بالنسبة للعديد من المهام الفنية ، ليس فقط العمل المنجز ، ولكن أيضًا سرعة العمل أمر مهم. تتميز سرعة العمل بكمية فيزيائية تسمى القوة.
الطاقة هي كمية فيزيائية تساوي عدديًا نسبة العمل إلى الفاصل الزمني الذي يتم إجراءه.
قوة لحظية
مثل إدخال السرعة الآنية في الحركة الحركية ، يستخدم مفهوم "الطاقة الآنية" في الديناميكيات.
عندما يتم تهجير الفأس ، يقوم إسقاط القوة F بالوظيفة A = FxAx.
الطاقة الآنية هي كمية فيزيائية حجرية تساوي نسبة العمل المنجز في فاصل زمني متناهي الصغر إلى قيمة هذا الفاصل الزمني.
قوة الدفع المطلوبة تتناسب عكسيا مع سرعة السيارة. مع السرعة المتزايدة ، يمكن للسائق التبديل إلى زيادة التروس. في الوقت نفسه ، تدور العجلات بسرعة أعلى ، ولكن بقوة أقل.
عادة ما تتطلب السيارات والقطارات عالية السرعة محركات ذات طاقة عالية. ومع ذلك ، في الواقع ، في كثير من الحالات ليست قوة المقاومة ثابتة ، ولكنها تزداد بسرعة متزايدة. إذا ، على سبيل المثال ، تحتاج إلى زيادة سرعة الطائرة إلى النصف ، ثم يجب زيادة قوة محركاتها ثماني مرات. وهذا هو السبب في صعوبة كل نجاح جديد في زيادة سرعة الطائرات والسفن وغيرها من المركبات.
سؤال للطلاب خلال تقديم المواد الجديدة
1. كيف يمكنك أن تميز سرعة العمل؟
2. كيف لحساب العمل من قبل السلطة المعروفة؟
3. ما الذي يحدد سرعة الحركة الموحدة للمركبة التي يقودها محركها؟
4. تتحرك السيارة في قسم أفقي من الطريق. عندما يطور محركه الكثير من الطاقة: مع ركوب بطيء أو سريع؟
تأمين المادة المدروسة
1. نحن نتدرب على حل المشاكل
1. ما هي قوة الطالب عند صلاحيته من الطابق الأول إلى الطابق الرابع في نصف دقيقة؟ يبلغ ارتفاع كل طابق في المدرسة 4 أمتار ، ويبلغ وزن الطالب 60 كجم.
2. تسافر السيارة بسرعة 20 م / ث. في هذه الحالة ، يتطور المحرك بقوة 20 كيلووات. ما هي قوة المقاومة للحركة؟ يمكن رفع ثقلها عن طريق تطبيق هذه القوة؟
3. كم في المئة يجب زيادة قدرة المحرك لطائرة الركاب بحيث تزيد سرعة الطيران بنسبة 20 ٪؟ نعتبر أن قوة مقاومة الهواء تتناسب مع مربع سرعة الطيران.
مع الحركة المنتظمة ، فإن قوة دفع المحرك تساوي القوة
مقاومة الهواء. من العلاقة P = Fv يتبع ذلك أصل
P يتناسب مع القوة الثالثة للسرعة. لذلك ، لزيادة السرعة بمقدار 1.2 مرة ، يجب زيادة قوة المحرك
(1.2) 3 مرات. (جواب: 73 ٪).
4. يتم تسريع سيارة بسعة 2 طن من مكانها إلى الأعلى مع ميل 0.02. معامل المقاومة للحركة هو 0.05. اكتسبت السيارة سرعة قدرها 97.2 كم / ساعة على امتداد 100 متر ، ما هي متوسط القوة التي تنتجها السيارة؟
2. أسئلة الاختبار
1. أم أن نفس القوة تطور محرك الحافلة عندما تتحرك بنفس السرعة دون ركاب وركاب؟
2. لماذا تتطلب الزيادة في سرعة السيارة قدرًا أقل من الجر للحفاظ عليها؟
3. ما الذي يتم إنفاقه على قوة محركات المقاتلة التي تحوم فوق حاملة الطائرات؟
4. لماذا يصعب زيادة السرعة القصوى للسيارات والطائرات؟
5. اجتاز التلميذ صالة الألعاب الرياضية على بعد 2 م ، وفي نفس الوقت يمتد على طول الحبل لمسافة م 2. هل تطور نفس القوة؟
القوة الآنية p = ui للدائرة التيار المتناوب هي وظيفة من الزمن.
دعونا ننظر إلى عمليات الطاقة في سلسلة تتكون من المقاطع المتصلة المتصلة r ، L و C (الشكل 1.13).
التين. 1.13. سلسلة تتكون من المقاطع المتصلة المتصلة r و L و C
معادلة الضغوط في هذه السلسلة هي:
(1.26)
ووفقًا لذلك ، فإننا نحصل على المعادلة من أجل الصلاحيات الآنية في طرفي السلسلة وفي أجزاء معينة من السلسلة:
من التعبير الأخير ، نرى أن القوة في القسم ذي المقاومة r تكون دائمًا إيجابية وتميز عملية امتصاص الطاقة التي لا رجعة فيها. تحدد القدرة بمعدل مدخلات الطاقة في المجال المغناطيسي للملف وللف ص< 0 – скорость возвращения энергии из этого поля. Мощность определяет при p C > 0 هو معدل دخل الطاقة إلى المجال الكهربائي للمكثف ، وبالنسبة إلى p C<0 – скорость возвращения энергии из этого поля.
اسمحوا الجهد ش والتيار أنا أن تكون وظائف جيبي من الزمن
هنا يفترض أن تكون المرحلة الأولية من التيار صفر ، وهو أمر مناسب ، لأن التيار شائع لجميع أقسام الدائرة. في هذه الحالة ، فإن المرحلة الأولية من الجهد تساوي φ. الضغوط الفورية في أقسام فردية متساوية في هذه الحالة
وفقًا لذلك ، للحصول على الصلاحيات الآنية للأقسام الفردية من السلسلة ، نحصل على التعبيرات:
مجموع مكثف وملفات الطاقة
يتم التعبير عن القوة في محطات الدائرة بأكملها في النموذج
من التعبيرات التي تم الحصول عليها ، يمكن ملاحظة أن متوسط القدرة خلال فترة الملف ومكثف هو صفر. متوسط الطاقة لكل فترة ، على سبيل المثال الطاقة النشطة ، في محطات الدائرة كلها تساوي متوسط خلال فترة الطاقة في المنطقة مع المقاومة:
(1.27)
إن اتساع تقلب القدرة p x يساوي القيمة المطلقة للقوة التفاعلية.
جميع القوى اللحظية تختلف مع تردد 2ω ، وهو ضعف تردد التيار والجهد.
في الشكل. يتم إعطاء 1.14 واحد تحت الآخر عن طريق الرسوم البيانية الحالية i ، الفولتية والقوى
التين. 1.14. الرسوم البيانية الحالية ط ، الفولتية
والقدرة 
في الرسم البياني للشكل. 1.14 و يتم عرض القيم في القسم r. نرى أن في أي وقت ومتوسط القيمة يساوي.
على الرسم البياني الموافقة المسبقة عن علم. 1.14 ب يتم عرض القيم المتعلقة الملف. هنا ، متوسط قيمة p L هي صفر. يتم تخزين الطاقة في المجال المغناطيسي للملف ، عندما تزيد الزيادات الحالية في القيمة المطلقة. في هذه الحالة ، p L\u003e 0. يتم إرجاع الطاقة من المجال المغناطيسي للملف ، عندما ينخفض التيار في القيمة المطلقة. علاوة على ذلك ، ف ل< 0.
في الشكل. 1.14 في يتم إعطاء القيم المتعلقة مكثف. هنا ، وكذلك على الملف ، فإن متوسط قيمة الطاقة هو صفر. يتم تخزين الطاقة في مجال كهربائي مكثف ، عندما يزيد الجهد عبر المكثف في القيمة المطلقة. في هذه الحالة ، P c\u003e 0. يتم إرجاع الطاقة من الحقل الكهربائي للمكثف ، عندما ينخفض الجهد عبر المكثف في القيمة المطلقة. علاوة على ذلك ، ص ج< 0.
من المقارنة بين الرسوم البيانية في الشكل. 1.14 ب و في ونرى أنه في الحالة المعينة التي بنيت فيها هذه المخططات ، يكون اتساع الفولتية على الملف أكبر من سعة الفولطية عبر المكثف ، أي U L\u003e U C. هذا يتوافق مع العلاقة. في الشكل. 1.14 ز في هذه الحالة ، يتم رسم منحنيات التيار والجهد والطاقة p p على جزء الدائرة المكون من ملف ومكثف. إن طابع المنحنيات هو نفسه هنا على أطراف الملف ، لأنه في هذه الحالة. ومع ذلك ، فإن اتساع الجهد u x والقدرة الفورية p x أصغر من اتساع الكميات u L و p L. هذا الأخير هو نتيجة لحقيقة أن الفولتية u L و u C هما معاكستان في الطور.
في الرسم البياني للشكل. 1.14 د يتم إعطاء القيم في طرفي السلسلة بأكملها ، والتي يتم الحصول عليها عن طريق جمع الكميات في الرسوم البيانية من الشكل. 1.14 و, ب و في أو و و ز. متوسط قيمة الطاقة ع. تحدث التذبذبات حول هذه القيمة المتوسطة بسعة ، كما يمكن رؤيتها من التعبير التحليلي لـ p. الحالي أنا متخلفة عن الجهد u في الزاوية φ. في الفاصل الزمني من 0 إلى t 2 ، تكون القدرة الآنية في أطراف الدائرة موجبة (p\u003e 0) ويتم توفير الطاقة من المصدر إلى الدائرة. في الفاصل الزمني من t 2 إلى t 3 ، تكون القدرة الآنية في مطاريف الدائرة سالبة (p< 0) и энергия возвращается источнику.
