Elektrotehn un elektroiekarta

Rīgas Tehniskā universitāte

Elektrisko mašīnu un aparātu katedra

ELEKTROTEHNIKA UN ELEKTROIEKĀRTAS

Laboratorijas darbi

Rīga – 2006

2

UDK 621.31.002.5(076.5)

Laboratorijas darbi paredzēti Rīgas Tehniskās koledžas I kursa studentiem Elektrotehnikas

un elektroiekārtu kursa apgūšanai.

Šajā mācību līdzeklī doti laboratorijas darbu uzdevumi, paskaidrojumi, metodiskie

norādījumi un kontroljautājumi.

Sastādīja: doc., dr. sc. ing. S. Miesniece.

Recenzents: doc., dr. sc. ing. A. Kanbergs.

3

Izdots saskaņā ar RTU Enerģētikas institūta 2006. gada 29. maija Padomes lēmumu, protokols Nr. 20 (54)

© Rīgas Tehniskā universitāte, 2006

Saturs

1. Laboratorijas darbu izpildes noteikumi..............................................................................4

2. Elektrotehnika

2.1. Līdzstrāvas elektriskās ķēdes............................................................................................7

2.2. Barošanas avoti................................................................................................................11

2.3. Mērinstrumentu mērapjoma paplašināšana un pulsējošas līdzstrāvas mērīšana.............14

2.4. Līdzstrāvas elektromagnēta pētīšana...............................................................................19

2.5. Vienfāzes maiņstrāvas ķēdes............................................................................................22

2.6. Jaudas koeficients un tā uzlabošana.................................................................................25

2.7. Maiņstrāvas elektromagnēta pētīšana..............................................................................27

2.8. Maiņstrāvas ķēžu nelineārie elementi..............................................................................33

2.9. Trīsfāžu zvaigznes slēgums ar aktīvu slodzi....................................................................36

2.10.Trīsfāžu zvaigznes slēgums ar jauktu slodzi..................................................................40

2.11. Trīsfāžu trīsstūra slēgums ar aktīvu slodzi.....................................................................43

2.12. Trīsfāžu trīsstūra slēgums ar nesimetrisku jauktu slodzi...............................................48

2.13.Pārejas procesu pētīšana................................................................................................51

3. Elektriskie aparāti

3.1. Elektrodinamiskie spēki elektriskajos aparātos...............................................................54

3.2. Līdzstrāvas elektromagnētiskie releji..............................................................................57

3.3. Laika releji.......................................................................................................................60

3.4. Līdzstrāvas elektromagnētiskie kontaktori......................................................................62

3.5. Maiņstrāvas kontaktori un magnētiskie palaidēji............................................................66

3.6. Automātslēdži un kūstošie drošinātāji.............................................................................71

3.7. Tiristoru slēdži – regulatori..............................................................................................75

4

1. Laboratorijas darbu izpildes noteikumi

1. Vispārīgie norādījumi

Laboratorijas darbi ir Elektrotehnikas un elektroiekārtu kursa sastāvdaļa, kas

veicina praktisko iemaņu apguvi, iepazīstinot ar elektrotehnikas teorētiskajiem

pamatiem un elektrisko aparātu konstrukcijām un pētīšanas metodēm.

Izpildot laboratorijas darbus, galvenā vērība jāpievērš elektriskās ķēdēs un

aparātos notiekošiem fizikālajiem procesiem, regulēšanas metodēm un parametru

novērtējumam.

Darbu teorētiskajā pamatojumā dotas teorētiskās pamatziņas minimālā apjomā,

tādēļ nepieciešama patstāvīga sagatavošanās darbu veikšanai, izmantojot norādīto

literatūru, lekciju konspektus un sagatavojot atbildes uz kontroljautājumiem.

2. Pielaide darbu veikšanai

Darbu veikšanai pielaiž tikai tos studentus, kuri ievada nodarbībā instruēti par

darba drošības noteikumiem un par to parakstījušies attiecīgā žurnālā.

