Генераторов электрической

Напряжение синхронных генераторов электрических станций относительно невелико: 15000 — 24000 В, сечение проводов и потери мощности в проводах линии передачи при этом напряжении были бы слишком велики. Поэтому на электрических станциях с помощью трансформаторов напряжение повышают до 110000 — 750000 В и электроэнергию передают при таком напряжении к местам потребления. Энергия столь высокого напряжения не может быть непосредственно использована подавляющим числом потребителей, поскольку они рассчитаны по технико-экономическим соображениям и условиям безопасности для работы при относительно низком напряжении — порядка 220 — 380 — 500 В. Следует отметить, что имеется довольно широкая группа потребителей, работающих при напряжении 10 (6) кВ. Поэтому в местах потребления электрической энергии (в конце линии передачи) напряжение понижают до требуемых значений также с помощью трансформаторов. Это — одна из основных областей применения трансформаторов, где без них обойтись невозможно.

Для уменьшения вихревых токов якори генераторов, электрических двигателей, сердечники трансформаторов, электромагнитов делают не сплошными, а наборными из отдельных тонких (0,35—0,5 мм) штампованных листов стали, расположенных по направлению магнитных сило-

Колебания мгновенной мощности между потребителями и генератором загружают реактивными токами все элементы электрических цепей—генераторы, трансформаторы, провода линий — и вызывают дополнительные потери мощности в этих элементах, ограничивая пропускную способность передаточных звеньев цепи, создавая дополнительные падения напряжения в сетях, ухудшая качество электрической энергии; загрузка реактивными токами генераторов электрических станций не позволяет полностью использовать установленные мощности генераторов.

Излагаются основы теории линейных и нелинейных электрических цепей. Дается представление о принципах работы электронных и полупроводниковых приборов, микросхем и микропроцессорных устройств и о построении на основе законов теории электрических цепей практических схем усилителей, генераторов, электрических филы ров и других аналоговых и цифровых устройств. Уделяется внимание применению БИС и микропроцессорных систем.

Настоящая книга является первым учебником по данному курсу и состоит из двух взаимосвязанных частей: основ теории цепей и электроники. В первой части учебника рассматриваются основы теории линейных и нелинейных электрических цепей. Во второй части книги излагаются принципы работы электронных и полупроводниковых приборов, интегральных схем, приводятся схемы усилителей, генераторов, электрических фильтров и других аналоговых и цифровых устройств, реализуемых на современной базе микроэлектроники.

Для улучшения коэффициента мощности синхронный компенсатор работает в перевозбужденном режиме и поэтому потребляет из сети емкостный ток, компенсирующий отстающий ток асинхронных двигателей и трансформаторов. Это дает возможность разгружать питающие линии от индуктивных, отстающих токов, что снижает потери в сети и улучшает использование синхронных генераторов электрических станций.

Для улучшения коэффициента мощности синхронный компенсатор работает в перевозбужденном режиме и поэтому потребляет из сети емкостный ток, компенсирующий отстающий ток асинхронных двигателей и трансформаторов. Это дает возможность разгружать питающие линии от индуктивных, отстающих токов, что снижает потери в сети и улучшает использование синхронных генераторов электрических станций.

Сопротивления прямой, обратной и нулевой последовательностей для электрических машин (генераторов, электрических двигателей, трансформаторов) берутся по заводским данным.

Сопротивления прямой, обратной и нулевой последовательностей для электрических машин (генераторов, электрических двигателей, трансформаторов) берутся по заводским данным.

Генераторы прямоугольных импульсов, как и другие типы генераторов электрических сигналов, являются системами с положительной обратной связью. В зависимости от способа создания положительной обратной связи различают двухкаскадные генераторы с ЯС-цепями обратной связи и генераторы о трансформаторной обратной связью. Примерами первых являются мультивибраторы, вторых — блокинг-генераторы. Отдельной разновидностью рассматриваемых генераторов являются генераторы, выполненные на приборах о отрицательным сопротивлением. В этих устройствах обратная связь является «внутренней», определяется особенностями в. а. х. использованного прибора с отрицательным сопротивлением.

Основным преимуществом синусоидальных токов является то, что они позволяют наиболее экономично осуществлять производство, передачу, распределение и использование электрической энергии. Целесообразность их использования обусловлена тем, что коэффициент полезного действия генераторов, электрических двигателей, трансформаторов и линий электропередач в этом случае оказывается наивысшим. Следует также указать на то, что в процессе эксплуатации электрических цепей при иных формах тока из-за возникновения э. д. с. самоиндукции на отдельных участках цепи могут создаваться значительные перенапряжения. Кроме того, расчет цепей с синусоидальными э. д. с., напряжениями и токами значительно проще, чем расчет цепей с несинусоидальными величинами.