إذا كانت القدرة الآنية في أطراف الدائرة المنفعلة إيجابية ، فإن هذه القوة تسمى استهلاك الطاقة الآني. إذا كانت القدرة الآنية في أطراف الدائرة الكامنة سلبية ، فإن هذه القوة تسمى طاقة الإخراج الآنية.
يسمح مفهوم القدرة الآنية بشكل أكثر رسمية بتعريف مفهوم العناصر التفاعلية والعناصر النشطة للدائرة الكهربائية. وبالتالي ، يمكن تسمية العناصر التفاعلية تلك التي تكون فيها الطاقة الآنية المتكاملة لفاصل زمني معين صفراً.
في العناصر النشطة للدائرة الكهربائية ، تكون الطاقة المتكاملة الآنية خلال فترة زمنية معينة قيمة سالبة - هذا العنصر هو مصدر الطاقة - إنه يعطي الطاقة. في عناصر الدارة السلبية ، تكون الطاقة المتكاملة الآنية خلال فترة زمنية معينة إيجابية - وهذا العنصر يستهلك الطاقة.
منذ ذلك الحين ، وحيث أن cosφ\u003e 0 ، فإن الطاقة الداخلة إلى الدائرة ، والتي تحددها المنطقة الإيجابية لمنحنى p (t) ، أكبر من الطاقة التي يتم إرجاعها إلى المصدر ، والتي تحددها المساحة السلبية لمنحنى p (t).
في الشكل. 1.15 لفترات زمنية مختلفة ، يتم الإشارة إلى الاتجاه الفعلي للتيار الحالي (+) زائد (+) و ناقص (-) من الإجهادات في مشابك الدائرة وفي جميع الأقسام بواسطة السهم المتقطع.
التين. 1.15. الاتجاه الحالي الفعلي والاتجاهات الفعلية للضغط
في محطات السلسلة وفي جميع المواقع لفترات زمنية مختلفة
تشير الأسهم ذات الريش الذيل إلى اتجاه تدفق الطاقة في الفواصل الزمنية المناسبة.
الدائرة في الشكل. 1.15 و يقابل الفاصل الزمني من 0 إلى t 1 ، حيث يرتفع الحالي من الصفر إلى القيمة القصوى. في هذا الوقت ، يتم تخزين الطاقة في الملف. وبما أن الفولتية عبر المكثف تسقط في قيمتها المطلقة ، فإن طاقة الحقل الكهربائي المخزن في المكثف تعود وتذهب إلى طاقة المجال المغناطيسي للملف. في هذه الحالة ، و p\u003e p c ، يتلقى الملف طاقة إضافية من المصدر الذي يزود الدائرة. يغطي مصدر التوريد أيضًا الطاقة الممتصة بواسطة المقاومة.
الدائرة في الشكل. 1.15 ب يقابل الفاصل الزمني من t 1 إلى t 2. يتناقص التيار الحالي في هذا الفاصل الزمني ، وتعود الطاقة من المجال المغناطيسي للملف ، وتدخل جزئيًا المكثف ، الذي يتم شحنه ، وتتحول جزئيًا إلى حرارة في المنطقة مع مقاومة ص. في هذه الفترة الزمنية ، لا يزال التيار الحالي ذا قيمة كبيرة بما فيه الكفاية ، وبالتالي قوة كبيرة. لذلك ، المصدر ، وكذلك في الفترة الزمنية السابقة ، يرسل الطاقة إلى الدائرة ، ويعوض جزئيا عن الخسائر في المنطقة مع المقاومة ص. تتميز اللحظة t 2 بحقيقة أن القيمة قد انخفضت إلى حد أن معدل انخفاض الطاقة في الملف يسبب معدل دخول الطاقة للمكثف والقسم ذو المقاومة r. في هذه اللحظة ، تكون الطاقة في أطراف الدائرة بأكملها صفر (p = 0).
الدائرة في الشكل. 1.15 في يقابل الفاصل الزمني التالي من t 2 إلى t 3 ، حيث ينخفض التيار الحالي من القيمة عند t = t 2 إلى صفر. في هذه الفترة الزمنية ، تستمر الطاقة في العودة من الملف ، دخول المكثف ، إلى القسم مع المقاومة r وإلى المصدر المتصل بأطراف الدائرة. في هذا الوقت الفاصل ص< 0.
تتطابق الفترة الفاصلة بأكملها مع نصف الفترة الحالية (T / 2). إنها تكمل دورة واحدة من تقلبات الطاقة ، حيث أن فترة الطاقة الآنية هي نصف الفترة الحالية. في النصف الثاني من فترة التغيير الحالية ، تتكرر عملية الطاقة ويتم عكس الاتجاهات الفعلية للتيار وجميع الفولتية فقط.
مؤلف: – منطق منطقنا سيكون هو نفسه في دراسة السرعة المتوسطة والحظية. النظر في العمل كدالة للوقت. سمح A(T) – العمل المنجز في الوقت ر. A(t + Δt) هو العمل المنجز في الوقت المناسب (t + Δt). ثم [ A(t + Δt) - A(t)] / Δt هي متوسط القدرة خلال فترة زمنية من t إلى (t + Δt). إن حدود تتابعات القيم لمثل هذه القوى المتوسطة في Δt → 0 هي القدرة الآنية ، أي أن القدرة في الوقت t هي مشتقة العمل فيما يتعلق بالوقت.
N(ر) = 
= A '(t) (2.10.1)
اشتقاق حالة خاصةعندما تكون القوة مستقلة عن الزمن.
طالب: - ن=A/ ر.
طالب: – يحدث هذا عندما تكون القوة المؤثرة على الجسم ثابتة.
N(t) = / Δt = F / Δt = FV.
أو ، باستخدام القواعد لحساب المشتقات:
N (t) = A "(t) = (FS)" = FS "= FV. (2.10.2)
نحن نرى أن القوة لا تعتمد فقط على القوة ، ولكن أيضا على السرعة ، والتي ، بحركة متسارعة بشكل موحد ، هي دالة الزمن.
لاحظ أن التعبير عن الطاقة لحظية N (t) = F (t) · V (t) صالح لأي حركة ميكانيكية. ويستند الدليل على معرفة حساب التفاضل والتكامل ، ونحن نتخطى ذلك.
للتدريب ، سنناقش واحدة مثيرة للاهتمام وعملية المشكلة 2.5.
سيارة مع كتلة م يبدأ في التحرك. معامل الاحتكاك من العجلات على الطريق ك. كل من محاور السيارة تقود. العثور على الاعتماد على سرعة السيارة في الوقت المحدد. قوة المحرك ن.
طالب: – أنا لا أفهم لماذا يقول الشرط عن المحاور الرائدة. نحن لم نواجه هذا.
مؤلف: – هذا يرجع إلى حساب قوة الاحتكاك. يمكن الافتراض بدقة جيدة أن كتلة السيارة موزعة بالتساوي على المحورين. عندما يقود كلا المحاور ، فإن ذلك يعني أن قوة الاحتكاك المنزلقة تساوي ناتج الكتلة الإجمالية للسيارة بمعامل الاحتكاك. في حالة ما إذا كان القائد هو محور واحد فقط ، عندها يكون نصف كتلة السيارة وقوة الاحتكاك ، فإن دفع السيارة إلى الأمام سيحسب كالتالي: kMG/ 2. لاحظ أنه يتم اعتماد أقصى قوة احتكاك منزلقة ممكنة هنا ، أي أننا نعتقد أن عجلات السيارة تنزلق على الطريق. صحيح ، لا يبدأ السائقين في سياراتهم الخاصة.
طالب: – ثم ، من خلال حالة مشكلتنا ، اتضح أن قوة الاحتكاك فقط تسرع السيارة ، والتي تساوي kMG. من هنا ، من السهل الحصول على الإجابة: تتحرك السيارة بنفس السرعة وتعتمد السرعة على الوقت التالي: V (t) = لر = kGT.
مؤلف: – هذا صحيح جزئيا فقط. تذكر التعبيرات للقوة (2.10.2). مع قوة محدودة ، لا يمكن أن تزيد السرعة دون حدود. لذلك ، يجب أن أعطيك اثنين من الأدلة: 1) العثور على الحد الزمني الذي ستكون إجابتك عادلة ؛ 2) ثم استخدام اعتبارات الطاقة.
طالب: – بمجرد السلطة القصوى N، من (2.10.2) نحصل على:
N = FV (t) = kmg kgt.
ومن ثم ، فإن وقت التقييد هو t 0 = N / (mk 2 g 2).
طالب: – في وقت لاحق ، لفاصل زمني معين Δt = t-t 0 ، سيقوم المحرك بتنفيذ العمل A = NΔt ، مما سيزيد من الطاقة الحركية. أولاً ، نجد الطاقة الحركية للسيارة في وقت t 0:
mV 0 2/2 = m 2/2 =.
التغيير في الطاقة الحركية
mV 2/2-mV 0 2/2 = A = NΔt = N (t - t 0) ،
(V (t) = kgt لـ t≤t0 = N / (mk2g2) ،
V (t) = لـ t\u003e t 0.
قصة.
يعتقد إيراسموس داروين أنه من وقت لآخر كان من الضروري إنتاج أكثر التجارب وحشية. من هذه ، لا شيء تقريبا يخرج من أي وقت مضى ، ولكن إذا نجحوا ، فإن النتيجة مذهلة. داروين لعب البوق أمام زهوره. لا نتائج.
إجابات لتذاكر الهندسة الكهربائية.
تحديد المجال الكهربائي.
الحقل الكهربائي هو أحد جانبي المجال الكهرومغناطيسي ، ويتميز بالعمل على جسيم مشحون كهربائيًا بقوة تتناسب مع شحنة الجسيم ومستقلة عن سرعته.
الحث الكتروستاتي. الحماية ضد التداخل اللاسلكي.
الاستقراء الكتروستاتي - ظاهرة توجيه المجال الكهروستاتي الخاص به ، عندما يعمل حقل كهربائي خارجي على الجسم. وتعود هذه الظاهرة إلى إعادة توزيع الرسوم داخل الهيئات الموصلة ، فضلاً عن استقطاب الهياكل المجهرية الداخلية في الأجسام غير الموصلة. يمكن تشويه الحقل الكهربائي الخارجي بشكل كبير بالقرب من الجسم مع الحقل الكهربائي المستحث.
