuo stipresnė bazės srovė, ir tuo stipresnė kolektoriaus srovė. Dvipolis tranzistorius yra stiprinimo elementas. Jį galima laikyti valdomu netiesiniu rezistoriumi, kurio voltamperinės charakteristikos yra keičiamos, keičiant bazės srovę. Tiristoriai. Tiristoriais vadinami puslaidininkiniai elementai, kuriuose yra trys ar daugiau p-n sandūrų. Jie gali būti tik dviejose stabiliose būsenose: arba laidūs elektros srovei, arba nelaidūs. Jie naudojami kaip elektrinių grandinių jungikliai. Diodinis tiristorius–dinistorius. Tai paprasčiausias dviejų elektrodų keturių sluoksnių nevaldomas tiristorius. Dinistoriaus elektrodas, į kurį teka srovė iš išorinės grandinės, yra vadinamas anodu, o elektrodas, iš kurio teka srovė į išorinę grandinę – katodu. Reiškinys, kai nelaidi sandūra n1- p2 elektriškai pramušama, jos varža staiga sumažėja, o srovė padidėja, vadinamas dinistoriaus perjungimu. Įtampą atjungus, sandūros n1- p2 dielektrinės savybės vėl atsistato per 10-20s. Triodinis tiristorius-trinistorius. Tai tiristorius, turintis valdymo elektrodą, kuris gali būti p valdymo arba n valdymo. Valdymo signalu trinistorių galima priversti atsiverti, bet atviram trinistoriui valdymo signalas jokios įtakos neturi. Simetrinis trinistorius – triakas. Integrinės mikroschemos. Mikroelektronikos gaminiai skirti pakeisti signalui ar informacijai keisti. Integrinės mikroschemos sudarytos iš daugelio miniatiūrinių elementų ar jų grupių, kurie atlieka elektronikos elementų ar jų grupių funkcijas. Mikroschemai ir jos komponentams būdinga tai, kad jų elementai visi kartu sudaro nedalomą visumą. Mikroschemos sanglaudos tankį nusako elementų skaičius, tenkantis jos tūrio vienetui. Jos sudėtingumas apibūdinamas jos integracijos laipsniu K. Sluoksninės mikroschemos – elektronikos elementai sudaromi iš metalo sluoksnių dielektriko paviršiuje. Sluoksniniai rezistoriai yra gaminami iš chromo, nichromo, tantalo. Kuo didesnė rezistoriaus varža, tuo laidžiojo sluoksnio ilgis didesnis, o skerspjūvis mažesnis. Puslaidininkinės mikroschemos – jos sudaromos viename puslaidininkio kristale. Jo dalys naudojamos kaip rezistoriai, o iš p-n sandūrų sudaromi kondensatoriai, diodai, tranzistoriai. Puslaidininkinio rezistoriaus varža priklauso nuo jo matmenų ir specifinės varžos. Kondensatoriai sudaromi panaudojant p-n sandūrą. Puslaidininkinių mikroschemų technologija labai paprasta, jos kompaktiškos ir patikimos. Hibridinės mikroschemos – sudaromos iš sluoksninių mikroscemų komponentų, prie kurių dar prijungiami bekorpusiai diodai, tranzistoriai ir kiti miniatiūriniai elementai (transformatoriai, droseliai). Vakuuminiai elektronikos elementai. Vakuuminiai elektronikos elementai tokie, kuriuose elektros srovė teka dėl to, kad elektronai, veikiami elektrinio lauko, juda vakuume. Elektroninis vamzdis yra sudėtingas vakuuminis elektroninis prietaisas, kuriame sukuriamas ir valdomas elektronų spindulys. Jį sudaro elektronų prožektorius, spindulio valdymo sistema. Elektroninio vamzdžio katodas K yra tuščiaviduris cilindras kurio galo išorinis paviršius padengtas elektronus