Преобразование электрического

9.2.3. Принцип действия двигателя. Предположим, что якорь той же машины (см. 9.5) неподвижен. Если от источника постоянного тока подвести к якорю двигателя напряжение, например указанной па 9.5 полярности, то во внешней цепи и в обмотке якоря возникнут токи, направление которых будет противоположным указанным на рисунке. С помощью правила левой руки можно установить, что на якорь будет действовать вращающий электромагнитный момент и якорь начнет вращаться против часовой стрелки. При вращении в обмотке якоря возникнет ЭДС, которая согласно правилу правой руки будет направлена, как указано на 9.5, т. е. против тока двигателя. Противоположные направления тока и ЭДС говорят о том, что в машине происходит преобразование электрической энергии в механическую. Двигатель разгонится до такой частоты вращения, при которой его момент станет равным моменту, обусловленному нагрузкой.

Преобразование электрической энергии в механическую с помощью двигателей и механической в электрическую с помощью генераторов сопровождается потерями энергии, чему соответствуют определенные потери мощности. От значений потерь мощности зависит важнейший энергетический показатель машин постоянного тока — их КПД. Потери мощности в машинах приводят к их нагреванию.

где г = ЕЛ - активное сопротивление и х = "Lx, — T,XC - реактивное сопротивление этой неразветвленной цепи. В активном сопротивлении происходит необратимое преобразование электрической энергии в другие виды энергии, а в реактивном сопротивлении необратимых преобразований нет.

На 2.29, а показаны мгновенные значения тока /г, напряжения и и мощности р для резистивного элемента. Мгновенная мощность в резистивном элементе в любой момент времени положительная, т. е. в течение любого интервала времени в резистивный элемент поступает энергия и происходит необратимое преобразование электрической энергии источника в другие ее виды.

Рассмотпим сначала приемники энергии, схемы замещения которых содержат резистивные, индуктивные и емкостные элементы. Энергетические процессы в резистивных, индуктивных и емкостных элементах различны по физической природе. В резистивных элементах происходит необратимое преобразование электрической энергии в другие виды энергии. Средняя скорость необратимого процесса преобразования энергии в резистивном элементе определяется активной мощностью Р [см. (2.50)]. В индуктивных и емкостных элементах происходит периодическое аккумулирование энергии в магнитных и электрических полях, а затем энергия возвращается во внешнюю относительно этих элементов часть цепи. В таких элементах нет необратимого преобразования электрической энергии в другие виды, т. е. активная мощность Р равна нулю. Электрические процессы в индуктивном и емкостном элементах определяются реактивной индуктивной мощностью Q, [см. (2.52)] и реактивной емкостной мощностью <2„

В промежутки времени, когда рс < О, энергия из электрического поля конденсатора возвращается обратно в цепь. При рс > рг часть этой энергии возвращается источнику, а часть преобразуется в тепловую энергию. Мощность в это время отрицательна. При рс < рг преобразование электрической энергии в тепловую осуществляется за счет энергии, поступающей от источника питания и из электрического поля конденсатора.

Преобразование электрической энергии в трансформаторе сопровождается потерями на нагрев сердечника и обмоток. Уравнение баланса активных мощностей при этом имеет вид

Обратная картина наблюдается в случае подключения витка к внешнему источнику электрической энергии. Протекание тока в витке приводит в результате взаимодействия его с полем к появлению вращающего момента, направление которого соответствует правилу левой руки ( 1.11, б). Происходит преобразование электрической энергии в механическую энергию вращения якоря (двигательный режим работы машины). При этом потребляемая из сети электрическая мощность должна перекрывать механическую мощность, снимаемую с вала машины, и мощность потерь в ней:

включать в себя мини- или микро-ЭВМ, с помощью которых обеспечивается требуемый алгоритм управления. Системы управления электроприводами могут быть подразделены на системы с разомкнутой и замкнутой цепью воздействий. В системе с разомкнутой цепью воздействий (разомкнутая система) отсутствует обратная связь, вследствие чего при возникновении отклонения выходной переменной от предписанного ей значения, вызванного тем или иным возмущающим воздействием, сигнал управления на входе системы остается неизменным. Примером может служить двигатель М, питающийся от преобразователя П и приводящий в движение механизм, который включает в себя исполнительный орган (ИО) и кинематическую связь (КС). Выходной переменной является обычно скорость или перемещение ИО механизма, что при жесткой связи между двигателем и механизмом соответствует скорости или углу поворота ротора двигателя. Не исключается, однако, возможность контроля других переменных системы, например, якорного или стагорного тока, напряжения или частоты преобразователя, тока возбуждения двигателя и т. п. Преобразователь П представляет собой источник питания с регулируемым выходом. Для электропривода постоянного тока — это преобразователь переменного тока в постоянный с регулируемым выходным напряжением, для привода переменного тока — преобразователь частоты, в котором наряду с частотой может изменяться и напряжение. Силовую часть электромеханической системы составляют преобразователь, двигатель и приводной механизм, основным назначением которой является преобразование электрической энергии в механическую. На преобразователь, двигатель и механизм действуют возмущения в виде изменений напряжения питающей сети, изменений момента нагрузки и т. п. Эти возмущения приводят к отклонению выходной координаты от предписанного ей значения, причем значение этого отклонения в статике и характер его в динамике при данном возмущении определяются параметрами преобразователя, двигателя и механизма [4].