تستخدم لحماية آليات الأجهزة ، وبعض المكونات الراديوية ، وما إلى ذلك من المجالات الكهربائية الخارجية. يتم وضع الجزء المحمي في غلاف من الألومنيوم أو النحاس (الشاشة). يمكن أن تكون الشاشات إما صلبة أو شبكة.
القدرة الكهربائية. اقتران المكثفات.
السعة الكهربائية - خصائص الموصل ، وهو مقياس لقدرته على تجميع الشحنة الكهربائية.
تزداد إمكانات الجسم الانفرادي المعدني مع زيادة الشحنة المرسلة إليه. التهمة Q والإمكانات ش ترتبط ببعضها البعض من العلاقة
س = ج ц من اين
C = Q / ц
هنا C - معامل التناسب ، أو القدرة الكهربائية للجسم.
وبالتالي ، فإن القدرة الكهربائية C يحدد الجسم الشحنة التي يجب إبلاغها للجسم لإحداث زيادة في إمكاناته بمقدار 1 فولت.
وحدة القدرة ، على النحو التالي من الصيغة ، هي قلادة لكل فولت ، أو فاراد:
[C] = 1 /л / 1В = 1Ф.
المكثفات هي عبارة عن أجهزة تتكون من اثنين من الموصلات المعدنية يفصل بينهما عازل كهربائي ومصممة لاستخدام السعة الخاصة بها.
اتصال متوازي. مع اتصال متوازي للمكثفات ، فإن إمكانات الألواح المتصلة بالقطب الإيجابي للمصدر هي نفسها وتساوي إمكانات هذا القطب. وفقا لذلك ، فإن إمكانات الألواح المتصلة بالقطب السالب تساوي إمكانات هذا القطب. وبالتالي ، فإن الجهد المطبق على المكثفات هو نفسه.
C Common = Q 1 + Q 2 + Q 3. since، according to، Q = CU، then
Q المجموع = C المجموع U؛ س 1 = ج 1 ش ؛ س 2 = ج 2 ش ؛ س 3 = ج 3 ش ؛ C General U = C 1 U + C 2 U + C 3 U.
وبالتالي ، فإن القدرة الإجمالية ، أو ما يعادلها ، في اتصال متوازي المكثفات تساوي مجموع سعات المكثفات الفردية:
مع obsh = C 1 + C 2 + C 3
ويترتب على المعادلة أنه من أجل التوصيل المتوازي للمكثفات المتشابهة مع السعة C ، تكون السعة الكلية. مع obsh = n C.
اتصال تسلسلي. عندما يتم توصيل المكثفات في سلسلة (الشكل 1.10) ، فإن لوحات لها نفس الرسوم. على رسوم الأقطاب الكهربائية الخارجية تأتي من مصدر الطاقة. على الأقطاب الكهربائية الداخلية للمكثفات ج 1 و ج 3 يتم الحفاظ على نفس الشحنة كما في الرسوم الخارجية. ولكن بما أن الرسوم على الأقطاب الكهربائية الداخلية يتم الحصول عليها عن طريق فصل الشحنات عن طريق الحث الكهروستاتيكي ، فإن شحنة المكثف ج 2 له نفس المعنى.
دعونا نجد القدرة الإجمالية لهذه الحالة. ل
U = U 1 + U 2 + U 3 ،
حيث U = Q / C total؛ U 1 = Q / C 1 ، U2 = Q / C2. U 3 = Q / C 3 ، ثم Q / C total = Q / C 1 + Q / C 2 + Q / C 3.
بالاختيار إلى Q ، نحصل على 1 / С ОБЩ = 1 / C 1 + 1 / C 2 + 1 / C 3.
مع اتصال سلسلة من اثنين من المكثفات ، باستخدام ، نجد
C GEN = C 1 C 2 / (C 1 + C 2)
مع اتصال سلسلة من المكثفات n متطابقة من السعة C كل على أساس السعة الإجمالية
C COMM = C / n.
عند شحن المكثف من مصدر الطاقة ، يتم تحويل طاقة هذا المصدر إلى طاقة المجال الكهربائي للمكثف:
W C = C U 2/2 أو مع مراعاة حقيقة أن Q = CU ،
جسديا ، تراكم الطاقة في مجال كهربائي يحدث بسبب استقطاب الجزيئات أو الذرات من عازل.
عندما يتم إغلاق لوحات المكثف ، يقوم الموصل بتفريغ المكثف ، ونتيجة لذلك ، يتم تحويل طاقة المجال الكهربائي إلى حرارة يتم إطلاقها عندما يمر التيار خلال الموصل.
دائرة كهربائية. قانون أوم.
الدائرة الكهربائية عبارة عن مجموعة من الأجهزة المصممة لتلقي ونقل وتحويل واستخدام الطاقة الكهربائية.
تتكون الدائرة الكهربائية من أجهزة منفصلة - عناصر الدائرة الكهربائية.
مصادر الطاقة الكهربائية هي المولدات الكهربائية التي يتم فيها تحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية ، بالإضافة إلى العناصر الأساسية والمراكم التي يتم فيها تحويل الطاقة الكيميائية والحرارية والخفيفة وأنواع أخرى من الطاقة إلى طاقة كهربائية.
قانون أوم - القانون الفيزيائي الذي يحدد العلاقة بين قوة كهربائية مصدر أو جهد مع القوة والمقاومة الحالية للموصل.
خذ بعين الاعتبار قسم من سلسلة الطول ل ومنطقة مستعرضة S.
دع الموصل يكون في حقل قوة كهربائي موحد ، تحت تأثير هذا الحقل ، تقوم الإلكترونات الحرة للموصل بإجراء حركة متسارعة في الاتجاه المعاكس للمتجه ξ. تحدث حركة الإلكترونات حتى تصطدم بأيونات الشبكة البلورية للموصل. في هذه الحالة ، تنخفض سرعة الإلكترون إلى الصفر ، وبعد ذلك تتكرر عملية تسارع الإلكترون مرة أخرى. منذ تسارع حركة الإلكترونات بشكل متساوٍ ، متوسط سرعتها
υ ср = υ мах / 2
حيث υ الحد الأقصىهي سرعة الإلكترونات قبل التصادم مع الأيونات.
من الواضح أن سرعة الإلكترون تتناسب طرديا مع شدة المجال ξ ; وبالتالي ، فإن السرعة المتوسطة تتناسب مع ξ . ولكن يتم تحديد الكثافة الحالية والحالية من خلال سرعة الإلكترونات في الموصل.
أعمال كهربائية والقوة.
ابحث عن العمل الذي أنجزه المصدر الحالي لنقل الرسوم ففي جميع أنحاء الدائرة المغلقة.
W I = E q؛ ف = ر ؛ E = U + U BT؛؛
تسمى الكمية التي تتميز بالسرعة التي يتم تنفيذ العمل بها قوة:
P = W / t. P = U I t / t = U I = I 2 R = U 2 / R؛[P] = 1 J / 1 s = 1 W.
Q = I 2 R t
يسمى الاعتماد أعلاه قانون لينز-جول: كمية الحرارة الصادرة خلال مرور التيار في الموصل تتناسب مع مربع القوة الحالية ، مقاومة الموصل ووقت مرور التيار.
سمة المجال المغناطيسي.
الحقل المغناطيسي هو أحد جانبي المجال الكهرومغناطيسي ، ويتميز بالعمل على جسيم مشحون كهربائيًا بقوة تتناسب مع شحنة الجسيمات وسرعتها.
يتم تمثيل المجال المغناطيسي بواسطة خطوط القوة ، التي تتطابق مع التماس مع اتجاه السهام المغناطيسية التي تدخل في الحقل. وبالتالي ، فإن الأسهم المغناطيسية هي ، كما كانت ، عناصر اختبار للمجال المغناطيسي.
الحث المغنطيسي B عبارة عن كمية متجهية تميز المجال المغناطيسي وتحدد القوة التي تعمل على الجسيم المتحرك المتحرك من جانب المجال المغناطيسي
النفاذية المغناطيسية المطلقة للوسط هي كمية معامل يعكس الخصائص المغناطيسية للوسط
إن شدة المجال المغنطيسي H هي كمية متجه لا تعتمد على خصائص الوسيط ولا تتحدد إلا بواسطة التيارات في الموصلات التي تنشئ المجال المغنطيسي.
موصل مع تيار في مجال مغناطيسي.
يتم التحكم في الموصل ذو التيار في المجال المغناطيسي (الشكل 3.16) بواسطة القوة. نظرًا لأن التيار في الموصل المعدني يرجع إلى حركة الإلكترونات ، يمكن اعتبار القوة التي تعمل على الموصل كمجموع القوى المؤثرة على جميع الإلكترونات لموصل الطول l. ونتيجة لذلك ، نحصل على العلاقة: F = F O n l S ،
حيث F هي قوة لورنتز تعمل على الإلكترون ؛
n هو تركيز الإلكترونات (عدد الإلكترونات لكل وحدة حجم) ؛
ل ، S هو طول ومنطقة المقطع العرضي للموصل.
مع الأخذ بعين الاعتبار الصيغة ، يمكننا كتابة F = q o n v S B l sin δ.
من السهل أن نرى أن المنتج q o n v هو الكثافة الحالية J ؛ لذلك،
F = J S B l sin δ.
المنتج J S هو الحالي I ، أي ، F = I B l sin δ
ويعتمد الاعتماد الناتج على قانون الأمبير.
يتم تحديد اتجاه القوة من خلال حكم اليد اليسرى. هذه الظاهرة هي أساس عمل المحركات الكهربائية.
تحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية.
يتم وضع موصل مع تيار في مجال مغناطيسي ، يتم توجيه القوة الكهرومغناطيسية F ، والتي يتم تحديدها بواسطة قاعدة اليد اليسرى. تحت تأثير هذه القوة ، سوف يبدأ الموصل في التحرك ، وبالتالي ، فإن الطاقة الكهربائية للمصدر سوف تتحول إلى ميكانيكية.