emituojančiu oksidiniu sluoksniu. Moduliatorius – tuščiaviduris cilindras, kuris yra ir valdymo elektrodas. Elektronų greitinimui ir tolesniam spindulio fokusavimui skirti du anodai. Elektronai stipriame elektriniame lauke greitėja ir išlekia pro anodų galuose esančias skylutes – diafragmas. Anodų konstrukcija yra tokia, kad jų elektrinis laukas ne tik elektronus greitintų, bet ir formuotų juos į ploną spindulį. Elektronų spindulį galima nukreipti horizontalia ar vertikalia kryptimi. Vienas svarbiausių elektroninio vamzdžio parametrų yra jo jautrumas. Svarbi ekrano savybė yra jo spalva. Joniniai reiškiniai ir joniniai elektronikos elementai. Joniniais elektronikos elementais vadinami tokie, kuriuose krūvininkai yra jonai ir elektronai, elektrinio lauko veikiami judantys jonizuotomis dujomis. Jie yra sudaryti iš dviejų ar daugiau elektrodų, įtaisytų stiklinėje, kuri užpildoma inertinėmis dujomis, vandeniliu arba kai kurių metalų garais. Dujose yra mažai krūvininkų, todėl jos nėra laidžios elektros srovei ir laikomos geru dielektriniu. Jonizuotos dujos, esančios netoli katodo, švyti. Kai termoemisija yra pakankama, dujose užsidega lankinis išlydis. Dujos, esančios tarp anodo ir katodo, švyti visu tūriu. Laikiniam išlydžiui būdingos stiprios srovės. Jo metu dujų varža esti labai maža ir, srovei stiprėjant, mažėja. Dujinio išlydžio elementus į pagrindinę grandinę galima jungti tiktai kartu su srovę ribojančiais įtaisais Vienfazei lygintuvai. Lygintuvų paskirtis – išlyginti kintamąją srovę, ją paversti nuolatine. Transformatorius skirtas lyginamos įtampos vertei suderinti su reikalinga išlygintos įtampos verte. Svarbiausias lygintuvo mazgas sudaromas iš lyginimo elementų – diodų. Diode yra gaunamas nedidelis įtampos kritimas tiesiogine kryptimi. Filtras skirtas sumažinti išlygintos įtampos pulsacijai. Įtampos stabilizatorius skirtas palaikyti pastovaus didumo išlygintai įtampai, kai svyruoja apkrovos srovė ar lyginamoji įtampa. Lygintuvo apkrova yra imtuvas, kurį turi maitinti lygintuvas ir kurio savybės diktuoja reikalavimus visam lygintuvo kompleksui. Svarbiausia jo varža, laikysime, kad imtuvo varža yra aktyvioji. Svarbiausi lygintuvų parametrai: 1.vidutinė išlyginta įtampa ir srovė, 2.pulsacijos koeficientas, 3.vidutinė tiesioginė diodu tekanti srovė ir didžiausia diodui tenkanti įtampa., 4.transformatoriaus antrinės įtampos ir srovės efektinės vertės. Dvipusio lyginimo lygintuvai – yra naudojamos dvi grandinės: su transformatoriaus antrinės apvijos vidurine atšaka ir tiltelio. Abiem lygintuvams būdinga tai, kad vieną pusperiodį srovė teka viena lyginimo grandinės dalimi, o kitą pusperiodį – kita dalimi. Dvipusio lyginimo lygintuvų vidutinė išlyginta įtampa ir srovė yra dvigubai didesnės nei vienpusio lyginimo lygintuvo. Pulsacijos koeficientas lygus: kp=0.667. puslaidininkiniai diodai dažniausiai jungiami pagal tiltelio schemą. Lyginimo tilteliai gaminami viename korpuse, išvedant tik kintamosios įtampos ir nuolatinės įtampos prijungimo gnybtus. Išlyginimo įtampos pulsacija – jai sumažinti naudojami įvairūs filtrai. Plačiai