Наибольшее применение синхронные машины получили на электростанциях в качестве генераторов электрической энергии. Ротор синхронного генератора приводят во вращение первичным двигателем, который в данном случае является источником механической энергии. Чаще всего первичными двигателями являются паровые и гидравлические турбины, но на электростанциях относительно малой мощности применяют двигатели внутреннего сгорания, ветродвигатели и др. Синхронные двигатели применяют в тех случаях, когда необходима постоянная частота вращения или не требуется ее регулировка.

Электрические машины постоянного тока изготовляют для работы в качестве генераторов электрической энергии и в качестве электродвигателей. Те и другие машины имеют свои особенности и рассмотрены далее отдельно. Однако имеются вопросы, общие для генераторов и двигателей.

Первый в мире электроизмерительный прибор — «указатель электрической силы» был создан в 1745 г, акад. Г. В. Рихманом, соратником М. В. Ломоносова, Это был электрометр — прибор для измерения разности потенциалов, и предназначался он для изучения атмосферного электричества. Однако только со второй половины XIX в. в связи с созданием и практическим применением генераторов электрической энергии остро встал вопрос о разработке различных электроизмерительных приборов, отсутствие которых сдерживало развитие электротехники.

результирующую устойчивость — при кратковременном нарушении исходного режима (например, при работе в течение некоторого времени генераторов электрической системы или ее частей не с и н х р о н н о), но при последующем восстановлении нормальной синхронной работы. Это восстановление может происходить самостоятельно в силу внутренних свойств системы или под действием специальных устройств системной автоматики.

** Например, для генераторов электрической системы энергией, приходящей извне — поступающей в систему, будет механическая энергия первичных двигателей.

Вторая половина XIX в. была периодом роста новой отрасли знаний — электротехники. Создание генераторов электрической энергии и применение их для различных практических целей побудили крупнейших электротехников второй половины XIX в. заняться изобретением и разработкой различных электроизмерительных приборов, без которых стало немыслимо дальнейшее развитие теоретической и практической электротехники.

Многофазная система состоит из нескольких генераторов электрической энергии, расположенных в одном пункте, и потребителей, находящихся в другом пункте ( 10.9, а).

Вторая половина XIX в. была периодом роста новой отрасли знаний — электротехники. Создание генераторов электрической энергии и применение их для различных практических целей побудили крупнейших электротехников второй половины XIX в. заняться изобретением и разработкой различных электроизмерительных приборов, без которых стало немыслимо дальнейшее развитие теоретической и практической электротехники.

Ранее уже упоминалось о возможности использования радиоизотопных генераторов электрической или тепловой энергий в космонавтике77. Однако, помимо бортовых энергоустановок, радиоактивные источники с успехом могут применяться и в космических двигателях. Такие радиоизотопные ракетные двигатели, использующие энергию радиоактивного распада, в настоящее время уже разработаны (правда, все они развивают довольно малую тягу). Причем наиболее перспективным в этом отношении является применение в качестве радиоактивных источников изотопов трансурановых элементов. Среди них наибольшее распространение получили кюрий-244 (период полураспада 18 лет) и уже упоминавшийся нами плутоний-238 (см. стр. 126). Оказывается, слишком большой период полураспада некоторых радиоизотопов является таким же недостатком, как и слишком малый период полураспада, поскольку от скорости распада зависит скорость выделения энер^ гии. Следовательно, радиоизотоп, выбранный для радиоизотопного ракетного двигателя, должен распадаться достаточно быстро, чтобы обеспечить приемлемую скорость выделения энергии (на единицу массы). Вот почему в космонавтике получили широкое распространение трансурановые элементы, в среднем имеющие меньшие периоды полураспада, чем другие радиоизотопы. В частности, поэтому они неоднократно привлекались как вспомогательные радиоактивные источники и при проведении научных экспериментов в космосе. Так, кюрий-242 (период полураспада около 5 месяцев) и эйнштейний-254 служили источниками альфа-частиц в аппаратуре, использовавшейся американскими учеными для химического анализа лунного грунта. Эта аппара-

1. Сети 6...35 кВ значительно электрически удалены от источников питания, переходные процессы в них мало влияют на работу генераторов электрической системы, поэтому при любых авариях в распределительной сети напряжение высшей ступени трансформации электрической системы остается постоянным. Это не касается местных станций, крупных электродвигателей и синхронных компенсаторов, которые учитываются отдельно.

* Например, для генераторов электрической системы энергией, приходящей извне — поступающей в систему, будет энергия первичных двигателей.