تعريف وصورة التيار المتناوب.
المتغير هو تيار يتكرر تغير قيمته واتجاهه على فترات منتظمة.
بين قطبي مغناطيس كهربائي أو مغناطيس دائم (الشكل 4.1) هو دوار أسطواني (حديد التسليح) ، يتم تجنيده من صفائح من الفولاذ الكهربائي. في المرساة يتم تعزيز ملف يتكون من عدد معين من الدورات من الأسلاك. ترتبط طرفي هذا اللولب بحلقات التلامس التي تدور مع الحافظة. مع حلقات الاتصال ، يتم توصيل جهات الاتصال الثابتة (الفرش) عن طريق توصيل الملف بالدائرة الخارجية. تتشكل الفجوة الهوائية بين القطبين والحافظة بحيث يتغير تحريض المجال المغناطيسي فيها وفقًا لقانون جيباني: B = B m sin sin b.
عندما يدور دوران المحرك في حقل مغنطيسي بسرعة u ، في الجوانب النشطة للملف ، يتم تحفيز emf الحث (نشط هي الجوانب الموجودة في المجال المغناطيسي للمولد)
صورة الكميات الجيبية عن طريق المتجهات.
دع المتجه I m يدور مع ui تردد زاوي ثابت عكس عقارب الساعة. يتم إعطاء الموضع الأولي للمتجه I m بواسطة الزاوية Ш.
يتم تحديد إسقاط المتجه I m على المحور y بواسطة التعبير I m sin (ti t + W) ، والذي يتوافق مع القيمة الآنية للتيار المتناوب.
وبالتالي ، فإن المخطط الزمني للتيار المتردد هو مسح مسح ضوئي زمني للمسح الرأسي للمتجه I m بالتناوب مع السرعة u.
تجعل صورة الكميات الجيبية بمساعدة المتجهات من الممكن عرض المراحل الأولية لهذه الكميات بصريًا وفترة التحول بينها.
في الرسوم البيانية المتجهية ، تتطابق أطوال المتجهات مع القيم الحالية للتيار والجهد الكهرومغناطيسي والميكانيكي ، لأنها تتناسب مع سعة هذه الكميات.
دائرة كهربائية AC مع المقاومة النشطة.
تحتوي أطراف الدائرة الحالية المتناوبة على جهد u = U m sin tt. بما أن السلسلة لديها مقاومة نشطة فقط ، إذن ، وفقًا لقانون أوم لقسم السلسلة ،
i = u / R = U m sin tt / R = i m sin tt،
حيث I m = U m / R هو تعبير أوم القانوني لقيم السعة. بتقسيم الجانبين الأيمن والأيسر من هذا التعبير ، نحصل على قانون أوم للقيم الفعالة:
بمقارنة تعبيرات القيم الآنية للتيار والجهد ، نصل إلى استنتاج مفاده أن التيارات والفولتية في الدائرة ذات المقاومة النشطة تتطابق في الطور.
قوة لحظية. وكما هو معروف ، تحدد القوة معدل استهلاك الطاقة ، وبالتالي ، تكون الدوائر الحالية المتبدلة متغيرة. بحكم التعريف ، القوة: p = u I = U m I m sin 2 nt.
مع الأخذ بعين الاعتبار أن sin 2 nt = (1 - cos 2πt) / 2 و U m I m / 2 = U m I m / () = UI ، نحصل أخيراً على: p = UI - UI cos 2πt.
ويبين تحليل الصيغة المقابلة لهذه الصيغة أن القدرة الآنية ، مع بقاءها إيجابية طوال الوقت ، تتقلب بالقرب من مستوى واجهة المستخدم.
متوسط الطاقة. لتحديد استهلاك الطاقة لفترة طويلة ، من المستحسن استخدام متوسط معدل استهلاك الطاقة أو متوسط الطاقة (النشطة). H = U I.
وحدات الطاقة النشطة هي (W) ، و kilo (kW) و megawatt (MW): 1 kW = 10 3 W؛ 1 ميجاوات = 10 6 واط
دائرة كهربائية AC مع محاثة.
تحت تأثير الجهد الجيبية في دارة مع لفائف حثي دون نواة مغنطيسية ، تيار جيبي أنا = أنا أخطأ . ونتيجة لذلك ، ينشأ مجال مغناطيسي متناوب حول الملف وفي الملف L الناجم عن التحريض الذاتي emf هـ ل. في R = 0 يذهب الجهد من المصدر تماما إلى التوازن من هذا EMF. لذلك، ش = ه ل. منذ e L = -L ، ثم
ش = ل = ل = I l L L cos tt. أو u = U m sin (ut + حيث U m = I m u L
بمقارنة تعبيرات القيم الآنية للتيار والجهد ، نأتي إلى الاستنتاج بأن التيار في الدائرة مع تأخر الحث في الطور من الجهد بزاوية p / 2. في الواقع ، هذا لأن الملف الاستقرائي يدرك الجمود في العمليات الكهرومغناطيسية. محاثة لفائف L هو مقياس كمي لهذا الجمود.
نستمد قانون أوم لهذه السلسلة. ويترتب على ذلك من (5.6) أنني m = U m / (ش ، ل). سمح l = 2p f L = X Lاين اكس ل - استقرائي مقاومة الدائرة. ثم نحصل
أنا م = م م / س ل
وهو قانون أوم لقيم السعة. بتقسيم الجانبين الأيمن والأيسر من هذا التعبير ، نحصل على قانون أوم للقيم الفعالة: أنا = U / X L.
دعونا نحلل التعبير عن X L = 2p f L. كما يتكرر تردد الحالي والمقاومة الاستقرائية اكس ل يزيد (الشكل 5.8). جسديا ، وهذا ما يفسر حقيقة أن معدل تغير التيار ، وبالتالي ، فإن EMF من الحث الذاتي يزيد أيضا.
دعونا ننظر في خصائص الطاقة لدائرة مع محاثة.
قوة لحظية. أما بالنسبة للسلسلة مع R، يتم تحديد قيمة الطاقة الآنية عن طريق المنتج من الفولتية والقيم الحالية:
p = u i = U m I m sin (tt + π / 2) sin tt = U m I m cos πt sin tt .
ل sin nt cos nt = sin 2mt و U m I m / 2 = U I، لدينا أخيرا: ع = ش أنا خطيئة 2 الإقليم الشمالي.
من الرسم البياني للشكل 5.9 أنه مع وجود نفس علامات الجهد والتيار ، تكون القوة الآنية إيجابية ، وبالنسبة للعلامات المختلفة فهي سلبية. جسديا ، وهذا يعني أنه في الربع الأول من فترة AC ، يتم تحويل طاقة المصدر إلى طاقة المجال المغناطيسي للملف. في الربع الثاني من الفترة ، عندما ينقص التيار ، يعيد الملف الطاقة المتراكمة إلى المصدر. في الربع التالي من الفترة ، يتم تكرار عملية نقل الطاقة بواسطة المصدر ، وهكذا.
وبالتالي ، في المتوسط ، لا يستهلك الملف طاقة ، وبالتالي ، القوة النشطة P = 0.
قوة رد الفعل. لتحديد كثافة تبادل الطاقة بين المصدر والملف ، تكون الطاقة التفاعلية: Q = U I.
وحدة الطاقة التفاعلية هي فولت التيار المتفاعل (VA).
دائرة كهربائية AC مع المقاومة النشطة والمحاثة.
تتألف السلسلة من أقسام معروفة بخصائصها.
دعونا نحلل تشغيل هذه الدائرة. دع التيار في الدائرة يختلف حسب القانون أنا = أنا أخطأ. ثم الجهد عند المقاومة النشطة u R = U Rm sin ut، لأن في هذا القسم يتطابق الجهد والتيار في الطور.
الجهد على الملف u L = U Lm sin (ut + p / 2) ، نظرًا لأن الجهد على المحاثة يكون متقدمًا للتيار بمرحلة بزاوية ع / 2. نقوم ببناء مخطط متجه للسلسلة تحت النظر.
أولا ، نحن مؤامرة المتجه الحالي أنا، ثم ناقل الجهد يو ر، والذي يتزامن في المرحلة مع المتجه الحالي. بداية المتجه يو ل، مما يدفع المتجه الحالي بزاوية ع / 2، والتواصل مع نهاية المتجه U R لراحة إضافتها. مجموع التوتر u = خطيئة الأم (ut + q) يمثله ناقل U، انتقل في الطور فيما يتعلق بالمتجه الحالي بزاوية q.
ناقلات U R, يو ل و U تشكيل مثلث الإجهاد.
نستمد قانون أوم لهذه السلسلة. على أساس نظرية فيثاغورس لمثلث الإجهاد ، لدينا يو =
لكن U R = I R، أ U L = I X L. وبالتالي ، U = أنا ,
من أين أنا = U / .
نقدم الترميز = Zاين Z - مقاومة الدائرة. ثم يأخذ التعبير عن قانون أوم الشكل أنا = U / Z.
وبما أن مقاومة الدائرة Z تحددها نظرية فيثاغورس ، فإنها تقابل مثلث المقاومة.
نظرًا لأن الجهد الكهربي عبر الأقسام يتناسب طرديًا مع المقاومات ، فإن مثلث المقاومة مماثل لمثلث الإجهاد. مرحلة التحول ش بين التيار والجهد يتحدد من مثلث المقاومة: tg ц = X L / R؛ cos ц = R / Z
بالنسبة لسلسلة متسلسلة ، نوافق على حساب الزاوية ش من المتجه الحالي أنا. منذ المتجه U يتم إزاحتها بالطور بالنسبة إلى المتجه أنا في زاوية ش بعكس اتجاه عقارب الساعة ، هذه الزاوية لها قيمة موجبة.
نحن نستمد علاقات الطاقة لدائرة مع المقاومة النشطة والمحاثة.
قوة لحظية.
p = U I cos ц - U I cos (2 щ + ц).