taikomi pasyvūs filtrai, kurie sudaromi iš talpinių ir induktyviųjų elementų – kondensatorių ir ričių. Talpinis filtras prijungiamas prie lygintuvo išėjimo gnybtų lygiagrečiai apkrovai. Talpinis filtras yra tuo efektyvesnis, kuo apkrovos varža didesnė, kuo lygintuvo srovė mažesnė. Induktyvusis filtras naudojamas, kai apkrovos srovės didelės. Filtro kokybė proporcinga filtracijos koeficientui: kf=kp1/kp2. Praktikoje plačiai naudojami efektyvesni filtrai, kurie sudaromi iš keleto talpinių ir induktyviųjų elementų. Įtampos stabilizatorius – lygintuvo išėjimo įtampa priklauso nuo jo apkrovos, lyginamos kintamosios įtampos svyravimų, nuo lygintuvo bei filtro parametrų. Parametrinį stabilizatorių sudaro stabilitronas ir tiesinis balastinis rezistorius. Stabilizatoriaus darbo kokybė nusakoma stabilizacijos koeficientu. Parametrinių stabilizatorių naudingumo koeficientas esti apie 0.2-0.3. Šio tipo stabilizatoriai naudojami mažos galios lygintuvų įtampai stabilizuoti. TRANSFORMATORIAI Transformatorius – statinis elektromagnetinis įtaisas, skirtas kintamosios srovės elektros energijos parametrams keisti nekeičiant jos dažnio. Transformatoriaus veikimo principas ir elektromagnetiniai reiškiniai. Transformatoriaus paskirtis ir veikimo principas – energetinėse sistemose naudojami galingi trifazei jėgos transformatoriai energijos nuostoliams linijose sumažinti. Padidinus įtampą, galima perduoti tą pačią galią, kai linija teka silpnesnė srovė. Dėl to sumažėja linijos nuostolių galia. Paprasčiausio vienfazio transformatoriaus sandara: uždaras magnetolaidis, ant kurio užmautos dvi apvijos. Apvijos elektriškai nesusietos. Jas veria bendras magnetinis srautas, todėl jų ryšys yra magnetinis. Transformatoriaus apvija, kuriai tiekiama elektros energija, yra vadinama pirmine. Apvija, kuri tiekia pakeistą elektros energiją imtuvui, vadinama antrine. Transformatoriaus veikimo principas pagrįstas jo apvijų abipusės indukcijos reiškiniu. Pirminė apvija yra imtuvas. Antrinė apvija yra šaltinis. Antrinė srovė kuria magnetinį srautą, kurio kryptis priešinga pirminės srovės kuriamo magnetinio srauto krypčiai. Pirminė apvija transformatoriaus magnetolaidį įmagnetina, o antrinė – išmagnetina. Apvijų elektrovaros jėgas; tuščioji eiga – pirminę ir antrinę EVJ galima užrašyti: e=Nd/dt. Efektinė vertė: E=4.44fNm. transformatoriaus transformacijos koeficientas yra jo didesniosios EVJ santykis su mažesniąja: K=E1/E2=N1/N2. Neapkrautas transformatorius skiriasi nuo idealios ritės su magnetolaidžiu tik tuo, kad jis turi antrinę apviją, kurioje yra EVJ. Magnetovaros jėga – antrinėje transformatoriaus MVJ, kuri yra tokios krypties, kad jos sukurtas magnetinis srautas priešintųsi pirminės MVJ, kuriamo magnetinio srauto kitimui (Lenco principas). Apkrauto transformatoriaus magnetinį srautą  kuria abi magnetovaros jėgos kartu. Transformatoriai visada jungiami prie įtampos U1m=const, todėl jų m=const ir nuo apkrovos nepriklauso. Magnetovaros jėga lygi: Pirminė MVJ transformatorių įmagnetna, o antrinė išmagnetina. Apkrautas transformatorius yra susireguliuojanti