Studentu grupu laboratorijā sadala apakšgrupās (2-4 studenti katrā). Pirms darba

sākuma studenti uzrāda pasniedzējam sagatavoto protokola formulāru, atbild uz

kontroljautājumiem par veicamā eksperimenta procedūru, kā arī nodod iepriekšējā darba

protokolu.

3. Eksperimentu veikšanas kārtība

Eksperimentu var sākt tikai pēc pasniedzēja atļaujas saņemšanas. Sīkāki

metodiskie norādījumi doti katrā laboratorijas darba aprakstā. Pasniedzējs var kontrolēt

eksperimenta gaitu, kā arī uzdot papildjautājumus.

Ērtam mērinstrumentu rādījumu pierakstam, kā arī ķēdes bojājumu vietas

konstatēšanai lietderīgi novietot uz mērinstrumentiem marķējuma apzīmējumus (pēc

shēmas). Izdarīt atzīmes tieši uz mērinstrumentiem kategoriski aizliegts.

Lai nekavētu eksperimenta procesu, lietderīgi mērījumu rezultātu tabulās ierakstīt

iedaļās un pēc tam aprēķināt iegūto rezultātu vērtības.

5

Dažādu jautājumu noskaidrošanas laikā eksperimenta gaitā ieteicams pētāmo

iekārtu īslaicīgi atslēgt no barošanas tīkla.

Darba noslēgumā pasniedzējs pārbauda rezultātus, iesaka veikt dažus

kontrolaprēķinus un apstiprina protokolu ar savu parakstu.

1.4 Laboratorijas darba noformēšanas kārtība

Zīmogs 8×4 cm

EEF Elektrisko mašīnu

un aparātu katedra

Elektrisko aparātu

laboratorija

EEF REKN I kurss

1. ..........................................................2. ..........................................................3. ..........................................................4. ..........................................................

1. Laboratorijas darbs

Darba nosaukums

Darba uzdevums: 1. .......................

2. ........................

..............................

1. Teorētiskais pamatojums (sagaidāmie rezultāti un nepieciešamās formulas).

2. Eksperimentu elektriskās shēmas.

3. Pētāmo aparātu pases dati.

4. Izmantoto mērinstrumentu saraksts.

5. Mērījumu rezultātu tabulas.

6. Aprēķinu piemēri un rezultātu tabulas.

7. Grafiki un diagrammas, oscilogrammas.

8. Mezglu zīmējumi.

9. Slēdzieni un secinājumi.

10. Paraksti.

6

Atskaites galvenā sastāvdaļa ir darba rezultātu kritisks novērtējums un secinājumi; iegūto

rezultātu atbilstība teorētiski sagaidāmajiem, radušos noviržu un kļūdu cēloņu analīze un

izskaidrojums, mērīšanas metožu analīze.

Protokola melnraksti jāsaglabā līdz ieskaitei. Atskaites tīrraksts jāiesniedz pārbaudei

nākošā nodarbībā. Ja šī prasība netiek izpildīta, pasniedzējam ir tiesības nepielaist studentu

nākošā darba izpildei.

1.5 Bibliogrāfiskais saraksts

1. J. Zolbergs. Vispārīgā elektrotehnika. – R: Zvaigzne, 1968. – 580lpp.

2. Baltiņš, A. Kanbergs, S. Miesniece. Zemsprieguma elektriskie aparāti. – R: Jumava,

2003. -331 lpp.

3. Л. А. Родштеин. Электрические аппараты. – Л.: Энергоатомиздат, 1989. – 303 с.