يبين تحليل التعبير المبني على أساسه أن قيمة الطاقة الآنية تتقلب بالقرب من مستوى ثابت UI cos цالذي يميز متوسط الطاقة. يحدد الجزء السلبي من الرسم البياني الطاقة التي تمر من المصدر إلى الملف الاستقرائي والظهر.
متوسط الطاقة. الطاقة المتوسطة أو النشطة لدائرة معينة تميز استهلاك الطاقة عند المقاومة النشطة ، وبالتالي P = U R I.
من الرسم البياني ناقلات من الواضح أن U R = U cos ц. ثم P = U I cos ц.
قوة رد الفعل. تميز القوة التفاعلية شدة تبادل الطاقة بين الملف الاستقرائي والمصدر: Q = U L I = أنا أخطأ ц
القوة الكاملة. يستخدم مفهوم القدرة الكاملة لتقدير القوة المحدودة للآلات الكهربائية: S = U I.
بما أن sin 2 η + cos 2 η = 1 ، ثم S =
وحدة الطاقة الكلية هي الجهد الحالي (V · A).
دائرة كهربائية AC مع السعة.
دعونا نحلل العمليات في السلسلة.
ضبط الجهد في محطات المصدر يو = م الخطيئة ، ثم التيار في الدائرة سوف تختلف أيضا وفقا للقانون الجيبي. يتم تحديد التيار بواسطة الصيغة ط = دق / د . كمية الكهرباء Q على لوحات مكثف متصلا مع الجهد على السعة وسعتها من خلال التعبير: س = ج ش.
ول i = dQ / dt = U m u sin sin (ut + p / 2)
وبالتالي ، فإن التيار في الدائرة مع السعة يفوق جهد الطور بزاوية p / 2
جسديا هذا ما يفسر حقيقة أن الجهد على مكثف ينشأ من فصل الرسوم على لوحاته نتيجة لمرور التيار. وبالتالي ، يظهر الجهد فقط بعد حدوث التيار.
نستمد قانون أوم لسلسلة ذات قدرة. ويترتب على التعبير أنني
أنا م = U م ش ج = ,
نقدم الترميز: 1 / (щC) = 1 / (2р f C) = X C،
حيث X C - مقاومة بالسعة للدائرة.
ثم يمكن التعبير عن التعبير عن قانون أوم في الشكل التالي: لقيم السعة أنا م = U m / X C
للقيم الفعالة أنا = U / X C.
ويستنتج من الصيغة أن المقاومة السعوية لل XC يتناقص مع زيادة وتيرة و. ويفسر ذلك من خلال حقيقة أنه على تردد أعلى من خلال المقطع العرضي للعزل الكهربائي فإن كمية أكبر من تدفقات الكهرباء لكل وحدة زمنية في نفس الجهد ، وهو ما يعادل انخفاض في مقاومة الدائرة.
دعونا ننظر في خصائص الطاقة في الدائرة مع السعة.
قوة لحظية. يحتوي التعبير الخاص بالطاقة الآنية على الشكل
p = ui = - U m I sin sin t cos cos = = - UI sin 2 tt
ويبين تحليل الصيغة أنه في الدائرة ذات السعة ، وكذلك في دارة مع الحث ، هناك نقل الطاقة من المصدر إلى الحمولة ، والعكس بالعكس. في هذه الحالة ، يتم تحويل طاقة المصدر إلى طاقة المجال الكهربائي للمكثف. من المقارنة بين التعبيرات والرسومات البيانية المناظرة ، يترتب على ذلك أنه إذا كان الملف الحثي والمكثف متصلين في سلسلة ، فقد حدث تبادل للطاقة بينهما.
متوسط الطاقة في الدائرة مع السعة هو أيضا صفر: P = 0.
قوة رد الفعل. لقياس كثافة تبادل الطاقة بين المصدر والمكثف ، والقوة التفاعلية س = واجهة المستخدم.
دائرة كهربائية AC مع المقاومة النشطة والسعة.
الإجراء لدراسة السلسلة مع R و C مماثلة لطريقة دراسة الدائرة مع R و L. نحن نعطي تيار كهربائي أنا = أنا أخطأ.
ثم الجهد عند المقاومة النشطة u R = U Rm sin ut.
يؤثر الجهد على المكثفات على الطور من التيار بزاوية l / 2: u C = U Cm sin (nt - ل / 2).
استناداً إلى التعابير المذكورة أعلاه ، نقوم ببناء مخطط متجه لهذه السلسلة.
من الرسم البياني المتجه يتبع ذلك U = أنا
من أين أنا = ش /
قارن التعبير. = Z ،
يمكن كتابة التعبير في النموذج أنا = U / Z.
يظهر مثلث المقاومة للدائرة المعنية في الشكل. يتوافق ترتيب جوانبها مع ترتيب جوانب مثلث الإجهاد على الرسم التخطيطي للمتجه. إن تغير الطور φ في هذه الحالة سلبي ، حيث أن الجهد الكهربائي يتخلف عن المرحلة من التيار: tg ц = - X C / R; cos ц = R / Z .
بمعنى الطاقة ، السلسلة مع Rو C رسميا لا تختلف عن السلسلة مع R و L. سوف نظهر هذا.
قوة لحظية. بما أن مرحلة التيار تُعتبر صفرًا ، أنا = أنا أخطأ، الجهد يتأخر في الطور
من الحالي إلى الزاوية | ج | وبالتالي ، u = خطيئة الأم (ut + q)
ثم p = u i = U m I sin (ut + ц) sin щ.
خفض التحولات الوسيطة ، نحصل p = U I cos ц - U I cos (2 щ + ц).
متوسط الطاقة. يتم تحديد متوسط الطاقة من خلال المكون الثابت للطاقة الآنية: p = U I cos ц.
قوة رد الفعل. تميز القوة التفاعلية شدة تبادل الطاقة بين المصدر والسعة: Q = U I sin ц.
ل ش< 0 ، ثم القوة التفاعلية Q< 0 . جسديا ، هذا يعني أنه عندما يعطي المكثف الطاقة ، يستهلكه الحث إذا كان في نفس الدائرة.
دائرة كهربائية AC مع المقاومة النشطة ، محاثة والسعة.
دارة ذات مقاومة نشطة ، محاثة وسعة هي الحالة العامة لسلسلة اتصال المقاومة النشيطة والمتفاعلة وهي سلسلة من الدارات المتذبذبة.
نقبل مرحلة التيار على أنها صفر: أنا = أنا أخطأ.
ثم الجهد عند المقاومة النشطة u R = U Rm sin щt،
الجهد مغو u L = U Lm sin (ut + p / 2) ،
جهد السعة u C = U Cm sin (utt - p / 2).
نحن نبني مخطط ناقلات تحت الشرط X L\u003e X C، هذا هو ، U L = I X L\u003e U C = I X C.
متجه الجهد الناتج U يغلق مضلع من المتجهات يو ر, يو ل و يو سي.
سهم التوجيه يو ل + يو سي يحدد الجهد على المحاثة والسعة. كما يتبين من الرسم البياني ، يمكن أن يكون هذا الجهد أقل من الجهد على كل قسم من الأقسام بشكل منفصل. ويفسر ذلك من خلال عملية تبادل الطاقة بين محاثة والسعة.
نستمد قانون أوم للسلسلة قيد الدراسة. منذ معامل المتجه يو ل + يو سي يتم حسابه على أنه الفرق بين القيم الفعلية لـ U L - U C ، ثم يتبع ذلك المخطط يو =
لكن U R = I R؛ U L = I X L، U C = I X C;
لذلك، U = أنا
من أين أنا.
إدخال العلامة = Z ، حيث Z هي مقاومة الدائرة ،
دعونا نجد أنا = U / Z.
الفرق بين المقاومات الاستقرائية والسعوية = س دعا رد فعل الدائرة. مع أخذ هذا في الاعتبار ، نحصل على مثلث من المقاومة لسلسلة مع R ، L و C.
في X L\u003e X C التفاعل هو إيجابي ومقاومة الدائرة هي الحث الفعال.
في اكس ل< X C التفاعل هو سلبي ومقاومة الدائرة هي ذات طبيعة فعالة بالسعة. يتم الحصول على إشارة تحول الطور بين التيار والجهد تلقائيًا ، لأن التفاعل يكون جبريًا:
tg ц = X / R.
هكذا ، متى X L ≠ X C تسود المقاومة الاستقرائية أو السعوية ، أي من وجهة نظر الطاقة ، يتم تقليل السلسلة بـ R و L و C إلى دائرة ذات R ، L أو R ، C. ثم القوة الآنية p = U I cos ц - U I cos (2mt + ц) ، العلامة ش يتم تحديده من خلال الصيغة tg ц = X / R. تبعاً لذلك ، تتميز القوة النشطة الفاعلة والمتفاعلة بالتعابير:
P = U I cos ц؛ Q = U I sin ц؛ S = = أنا
عملية الرنين من الدائرة. رنين من الضغوط.
سمح الدائرة الكهربائية يحتوي على واحد أو أكثر الحث والسعة.
في ظل أسلوب تشغيل الدائرة ، يتم فهم الوضع الذي تكون فيه المقاومة نشطة تمامًا. فيما يتعلق بمصدر الطاقة ، تتصرف عناصر الدائرة في وضع الرنين كمقاومة نشطة ، لذا فإن التيار والجهد في الجزء غير المتفرّع يتطابقان في الطور. القوة التفاعلية للدائرة هي صفر.
هناك وضعان رئيسيان: صدى الفولتية والرنين للتيارات.
الضغوط الرنين وتسمى هذه الظاهرة في الدائرة بدائرة متسلسلة ، عندما يتزامن التيار في الدائرة مع الطور بجهد المصدر.
دعونا نجد شرط الرنين الإجهاد. لكي يتطابق تيار الدائرة مع الطور بالجهد الكهربي ، يجب أن يكون التفاعل هو صفر ، لأن tg q = X / R.