sistema. Galingų transformatorių tuščiosios eigos srovė yra nedidelė, todėl dažniausiai jos galima nepaisyti. Transformatoriaus ribinių režimų bandymai ir atstojamosios schemos. Greta svarbiausiųjų vardinių transformatoriaus parametrų-galios, pirminių ir antrinių įtampų bei srovių-jo pase įrašomi laboratorijoje atliktų tuščiosios eigos ir trumpojo jungimo bandymų razultatai.Iš jų sprendžiame: kokie yra transformatoriaus magnetiniai ir elektriniai nuostoliai, kaip kinta jo antrinė įtampa,kokios yra jo apvijų varžos ir kt. Tuščiosios eigos bandymas. Jis atliekamas prijungus transformatoriaus pirminę apviją prie vardinės įtampos U1N, o antrinės apvijos grandinę paliekant atvirą. Tuščiosios eigos metu U1=U1N, I0 yra silpna, lyginant su I1N verte, I2=0, U20=E2. Santykinė tuščiosios eigos srovė išreiškiama proc. Pirminės vardinės srovės atžvilgiu: I0*=(I0/I1N)*100. Tuščiosios eigos srovė tiesiog proporcinga transformatoriaus magnetolaidžio magnetinei varžai. Kuo geresmės magnetinės magnetolaidžio savybės ir kuo mažesni oro tarpai jo lakštų sandūrose, tuo silpnesnė transformatoriaus tuščiosios eigos srovė. Tuščiosios eigo aktyvioji galia P0. Kadangi antrinė grandinė atjungta, transformatorius neperduoda energijos imtuvui: S2=0, P2=0, todėl galia P0 yra jo nuostolių galia. Transf. Magnetinių ir elektrinių nuostolių galia: Pd=Pdm+Pde. Kadangi tuščiosios eigos metu U1=U1N, magnetinis srautas bei indukcija yra vardiniai, ir magnetinių nuostolių galia taip pat vardinė. Transformatoriaus aktyvioji galia, kurią tuščiosios eigos bandymo metu rodo vatmetras, yra beveik lygi transformatoriaus magnetinių nuostolių vardinei galiai: P0PdmN. Iš tuščiosios eigos bandymo rezultatų galima apsk. transformatoriaus tuščiosios eigos atstojamasias varžas: Z0=U1N/I0; R0=P0/I02; X0=(Z02-R02)0.5. Tuščiosios eigos metu išmatavus transformatoriaus įtampas, galima nustatyti transformacijos koeficientą.Trumpojo jungimo bandymas. Jis atliekamas sujungiant antrinę transformatoriaus apviją trumpai. Pirminė apvija prijungiama prie tokios sumažintos įtampos, kad apvijomis tekėtų vardinės srovės. Trumpojo jungimo bandymo metu: U1=Uk ir yra nedidelė, lyginant su vardine U1N; I1=I1N; I2=I2N; U2=0. Santykinė trumpojo jungimo įtampa Uk* paprastai išraiškiama procentais pirminės vardinės įtampos atžvilgiu.Ji apibūdina transformatoriaus apvijų varžas ir sklaidos srautus. Kuo didesnės apvijų aktyviosios ir sklaidos induktyviosios varžos, tuo didesnė transformatoriaus santykinė trumpojo jungimo įtampa. Trumpojo jungimo bandymo metu S2=0, P2=0, todėl ,galia Pk yra transformatoriaus nuostolių galia. Kai apvijų srovės yra vardinės, elektrinių nuostolių galia yra vardinė. Dėl to galime laikyti, kad vatmetras trumpojo jungimo bandymo metu rodo vardinę transformatoriaus elektrinių nuostolių galią: PkPdeN. Iš trumpojo jungimo bandymo duomenų apsk. Transformatoriaus atstojamosios varžos, kurios vadinamos trumpojo jungimo varžomis: Zk=Uk/I1N; Rk=Pk/I1N2; Xk=(Zk2-Rk2)0.5, taip pat trumpojo jungimo fazių skirtumas tarp pirminės įtampos ir srovės: k=arccos(Pk/(Uk*I1N)). Svarbiausieji transformatoriaus parametrai ir charakteristikos. 