Система электроснабжения электровозного транспорта на открытых горных разработках состоит из двух основных частей: тяговых подстанций и тяговой сети. Назначение первой части системы — преобразование электрической энергии. При электрической тяге на постоянном токе она преобразовывается из энергии переменного тока в энергию постоянного тока. При электрической тяге на переменном токе такое преобразование совершается на самом электровозе, но тем не менее на тяговой подстанции происходит трансформирование переменного тока из одного напряжения в другое.

Особенность ИН заключается также в том, что в момент замыкания К2 и размыкания К/ он может рассматриваться как источник тока, поскольку при переключении ИН на активную нагрузку ток в нем должен сохраняться непрерывным независимо от структуры внешней цепи. Если сопротивление цепи нагрузки велико, то благодаря постоянству тока в момент переключения напряжение на зажимах ИН достигает больших значений, многократно превосходящих напряжение источника питания, заряжающего накопитель. Таким образом, с помощью ИН можно обеспечить преобразование электрической энергии с существенным повышением мощности и напряжения. Характер изменения токов и напряжений ИН во времени при заряде и разряде показан на 2.1, о.

Выходные и входные устройства обеспечивают преобразование электрического сигнала в вид, наиболее удобный для его дальнейшей передачи или обработки. Линейное оборудование предназначено для преобразования группового электрического сигнала в вид, удобный для его передачи по каналу связи и приема из канала связи. Устройства синхронизации и фазирования предназначены для обеспечения синхронной и синфазной работы распределителей передачи и приема.

Принцип действия ЭЛП основан на формировании и управлении По интенсивности и положению одним или более электронными пучками или лучами. Огромная скорость (2 500 км/с и более), с которой может перемещаться электронный луч по экрану, создает возможности регистрации сигналов с помощью этих приборов, что обусловило широкое применение их в науке и технике. К другим функциям этой группы приборов относятся регистрация и преобразование электрического сигнала в световое изображение или светового изображения в электрический сигнал (телевидение).

В электронных устройствах осуществляется преобразование электрического сигнала, в том числе выпрямление переменного тока, стабилизация тока и напряжения, усиление и генерирование колебаний высокой частоты.

Электрические аппараты осуществляют коммутацию, стабилизацию, регулирование и преобразование электрического тока. Все эти функции объединяются общим термином «управление током». Под электрическим аппаратом можно понимать электротехническое устройство для управления электрическим током, или механическими нагрузками, или различными техническими параметрами работающего оборудования [30].

Назначение ИД — преобразование электрического сигнала (чаще всего напряжения управления) в механическое перемещение вала. Они выполняются мощностью от сотых долей ватта до нескольких сотен ватт как для стандартной (50 Гц), так и для повышенной (200, 400, 500 и 1000 Гц) частот при синхронной частоте вращения от 1500 до 30000 об/мин. В зависимости от назначения и области применения к ИД предъявляются общие и специальные требования. К общим требованиям условно можно отнести: 1) наличие устойчивой механической характеристики, обеспечивающей плавное регулирование частоты вращения в широких пределах и большой пусковой момент; 2) работоспособность при заданных климатических условиях и механических нагрузках; 3) по возможности малые габариты и масса; 4) высокая надежность.

От двигателей, применяемых в различных системах автоматического регулирования, требуется преобразование электрического сигнала (напряжения управления) в пропорциональный величине сигнала вращающий момент двигателя (при постоянной скорости вращении) пли в пропорциональную величине сигнала скорость вращения якоря (при постоянном нагрузочном моменте).

В цепях переменного тока для расширения пределов измерения применяют измерительные трансформаторы, основной задачей которых является преобразование электрического тока или напряжения одного значения в другое. Кроме того, измерительные трансформаторы используют для разделения цепей измерительных

Назначение ИД— преобразование электрического сигнала (чаще всего напряжения управления) в механическое перемещение вала. Они выполняются мощностью от сотых долей ватта до нескольких сотен ватт как для стандартной (50 Гц), так и для повышенной (200, 400, 500 и 1000 Гц) частот при синхронной частоте вращения от 1500 до 30000 об/мин. В зависимости от назначения и области применения к ИД предъявляются общие и специальные требования. К общим требованиям условно можно отнести: 1) наличие устойчивой механической характеристики, обеспечивающей плавное регулирование частоты вращения в широких пределах и большой пусковой момент; 2) работоспособность при заданных климатических условиях и механических нагрузках; 3) по возможности малые габариты и масса; 4) высокая надежность.

Нелинейное преобразование электрического напряжения и умножение частоты.

Принцип действия ЭЛП основан на формировании и управлении по интенсивности и положению одним или более электронными пучками или лучами. Огромная скорость (2500 км/с и более), с которой может перемещаться электронный луч по экрану, создает возможности регистрации сигналов с помощью этих приборов, что обусловило их широкое применение в науке и технике. К другим функциям приборов этой группы относят регистрацию и преобразование электрического сигнала в световое изображение или светового изображения в электрический сигнал (телевидение).

Преобразование электрического сигнала Uc можно пояснить примером. Предположим оказалась достаточной для работы разрешающая способность преобразователя 4 бита, а напряжение шкалы выбрано ишк=16 В. Тогда старший значащий разряд (СЗР) будет весить Uc3P=l/2 Umi. = 8 В, второй 1/4 иШк=4 В, третий 1/8 ишн = = 2 В. Четвертый, младший значащий разряд (МЗР) составляет 1/16 L'iuh=l В. Если на выходе АЦП появился код 1101, это значит, что измерено входное напряжение 8 + 4 + 0+1 = 13 -В.