وبالتالي ، فإن شرط الرنين الإجهاد هو X = 0 أو X L = X C. ولكن X L = 2nfL و X C = 1 / (2nf C) ، حيث f هو تردد مصدر الطاقة. ونتيجة لذلك ، يمكنك الكتابة
2nf L = l / (2nf C).
حل هذه المعادلة ل f ، نحصل عليها و = = و
بالنسبة لصدى الفولتية ، فإن تردد المصدر يساوي التردد الطبيعي لتذبذب الدارة.
التعبير هو صيغة طومسون التي تحدد اعتماد تردد التذبذب الطبيعي للكفاف f على المعلمتين L و C. يجب تذكر أنه إذا تم شحن مكثف الدائرة من المصدر تيار مباشر، ثم أغلقه إلى الملف الاستقرائي ، ثم سيظهر تيار متناوب للتردد f o في الدائرة. بسبب الخسارة ، سوف تضعف التذبذبات في الدائرة ، ويعتمد وقت التخميد على قيمة الخسائر التي نشأت.
يتوافق مخطط الإجهاد مع مخطط متجه.
على أساس هذا الرسم البياني وقانون أوم لسلسلة مع R، Lو C نضع علامات رنين التوتر:
أ) مقاومة الدائرة Z = R ضئيلة ونقية ؛
ب) يتزامن تيار الدائرة في الطور مع جهد المصدر ويصل إلى قيمته القصوى ؛
ج) أن الجهد الكهربي عبر الملف الاستقرائي يساوي الجهد الكهربي عبر المكثف ويمكن أن يتعدى كل جهاز على حدة الجهد عدة مرات في أطراف الدائرة.
جسديا هذا ما يفسر حقيقة أن الجهد من المصدر في الرنين يذهب فقط لتغطية الخسائر في الدائرة. يعود الجهد الكهربائي على الملف والمكثف إلى الطاقة المخزنة فيهما ، والتي تكون قيمتها أكبر ، كلما كانت الخسارة أصغر في الدائرة. من الناحية الكمية ، تتميز هذه الظاهرة بعامل الجودة في الدائرة Q ، وهي نسبة الجهد عبر الملف أو المكثف إلى الفولتية في محطات الدائرة عند الرنين:
Q = U L / U = U L / U R = I X L / (I R) = X L / R = X C / R
في الرنين X L = 2nf L = 2p
تسمى القيمة = Z B بمقاومة العروة. بهذه الطريقة ،
Q = Z B / R.
تتميز قدرة دائرة التأرجح لعزل تيارات ترددات الرنين ولتخفيف تيارات الترددات الأخرى بمنحنى رنين.
يوضح المنحنى الرنانة اعتمادية القيمة الحالية للتيار في الحلقة على تردد المصدر مع التردد الطبيعي الثابت للدائرة.
يتم تحديد هذا الاعتماد بواسطة قانون أوم لسلسلة مع R و L و C. في الواقع ، I = U / Z ، حيث Z =.
يوضح الشكل اعتماد المفاعلة X = X L - X C من تردد المصدر و.
يبين تحليل هذا الرسم البياني والتعبير أنه في الترددات المنخفضة والعالية يكون التفاعل كبيرًا وأن التيار في الدائرة صغير. على ترددات قريبة من و س، المفاعلة صغيرة والحلقة الكبيرة كبيرة. في نفس الوقت ، كلما زاد عامل الجودة للدائرة Q، أكثر حدة منحنى الرنين في الدائرة.
عملية الرنين من الدائرة. تيارات الرنين.
تيارات الرنين استدعاء مثل هذه الظاهرة في دائرة ذات دارة متذبذبة متوازية ، عندما يتزامن التيار في الجزء غير المتفرغ من الدارة في الطور بجهد المصدر.
يوضح الشكل رسم تخطيطي لدائرة تذبذبية متوازية. مقاومة R في فرع حثي يرجع إلى الخسائر الحرارية على المقاومة الفعالة للملف. يمكن إهمال الخسائر في الفرع السعوي.
دعونا نجد شرط الرنين للتيارات. وفقا للتعريف ، التيار في الطور مع الجهد U. وبالتالي ، يجب أن تكون موصلية الدائرة نشطة بحتًا ، وأن التوصيل التفاعلي يساوي الصفر ، شرط صدى التيارات هو أن التوصيل التفاعلي للدائرة هو صفر.
لتحديد علامات الرنين الحالي ، نقوم ببناء مخطط متجه.
من أجل الحالي أنا في الجزء غير المتفرّع من السلسلة يتزامن في الطور مع الجهد ، المكون التفاعلي للتيار في الفرع الاستقرائي أنا ليرة لبنانية يجب أن يكون مساويا لتيار modulo للفرع السعوي أنا ج. المكون النشط للتيار في الفرع الاستقرائي أنا لا تبين يساوي التيار المصدر أنا.
دعونا نضع علامات رنين التيارات:
أ) مقاومة الدائرة Z K هي القصوى والنشطة بحتة ؛
ب) يتطابق التيار في الجزء غير المتفرغ من الدارة في الطور بجهد المصدر ويصل إلى أدنى قيمة فعلية ؛
ج) العنصر التفاعلي للتيار في الملف تيار سعوي، وهذه التيارات يمكن أن تتجاوز بشكل كبير تيار المصدر.
جسديا وهذا ما يفسر من حقيقة أن لفقدان صغير في الدائرة (للصغير R) المصدر الحالي مطلوب فقط لتغطية هذه الخسائر. التيار في الدائرة يرجع إلى تبادل الطاقة بين الملف والمكثف. في الحالة المثالية (حلقة بدون خسائر) ، يكون مصدر التيار غير موجود.
في الختام ، تجدر الإشارة إلى أن ظاهرة الرنين الحالي أكثر تعقيدًا وتنوعًا من ظاهرة رنين الإجهاد. في الواقع ، تم النظر فقط في حالة معينة من الرنين التقني الراديوي.
الدوائر الأساسية للاتصال من الدوائر ثلاثية الطور.
رسم تخطيطي مولد كهربائي
في الشكل. فإنه يدل على أبسط ثلاث مراحل مولد الدائرة التي هي سهلة لشرح مبدأ الحصول على القوة الدافعة الكهربائية على ثلاث مراحل. في حقل مغناطيسي منتظم من مغناطيس دائم تدوير في السرعة الزاوية الثابتة ش ثلاث إطار تحول في الفضاء بالنسبة لبعضها البعض في زاوية من 120 درجة.
في الوقت المناسب ر = 0 ، والإطار AX وهو موجود أفقياً ويتم تحفيز المجالات الكهرمغنطيسية فيه e A = E m sin nt .
بالضبط سوف يتم تحفيز نفس EMF في الإطار في Yعندما يتحول إلى 120 درجة ويأخذ موضع الإطار AX. وبالتالي ، متى تي = 0 هـ ب = م م الخطيئة (TT-120 °).
الاستدلال بالمثل ، نجد EMF في الإطار CZ:
e C = E m sin (tt - 240 o) = E m sin (tt + 120 °).
مخطط هدف غير ذي ثلاث مراحل
من أجل حفظ متعرجا مولد ثلاثي المراحل التواصل مع نجم أو مثلث. الرقم توصيل الأسلاك من المولد إلى الحمل ينخفض إلى ثلاثة أو أربعة.
لف المولد المتصل بنجم
على الدوائر الكهربائية وعادة ما يتم تمثيل مولد ثلاثي الطور على شكل ثلاث لفات تقع بزاوية 120 درجة تجاه بعضها البعض. عندما يتصل نجمة (الشكل 6.5)، يتم الجمع بين طرفي هذه اللفات الى نقطة واحدة، وهو ما يسمى مولد نقطة الصفر، وتدل اللفات O. بدء تسميهم رسائل A، B، C.
لف المولد المتصل بمثلث
(الشكل 6.6) في الدلتا، يتم توصيل نهاية الأول من لفائف مولد إلى بداية النهاية الثانية من الثانية - من بداية، نهاية ثالثة الثالثة مع بداية أول واحد. إلى النقاط أ ، ب ، ج توصيل أسلاك الخط المتصل.
نلاحظ أنه في حالة عدم وجود حمولة ، لا يوجد تيار في اللفات في مثل هذا الاتصال ، حيث أن المجموع الهندسي لل emf E A، E B و E Cيساوي الصفر.
العلاقات بين الطور والتيارات الخطية والفولتية.
إن نظام التكييف الكهرومغناطيسي ذو المولدات ثلاثية الطور العاملة في نظام الطاقة دائمًا متماثل: يتم الحفاظ على معدل تدفق البيانات ثابتًا في السعة ويتم تحريكه بمقدار 120 درجة في الطور.
النظر في تحميل متناظرة (الشكل 6.10) ، والتي
Z A = Z B = Z C = Z، and A = ц B = ц C = ц.
إلى المشابك أ ، ب ، ج أسلاك خط كهرباء مناسبة - أسلاك خطية.
نقدم الترميز: أنا ل - تيار خطي في أسلاك خط الكهرباء ؛ أنا Ф - التيار في المقاومة (المرحلة) من الحمل ؛ يو ل - خط الجهد بين أسلاك الخط ؛ يو ف - جهد الطور في مراحل الحمل.
في المخطط قيد النظر ، المرحلة و التيارات الخطية هي نفسها: أنا ل = أنا Ф ، يؤكد U AB، U BCو يو CA هي خطية ، والضغوط U A، U B، U C - المرحلة. بإضافة الإجهادات ، نجد (الشكل 6.10): يو AB = U A - U B; U B C = U В - U С; يو CA = U С - U А.
اتصال تحميل ستار
الرسم التخطيطي الذي يستجيب لهذه المعادلات (الشكل 6.11) ، نبدأ في البناء مع صورة النجم الفولتية المرحلة U A، U B، U C . ثم نقوم ببناء ناقلات يو AB - كمجموع هندسي للمتجهات يوو- يو بناقل يو بي سي - كمجموع هندسي للمتجهات تعميم الوصول إلى الخدمات و- جامعة كاليفورنياناقل يو CA - كمجموع هندسي للمتجهات يو سيو - يو
مخطط ناقل الضغط القطبي
من أجل اكتمال الصورة ، يصور مخطط المتجه أيضاً المتجهات الحالية التي تتخلف عن الزاوية q من متجهات الفولتية المناظرة (نحن نفترض أن الحمل يجب أن يكون حثيًا).