1)Paso duomenys. 2)Išorinė charakteristika. Tai viena iš svarbiausiųjų eksploatacinių transformatoriaus charakteristikų. Iš esmės tai yra antrinės apvijos voltamperinė charakteristika: U2=f(I2), kai U1=U1N=const. Įtampos pokytis įvertinamas santykiniu dažniu vardinės įtampos atžvilgiu.3)Naudingumo koeficientas. =P2/P1. Transformatoriaus naud. koef. Priklauso nuo jo apkrovos. Naud. koef. yra didžiausias, kai Pk=P0, t.y. elektriniai nuostoliai lygūs magnetiniams nuostoliams. Keičiantis transformatoriaus apkrovai gana plačiose ribose, naud. koef. išlieka gana didelis NUOLATINĖS SROVĖS MAŠINOS. Elektros mašinų paskirits ir ypatumai. El. mašina vad. Elektromechaninį įrenginį, kuriame mechaninė energija yra paverčiama elektrine arba elektrinė en.-mechanine. Pirmuoju atveju mašina dirba režimu, o antruoju-variklio.Visoms el. mašinoms būdinga tai, kad kiekviena iš jų gali dirbti ir generatoriaus, ir variklio režimu. Pagal gaminamą ar vartojamą el. energiją galima išskirti nuolatinės srovės ir kint. srovės mašinas. Savo ruožtu kintamos srovės mašinos gali būti trifazės ir vienfazės. Mechaniniu požiūriu galime išskirti dvi elektros mašinos dalis: nejudamą dalį-statorių ir judamą dalį-rotorių. Tarp statoriaus ir rotoriaus turi būti oro tarpas. Elektros mašinoms bendra yra tai, kad jose vyksta elektromagnetinės indukcijos ir elektromechaniniai magnetinio lauko reiškiniai. Elektrotechniniu požiūriu svarbiausios dalys yra: induktorius,kuris sudaro pagrindinį mašinos magnetinį srautą ir inkaras, kurios laidininkuose indukuojama EVJ ir teka darbinė sovė. Oro tarpas padidina magnetinės grandinės varžą. Kiekvienoje mašinoje gaunami energijos nuostoliai, kurie virsta šiluma. Jautriausia įšilimui yra mašinos laidų izoliacija. Nuolatinės srovės mašinų naudojimo sritys. Nuolatinės srovės varikliams galima plačiame diapazone ir tiksliai reguliuoti rotoriaus greitį, keisti jų mechaninę charakteristiką; jų paleidimo momentai yra dideli. Nuolatinės srovės varikliai yra plačiai naudojami elektriniame transporte-traukiniai, trūlai, tramvajai.Automatikos įrenginiuose, medicinos aparatūroje ir kt. Nuolatinės srovės mašinos yra mažiau patikimos. Variklių bendrosios savybės. Paleidimas ir reversavimas. Paleidimas yra pereinamasis režimas, kurio metu nesisukančio variklio inkaro ir žadinimo apvijai paduodama įtampa. Inkaras pradeda suktis ir įsisuka iki tam tikro dažnio. Dažniausiai paleidimo srovė silpninama, įjungiant nuosekliai su inkaro apvija paleidimo reostatą. Varikliui įsisukant, indukuojama EVJ, todėl paleidimo reostato varža yra sklandžiai ar šuoliais mažinama, kol reostatas visai sujungiamas trumpai (R=0). Reversavimas yra variklio sukimosi krypties pakeitimas. Variklio sukimo momento kryptis priklauso nuo magnetinio lauko ir inkaro laidininkais tekančios srovės krypties. Kad variklis suktųsi priešinga kryptimi, reikia atlikti vieną iš šių veiksmų: pakeisti magnetinio srauto kryptį arba pakeisti inkaro srovės kryptį. Susireguliavimas. Visoms elektros mašinoms būdinga savybė keisti darbo