على مخطط ناقلات البناء ، يتم الجمع بين بدايات جميع المتجهات في نقطة واحدة (قطب) ، لذلك يطلق عليه قطبي. الميزة الرئيسية لرسم مخطط القطبية هو وضوحها.
كما يتم استيفاء المعادلات التي تربط متجهات الفولتية الطولية والجهوية من خلال مخطط ناقلات الشكل. 6.12 ، وهو ما يسمى الطبوغرافية. انها تسمح لك للعثور على الجهد بيانيا بين أي نقطة من الدوائر كما هو موضح في الشكل. 6.10. على سبيل المثال ، لتحديد الجهد بين النقطة C والنقطة التي تقسم المقاومة المشمولة في الطور B إلى النصف ، يكفي توصيل النقطة C مع منتصف المتجه يو بي. في المخطط ، يظهر متجه الجهد المطلوب في الخطوط المنقطة.
مخطط ضغط الإجهاد الطبقي
في تحميل متناظر تكون متغيرات متجهات الطور (والضغوط) متساوية مع بعضها البعض. ثم يمكن تمثيل الرسم التخطيطي الطبوغرافي كما هو موضح في الشكل. 6.13.
مخطط المتجه الطور والجهد الخطي بحمولة متناظرة
بحذف عمودي OM ، نجد من مثلث قائم الزاوية.
يو ل /2 = = .
في النجم المتناظر ، ترتبط العلاقات بين الطور والتيارات الخطية والجهود
أنا = أنا Ф; يو ل = يو ف.
الغرض من المحولات وتطبيقها. ترتيب محول
تم تصميم المحول لتحويل تيار متناوب لجهد واحد إلى تيار بديل لجهد آخر. يتم زيادة الجهد عن طريق زيادة محولات ، تقليل - تخفيض.
تستخدم المحولات في خطوط نقل الطاقة ، في تكنولوجيا الاتصالات ، في التشغيل الآلي ، تكنولوجيا القياس وغيرها من المجالات.
محول وهي عبارة عن دائرة مغناطيسية مغلقة ، توجد فيها ملفين أو عدة ملفات. في المحولات عالية التردد ذات الطاقة المنخفضة المستخدمة في دوائر الهندسة اللاسلكية ، يمكن أن يكون الوسيط المغناطيسي وسيطًا هوائيًا.
مبدأ محول أحادي الطور. معامل التحول.
ويستند عمل المحولات على ظاهرة الحث المتبادل ، والتي هي نتيجة لقانون الحث الكهرومغناطيسي.
دعونا ننظر بمزيد من التفصيل في جوهر عملية التحول من التيار والجهد.
رسم تخطيطي لمحول أحادي الطور
عند توصيل اللفة الأساسية للمحول إلى أنابيب التيار المتردد ، يو 1 تيار سيتدفق خلال اللف أنا 1(الشكل 7.5) ، والذي سيخلق في الدائرة المغناطيسية تدفق مغناطيسي متناوب F. التدفق المغناطيسي ، يخترق المنعطفات اللف الثانوي، يستحث في ذلك EMF هـ 2، والتي يمكن استخدامها لتشغيل الحمل.
بما أن اللفات الأولية والثانوية للمحول يتم ثقبها بنفس التدفق المغناطيسي ، يمكن كتابة تعبيرات EMF المستحثة في الملف على النحو التالي: E 1 = 4.44 f w 1 Φ m. E 2 = 4.44 f w 2 F m.
حيث و - تردد التيار المتناوب ؛ ث - عدد دورات اللف.
قسمة مساواة على أخرى نحصل عليها E 1 / E 2 = w 1 / w 2 = k.
وتسمى نسبة عدد الدورات من اللفات من المحولات معامل التحول ك.
وهكذا ، تُظهر نسبة التحويل كيف ترتبط قيم EMF الفعلية للملفات الأولية والثانوية. وبالتالي ، في أي لحظة من الزمن ، تساوي نسبة قيم EMF الآنية لللفات الثانوية والابتدائية نسبة التحويل. ليس من الصعب أن نفهم أن هذا ممكن فقط إذا تزامنت مرحلة EMF بشكل كامل في اللفات الأولية والثانوية.
إذا كانت الدائرة محول مفتوحة (وضع الخمول) من ملف ثانوي، والجهد محطة يساوي EMF تصفيتها: U 2 = E 2، والجهد امدادات الطاقة هو تماما تقريبا متوازن الابتدائي المجالات الكهرومغناطيسية لف U ≈ E 1. وبالتالي ، يمكننا أن نكتب ذلك k = E 1 / E 2 ≈ U 1 / U 2.
وبالتالي ، يمكن تحديد نسبة التحويل استنادًا إلى قياسات الجهد عند دخل وإخراج المحول غير المفرغ. يشار إلى نسبة من الفولتية على اللفات من المحولات unloaded في جواز سفره.
بالنظر إلى الكفاءة العالية للمحول ، يمكننا أن نفترض ذلك S 1 ≈ S 2اين ق 1= U 1 I 1 - الطاقة المستهلكة من الشبكة ؛ ق 2 = U 2 I 2 - القوة الممنوحة للحمل.
بهذه الطريقة ، U 1 I 1 ≈ U 2 I 2من اين U 1 / U 2 ≈ I 2 / I 1 = k .
نسبة تيارات اللفات الثانوية والابتدائية تساوي تقريبا معامل التحويل ، لذا فإن التيار أنا 2 عدد مرات الزيادة (النقصان) ، كم عدد المرات (ينقص) يو 2.
محولات ثلاثية الطور.
في خطوط الكهرباء ، ثلاث مراحل محولات الطاقة. يظهر الشكل ومظهر التصميم والتصميم للعناصر الرئيسية لهذا المحول. 7.2. تحتوي الدائرة المغناطيسية لمحولات ثلاثية الطور على ثلاثة قضبان ، كل منها يقعان في طورين من الطور (الشكل 7.6).
لتوصيل المحول إلى خطوط الكهرباء على غطاء الخزان ، هناك مدخلات ، وهي عبارة عن عوازل خزفية ، تمر من خلالها قضبان نحاسية. يتم الإشارة إلى مدخلات الجهد العالي عن طريق الحروف أ ، ب ، ج ، مدخلات الجهد المنخفض - الحروف أ ، ب ، ج. دخول صفر سلك توضع على يسار الإدخال و وتشير بواسطة O (الشكل 7.7).
يتشابه مبدأ التشغيل والعمليات الكهرومغناطيسية في محول ثلاثي الطور مع تلك المذكورة سابقاً. من مميزات المحولات ثلاثية الطور هي اعتماد معامل التحول للجهد الخطي على طريقة توصيل اللفافات.
تستخدم أساسا ثلاث طرق لتوصيل اللفات من محول ثلاث مراحل: 1) اتصال اللفات الأولية والثانوية مع نجمة (الشكل 7.8 ، أ) ؛ 2) اتصال اللفات الأساسية مع نجم ، الثانوية من مثلث (الشكل 7.8 ، ب) ؛ 3) اتصال اللفات الأساسية مع مثلث ، اللف الثانوي مع نجم (الشكل 7.8 ، ج).
طرق توصيل اللفات لمحولات ثلاثية الطور
دعونا نشير إلى نسبة عدد دورات اللف من مرحلة واحدة عن طريق الرسالة ك، والتي تقابل نسبة التحويل لمحول أحادي الطور ويمكن التعبير عنها من خلال نسبة جهد الطور: k = w 1 / w 2 ≈ U ф1 / U ф2.
ونشير إلى معامل تحويل الضغوط الخطية بالحرف مع.
عندما ترتبط اللفات وفقا لمخطط نجم النجوم c = U л1 / U л2 = U ф1 / ( U φ2) = k.
عند ربط اللفات في دائرة دلتا النجم c = U л1 / U л2 = U ф1 / U ф2 = ك.
عند توصيل اللفات وفقا لهذا المخطط نجمة treugolnik- c = U л1 / U л2 = U ф1 U ф2 = ك .
وهكذا ، مع العدد نفسه من اللفات الخاصة بملفات المحولات ، يمكن مضاعفة أو تغيير نسبة التحويل الخاصة بها باختيار مخطط اتصال متعرج مناسب.
محولات ذاتية ومحولات قياس
رسم تخطيطي لمحول أوتوماتي
المحول الذاتي يتم استخدام جزء من دوران اللف الأساسي كملف ثانوي ، وبالتالي إلى جانب التوصيل المغناطيسي هناك توصيل كهربائي بين الدارات الأولية والثانوية. تبعاً لذلك ، تنتقل الطاقة من الدائرة الأولية إلى الدائرة الثانوية من خلال تدفق مغناطيسي يغلق على طول الدائرة المغناطيسية ، ومن خلال الأسلاك مباشرة. منذ يتم التعبير عن المجالات الكهرومغناطيسية صيغة محول تطبيقها على اللفات من المحول الذاتي فضلا عن اللفات من نسبة التحويل محول من المحول الذاتي عن طريق العلاقة المعروفة. k = w 1 / w 2 = E 1 / E 2 ≈ U ф1 / U ф2 ≈ I 2 / I 1.
بسبب التوصيل الكهربائي لللفات من خلال جزء من المنعطفات التي تنتقل في نفس الوقت إلى الدوائر الابتدائية والثانوية ، تمر التيارات أنا 1و أنا 2التي تختلف عن بعضها البعض ، والتي يتم توجيهها بشكل معاكس ومعامل تحويل صغير تختلف عن بعضها البعض في القيمة. لذلك ، فرقهم صغير وملف ث 2 يمكن أن تكون مصنوعة من سلك رفيع.
هكذا ، متى ك = 0.5 ... يتم حفظ كمية كبيرة من النحاس. مع نسب تحويل أكبر أو أقل ، تختفي هذه الميزة من المحول الذاتي ، لأن ذلك الجزء من اللف الذي تمر عليه التيارات العاكسة أنا 1و أنا 2، يتناقص إلى عدة أدوار ، ويزيد الفرق بين التيارات.