režimą, prisitaikant prie besikeičiančios apkrovos, t.y. susireguliuoti. Padidinus variklio apkrovą, variklis darbo mašinai atiduoda daugiau mechaninės energijos. Dėl to jis ima daugiau elektros energijos, nes padidėja jo galia. Samprata apie greičio reguliavimą. Yra trys greičio (sūkių dažnio) reguliavimo būdai, keičiant: magnetinį srautą ; inkaro grandinės reguliavimo reostato varžą Rra; inkaro apvijos įtampą. Mažindami žadinimo srautą, variklio greitį galime didinti. Didindami reguliavimo reostato varžą Rra, nuo vertės Rra=0, variklio greitį galime mažinti. Variklio inkaro apvijos įtampa tikslinga tik mažinti. Kai reikia gauti platesnį greičio reguliavimo diapazoną, greitis mažinamas, mažinant įtampą, o didinamas-mažinant žadinimo srautą. Mechaninė charakteristika. Tai elektros mašinos sūkių dažnio priklausomybė nuo jos statinio mechaninio momento n=f(M). Variklio tuščiosios eigos sūkių dažnis n0=U/(CE*), t.y. priklauso tik nuo įtampos ir magnetinio srauto. Kai variklio įtampa ir srautas yra vardiniai-UN, N-ir inkaro grandinėje reostatas neįjungtas (Rra=0), variklio mechaninė charakteristika n=f(M) yra vadinama natūraliąja. Mechaninė charakteristika yra vad. dirbtinąja. Skirtingų variklių tipų ypatumai. Nepriklausomo ir lygiagretaus žadinimo variklis. Nepriklausomo žadinimo variklio žadinimo ir inkaro grandinės yra prijungiamos prie dviejų atskirų nuolatinės įtampos šaltinių. Svarbiausias tokio variklio pranašumas yra tas, kad jo inkaro įtampą galima reguliuoti, nekeičiant magnetinio srauto. Lygiagretaus žadinimo variklis yra praktiškai naudojamas žymiai plačiau, nes jam pakanka vieno nuolatinės įtampos šaltinio, prie kurio lygiagrečiai prijungiamos žadinimo ir inkaro apvijų grandinės. Tokio variklio žadinimo srautas f yra pastovus, jei U=const ir nekeičiama žadinimo grandinės varža. Lygiagretaus žadinimo variklio sūkių dažnis mažai priklauso nuo apkrovos. Kad variklis normaliai veiktų, variklio žadinimo grandine būtinai turi tekėti srovė. Jei darbo metu žadinimo grandinė nutrūktų, tai gali būti pavojinga varikliui ir jį reikia skubiai atjungti nuo tinklo. Nuoseklaus žadinimo variklis. Šio variklio inkaro ir žadinimo srovė yra ta pati: Ia=Is. Paleidimo metu žadinimo srautas s didesnis už vardinį, nes žadinimo apvija teka paleidimo srovė. Nuoseklaus žadinimo variklis negali veikti neapkrautas. Jis turi didelį paleidimo momentą (lyginant su lygiagretaus žadinimo varikliu). Jam nepavojingi dideli apkrovos momento pokyčiai. Nuoseklaus žadinimo varikliai plačiai naudojami elektrinio transporto ir kėlimo mašinose. Mišraus žadinimo variklis. Šio variklio savybės ir mechaninės charakteristikos yra tarpinės. Dažniausiai jo žadinimo apvijos sujungiamos taip, kad žadinimo srautai f ir s būtų tos pačios krypties. Mišraus žadinimo varikliai turi didelius paleidimo momentus, nes paleidimo metu padidėja žadinimo srautas s. Jie naudojami valcavimo staklynuose, spaustuvės įrengimuose, keltuvuose. Jų greitis paprastai reguliuojamas kaip ir lygiagretaus žadinimo variklių. Generatorių ypatybės ir charakteristikos. Pagal žadinimo būdą elektromagnetinės nuolatinės srovės generatorius galima suskirstyti į dvi grupes:1.Nepriklausomo žadinimo generatoriaus žadinimo apvijai elektros energiją tiekia kitas nuolatinės srovės šaltinis. Tokio generatoriaus žadinimo srovė nepriklauso nuo jo apkrovos. 