يزيد التوصيل الكهربائي للدوائر الأولية والثانوية من خطورة تشغيل الجهاز ، حيث أنه في حالة انهيار العزل في المحول الذاتي التدريجي ، قد يكون المشغل تحت الجهد العالي السلسلة الأساسية.
يتم استخدام المحولات الآلية لبدء محركات تيار متردد قوية ، وتحكم في الجهد في شبكات الإضاءة ، وكذلك في حالات أخرى حيث يكون من الضروري تنظيم الجهد في نطاق صغير.
محولات الجهد والقياس الحالي وهي تستخدم لإدراج أدوات القياس ومعدات التحكم الآلي والحماية في الدوائر ذات الجهد العالي. أنها تسمح لتقليل أحجام ووزن أجهزة القياس ، لزيادة سلامة موظفي الصيانة ، لتوسيع حدود قياس أجهزة AC.
قياس محولات الجهد يخدم لإدراج الفولتميترات واللفافات الجهد لأدوات القياس (الشكل 7.10). بما أن هذه اللفات لها مقاومة كبيرة وتستهلك كمية صغيرة من الطاقة ، يمكن الافتراض أن محولات الجهد تعمل في وضع الخمول.
مخطط التضمين و التعيين التقليدي قياس المحولات
قياس المحولات الحالية تستخدم لتشغيل ammeters والملفات الحالية لأدوات القياس (الشكل 7.11). هذه الملفات لديها مقاومة قليلة جدًا ، لذلك تعمل المحولات الحالية عمليًا في وضع دائرة القصر.
مخطط الإدراج وتسمية مرجعية لمحول القياس الحالي
يكون التدفق المغناطيسي الناتج في الدائرة المغناطيسية للمحول مساوياً لفرق التدفقات المغناطيسية الناتجة عن اللفات الأولية والثانوية. تحت ظروف التشغيل العادية للمحولات الحالية ، فهي صغيرة. ومع ذلك ، عندما يتم فتح دائرة اللف الثانوي ، فإن التدفق المغناطيسي للملف الأساسي فقط سيكون موجودًا في القلب ، والذي يتجاوز بشكل كبير الفرق المغناطيسي. ستزداد الخسائر في القلب بشكل حاد ، وسوف يزيد ارتفاع درجة حرارة المحولات أو تفشل. بالإضافة إلى ذلك ، يظهر EMF كبير في نهايات الدائرة الثانوية المكسورة ، وهو أمر خطير على عمل المشغل. لذلك ، لا يمكن توصيل المحول الحالي بخط دون أن يكون متصلاً به جهاز قياس. لزيادة أمان موظفي الصيانة ، يجب ترسيخ مسكن محول القياس بعناية.
مبدأ المحرك غير المتزامن. الانزلاق وسرعة الدوران للدوار.
يعتمد مبدأ المحرك غير المتزامن على استخدام المجال المغناطيسي الدوار والقوانين الأساسية للهندسة الكهربائية.
عندما يتم تشغيل المحرك التيار ثلاث مراحل في الجزء الثابت ، يتم تشكيل حقل مغناطيسي دوار ، حيث تتقاطع خطوط القوة مع قضبان أو لفات الدوار. في هذه الحالة ، وفقا لقانون الحث الكهرومغناطيسي ، يتم تحفيز EMF في الدوّار المتعرج المتناسب مع تواتر تقاطع خطوط القوة. تحت تأثير EMF المستحث في الدوار قصير الدائرة ، تنشأ التيارات المهمة.
طبقاً لقانون الأمبير ، تعمل القوى الميكانيكية على الموصلات ذات التيار في مجال مغناطيسي ، والتي ، بمبدأ لينز ، تميل إلى القضاء على السبب الذي يسبب التيار المستحث ، أي عبور قضبان الدوار متعرجا من خطوط الكهرباء للحقل الدورية. وهكذا ، فإن القوى الميكانيكية المولدة ستقوم بفك الدوار في اتجاه دوران الحقل ، مما يقلل من سرعة عبور قضبان الدوارة المتعرجة بواسطة خطوط القوة المغناطيسية.
تحقيق دوران تردد المجال في الدوار الفعلي لا يمكن، لأن ثم قضبان تصفيتها قد تم إصلاح نسبة إلى خطوط المجال المغناطيسي والتيارات المستحثة في اللفات الدوار ستختفي. لذلك ، يدور الدوار على تردد أقل من تردد الدوران للحقل ، أي أنه ليس متزامنًا مع الحقل ، أو بشكل غير متزامن.
إذا كانت القوى التي تمنع دوران العضو الدوار صغيرة ، فإن الدوار يصل إلى تردد قريب من تردد دوران الحقل.
عندما يزيد الحمل الميكانيكي على عمود المحرك ، تنخفض سرعة الدوار ، التيارات في زيادة لف الدوّار ، مما يؤدي إلى زيادة في عزم دوران المحرك. عند سرعة دوران معينة للدوار ، يتم تأسيس توازن بين عزم الكبح وعزم الدوران.
نحن نشير الى ن 2 سرعة الدوار للمحرك الحثي. وقد وجد ذلك ن 2< n 1 .
معدل دوران المجال المغناطيسي بالنسبة إلى الدوار ، أي فرق ن 1 إلى ن 2 ،يسمى انزلاق. عادة ، يتم التعبير عن الانزلاق في كسور تردد الدوران للحقل ويشار إليه بالحرف الصورة: s = (n 1 - n 2) / n 1الانزلاق يعتمد على حمولة المحرك. في الحمل المقنن قيمتها حوالي 0.05 لآلات منخفضة الطاقة وحوالي 0.02 للآلات قوية. من المساواة الأخيرة نجد أن ن 2 = (ل - ق) ن 1 . بعد التحويل ، نحصل على تعبير لسرعة المحرك ، وهو مناسب لمزيد من الاستدلال: ن 2 = (ل - ق)
بما أن الانزلاق صغير أثناء التشغيل العادي ، فإن سرعة المحرك تختلف قليلاً عن تردد دوران المجال.
في الممارسة العملية ، غالباً ما يتم التعبير عن الانزلاق كنسبة مئوية: b = · 100.
بالنسبة إلى معظم المحركات غير المتزامنة ، يتراوح الإنزلاق بين 2 و 5٪.
الانزلاق هو واحد من أهم خصائص المحرك. من خلال ذلك أعرب عن EMF ودوار الدوار ، وعزم الدوران ، وسرعة الدوار.
مع الدوار الدوار ( ن 2= 0) ق = ل. يتم توفير هذا الانزلاق من قبل المحرك في وقت البدء.
كما لوحظ ، يعتمد الانزلاق على لحظة التحميل على عمود المحرك ؛ وبالتالي ، تعتمد سرعة الدوار أيضًا على عزم الكبح على العمود. القيمة الاسمية سرعة الدوار ن 2، تشير إلى القيم المحسوبة للحمل والتردد والجهد للشبكة ، ويشار على لوحة المصنع للمحرك الحث.
الآلات غير المتزامنة ، مثل الآلات الكهربائية الأخرى ، يمكن عكسها. في 0 < s < l تعمل الآلة في وضع المحرك ، وسرعة الدوار ن 2 أقل من أو يساوي تردد الدوران للحقل المغناطيسي الثابت ن 1. ولكن إذا كان المحرك الخارجي يدور الدوار بسرعة أكبر من التردد المتزامن: ن 2\u003e ن 1، سوف يتحول الجهاز إلى وضع تشغيل المولد. في هذه الحالة ، سيصبح الانزلاق سالبًا ، وسيتم تحويل الطاقة الميكانيكية لمحرك المحرك إلى طاقة كهربائية.
لا يتم استخدام المولدات غير المتزامنة عمليًا.
مولد متزامن. محرك متزامن.
يدور الدوار للآلات المتزامنة بشكل متزامن مع حقل مغناطيسي دوار (ومن هنا اسمها). بما أن سرعة الدوران للدوار والحقل المغنطيسي هي نفسها ، فإن التيارات لا تحرض في لف الدوّار. لذلك ، يتم تشغيل اللف الدوار من مصدر تيار مستمر.
لا يختلف الجهاز الثابت للآلة المتزامنة (الشكل 8.22) عن الجهاز الثابت للآلة غير المتزامنة. وضعت الأخاديد الموالي اللف على ثلاث مراحل، يتم إخراج نهاياتها إلى اللوحة الطرفية. في بعض الحالات ، يتم عمل الدوار على شكل مغناطيس دائم.
نظرة عامة على الجزء الثابت للمولد المتزامن
يمكن لدوارات المولدات المتزامنة أن تكون قطبية بشكل واضح (الشكل 8.23) وأقطاب غير قطبية (الشكل 8.24). في الحالة الأولى ، يتم تشغيل مولدات متزامنة بواسطة توربينات بطيئة الحركة لمحطات الطاقة الكهرومائية ، في الثانية - بواسطة توربينات البخار أو الغاز لمحطات الطاقة الحرارية.
منظر عام للدوَّار غير القطب في مولد متزامن
منظر عام للدوَّار غير القطب في مولد متزامن
يتم تغذية القدرة على لف الدوار من خلال الاتصالات المنزلقة التي تتكون من حلقات النحاس وفرش الجرافيت. عندما يدور الدوار ، يتقاطع مجاله المغناطيسي مع اللفات الخاصة بالملف الثابت ، مما يؤدي إلى وجود EMF فيها. للحصول على شكل جيبي من EMF ، يتم زيادة التخليص بين سطح الدوار والجزء الثابت من مركز القطعة القطبية إلى حوافها (الشكل 8.25).
شكل الفجوة الهوائية وتوزيع الحث المغناطيسي على طول سطح الدوار في مولد متزامن
تواتر EMF المستحث (الجهد ، التيار) للمولد المتزامن f = p n /60,
حيث ص - عدد أزواج أقطاب دوار المولد.