2.Savojo žadinimo generatoriaus žadinimo apvija paprastai gauna elektros energiją iš jo paties inkaro apvijos. Tokio-susižadinančio-generatoriaus žadinimo srovė priklauso nuo jo apkrovos. Savojo žadinimo generatoriai gali būti lygiagretaus, nuoseklaus arba mišraus žadinimo. Svarbiausios charakteristikos. Generatorius galima apibūdinti trimis pagr. charakteristikomis:1.tuščiosios eigos (vidinė) charakteristika yra generatoriaus EVJ priklausomybė nuo jo žadinimo srovės-E=f(If). 2.Išorinė charakteristika yra generatoriaus įtampos priklausomybė nuo apkrovos srovės-U=f(I). 3.Reguliavimo charakteristika yra generatoriaus žadinimo srovės priklausomybė nuo apkrovos srovės If=f(I), kai U=const. Ji rodo, kaip reikia keisti žadinimo srovę, kad keičiantis generatoriaus apkrovai, jo įtampa išliktų pastovi. Nepriklausomo žadinimo generatorius. Tokio generatoriaus žadinimo apvija yra prijungiama prie kito nuolatinės įtampos šaltinio. Žadinimo srovė ir srautas nuo generatoriaus apkrovos nepriklauso.Tuščiosios eigos charakteristika E=f(If) gaunama, keičiant reguliavimo reostato varžą Rrf. Svarbiausia įtampos mažėjimo priežastis yra įtampos kritimas inkare. Reguliavimo charakteristika If=f(I). Kai, didėjant generatoriaus apkrovai, įtampa mažėja, reikia didinti žadinimo srovę, tuo pačiu srautą ir EVJ, kad įtampa nesikeistų. Lygiagretaus žadinimo generatorius. Prijungę nepriklausomo žadinimo generatoriaus apviją lygiagrečiai jo inkaro apvijai, turėsime lygiagretaus žadinimo generatorių. Tai savojo žadinimo generatorius, kurio gaminamos elektros energijos dalis yra suvartojama magnetiniam laukui sukurti. Išnagrinėsime generatoriaus susižadinimą jo tuščiosios eigos metu. Kadangi statoriaus poliuose paprastai visada yra liktinis magnetinis laukas, sukamo inkaro apvijoje yra indukuojama nedidelė liktinė EVJ. Uždara inkaro ir žadinimo grandine teka nedidelė žadinimo srovė, kuri sukuria nedidelį žadinimo srautą. Pastarasis sustiprina mašinos polių srautą, todėl padidėja EVJ. Dėl to žadinimo srovė sustiprėja, sukurdama didesnį žadinimo srautą. Asinchronines masinos. Tai kintamosios sroves masinos.Statoriuje sudaro- mas sukamasis magnetinis laukas.Rotorius sukasi greiciu,kuris nelygus magnetinio lauko greiciui, todel sakoma,kad rotorius sukasi asinchroniskai. Asinchr masinos gali dirbti variklio ir generato- riaus rezimu.Placiausiai naudojami asinchroniniai trifaziai varikliai.Gaminama ir naudojama nemazai asinchr varikliu,jungiamu i vienfazi tinkla,bet ju galia ne didesne kaip 500W.Svarbiausias ju truku- mas tas,kad yra sudetingiau pakeisti ju darbo chara kteristikas,reguliuoti greiti. Statoriaus magnetinis laukas. Tokiam magnetiniam laukui gauti naudojame apvi-ja kuria sudaro trys vienodos rites,isdestytos taip kad tarp ju asiu butu 1200 kampai.Prijungus tokia apvija prie trifazio tinklo,jos ritemis teka 3 lygios, bet besiskiriancios 1200 faze sroves: iA= Imsin ω t ; iB= Imsin (ω t - 2π/3); iC= Imsin (ω t - 4 π/3).Kiek-viena srove ,tekedama rite,sukuria apie ja kintama- ji magnetini lauka,o visi kartu sie laukai sudaro visos apvijos sumini magnet lauka.Visu triju riciu magnet lauku linijos apvijos vidineje erdveje yra tos pacios krypties.Gaunamas vienos poliu poros magnet laukas,kurio padetis ivairiais laiko momen- tais yra kitokia.Kiekvienos rites magnet indukcijos momentine verte bet kuriuo laiko momentu yra proporcinga rite tekancios sroves moment vertei. Visos apvijos magnet indukcija: B(t)= BA(t)+ BB(t) + BC(t). Suminio magnet lauko ypatybes :1)Kai tri- faze apvija sudaro trys rites,isdestytos erdveje 1200 kampais,gaunamas vienos poliu poros (p=1) suka- masis magnet laukas.2) Gauto magnet lauko induk cija kiekvienu laiko momentu B=1,5Bm=const . 3)Statoriaus magnet laukas sukasi tiesiogines faziu sekos kryptimi. Magnet lauko sukimosi krypti gali- ma pakeisti sukeitus apvijos riciu prijungimo prie tinklo seka (pakeitus sroviu faziu seka). Tam reikia sukeisti vietomis bet kuriu dvieju riciu pradzias. Trifazis dvieju poliu poru (p=2) magnet laukas su- daromas panaudojant 6 riciu apvija.Dvieju poliu poru magnet lauka galima gauti kai kiekviena apvi jos faze sudaryta is dvieju pvz, nuosekliai sujungtu riciu. Pagaminus kiekviena apvijos faze is dar dau- giau riciu,galima sudaryti magnet laukus,kurie turi poliu poru p=3,4,5 .Bendruoju atveju apvijos riciu skaicius turi buti lygus 3p,o kampai tarp ju pradziu 3600 /3p .Magnet lauko kampinis greitis: ωo = 2πf / p. Asinchroninio variklio veikimo principas ir sandara . Sukamasis magnetinis laukas kerta lai- dininkus.todel juose indukuojamos EVJ. EVJ kryptis nusakoma desiniosios rankos taisykle.Lai-dininkai nejuda,o juda magnet laukas.Kadangi lai- dininku grandine yra uzdara, tai ja teka srove,ku-rios kryptis tokia pat kaip ja sukurusiu indikuotu EVJ. Laidininkus kuriais teka srove ir kurie yra magnet lauke,veikia elektromagnetines jegos,kuriu kryptis nusakoma kairiosios rankos taisykle. Mato- me kad sios jegos stengiasi sukti laidininkus mag- netinio lauko sukimosi kryptimi.Tarkime,kad laidi- ninkai gali suktis ir ju sukiu daznis n.Tik tuo atveju kai atsiranda skirtumas Δn = no – n >0,laidininkus ima veikti elektromagnet jegos,sudarancios elektro magnet sukimo momenta.Laidininkai ,esantys sukamajame magnet lauke,varomi elektromagnet momento,gali suktis tik asinchroniskai, t.y. atsilik- dami nuo magnet lauko.Del to asinchronines masi- nos, dirbancios variklio rezimu,rotoriaus sukiu daz nis yra mazesnis nei magnet lauko: n

Daugiau informacijos...

★ Klientai rekomenduoja

Šį rašto darbą rekomenduoja mūsų klientai. Ką tai reiškia?

Mūsų svetainėje pateikiama dešimtys tūkstančių skirtingų rašto darbų, kuriuos įkėlė daugybė moksleivių ir studentų su skirtingais gabumais. Būtent šis rašto darbas yra patikrintas specialistų ir rekomenduojamas kitų klientų, kurie po atsisiuntimo įvertino šį mokslo darbą teigiamai. Todėl galite būti tikri, kad šis pasirinkimas geriausias!