7

2. ELEKTROTEHNIKA

2.1. Laboratorijas darbs

Līdzstrāvas elektriskās ķēdes

Darba uzdevums

1. Saslēgt shēmu I Kirhofa likuma pārbaudei un izdarīt 3 mērījumus.

2. Saslēgt shēmu II Kirhofa likuma pārbaudei un izdarīt 3 mērījumus.

3. Saslēgt shēmu voltampēru raksturlīknes uzņemšanai rezistoram un kvēlspuldzei,

uzņemt I=ƒ(U).

4. Izmērīt rezistora pretestību pirms un pēc eksperimenta un aukstas un karstas

kvēlspuldzes pretestību.

5. Aprēķināt pēc Oma likuma rezistora un kvēldiega pretestību pie dažādām strāvas

vērtībām. Uzzīmēt grafiku R=ƒ(I)

6. Aprēķināt mērījumu un mērinstrumentu kļūdas, salīdzināt tās.

Teorētiskais pamatojums

Elektrisko ķēžu galvenie elementi ir elektriskās enerģijas avoti un patērētāji (elektriskās

enerģijas saņēmēji), kā arī savienotājvadi un komutācijas aprāti (slēži). Enerģijas avoti pārveido

mehānisko, ķīmisko, siltuma jeb cita veida enerģiju elektriskajā enerģijā, turpretī patērētāji

pārveido elektrisko enerģiju siltuma, mehāniskajā jeb kādā cita veida enerģijā. Enerģijas

patērētājus sauc arī par slodzi.

Elektriskās ķēdes grafisko attēlu, kurā ar nosacītiem apzīmējumiem attēloti elementi un

to savienojumi ķēdē, sauc par tās elektrisko shēmu.

Elektrisko ķēžu procesus raksturo ar diviem pamatlielumiem: elektrisko strāvu un

spriegumu.

Elektriskā strāva ķēdēs (strāvas vadītājos) ir elektrisko lādiņu plūsma. To raksturo ar

elektrisko lādiņu daudzumu, kas laika vienībā izplūst caur vadītāja šķērsgriezumu. Strāvas

mērvienība ir ampērs (A) un to apzīmē ar simbolu I.

8

Par spriegumu sauc divu punktu potenciālu starpību un apzīmē ar simbolu U. Sprieguma

(arī potenciāla) mērvienība ir volts (V).

Oma likums. Elektriskā strāva patērētājā ir tieši proporcionāla spriegumam I=GU, kur

proporcionalitātes koeficientu G sauc par patērētāja vadītspēju. Vadītspējas apgriezto lielumu

kas arī raksturo enerģijas patērētāju, sauc par elektrisko pretestību.

Vadītspējas mērvienība ir sīmenss (S), pretestības mērvienība – oms (Ω).

Sprieguma un strāvas sakarību apraksta vienādojums:

vai vai ,

kas pazīstams kā Oma likums.

Sakarību starp strāvu un spriegumu rezistorā var attēlot arī grafiski, iegūstot dotā

elementa voltampēru raksturlīkni.

Ja rezistora pretestība R nav atkarīga no strāvas I (R=const), tad voltapēru raksturlīkne ir

taisne, kuras slīpuma leņķis α ir proporcionāls pretestības R lielumam. Šādus elementus sauc par

lineāriem elementiem un ķēdes, ko veido šie elementi, par lineārām ķēdēm.

Pirmais Kirhofa likums. Elektrisko ķēžu mezglu punktiem pieplūstošo strāvu summa un

no tiem aizplūstošo strāvu summa ir vienādas, t. i., mezglam pievienoto zaru strāvu algebriskā

summa ir vienāda ar nulli:

Otrais Kirhofa likums. Atsevišķu ķēdes elementu spriegumu kritumu algebriskā summa ir

vienāda ar ķēdes posmam pieslēgto avotu kopējo spriegumu, t. i., spriegumu kritumu algebriskā

summa vienāda ar nulli:

.

Metodiskie norādījumi

Kirhofa likumu pārbaudei izmanto divus laboratorijas reostatus un atbilstošus

mērinstrumentus, shēmas dotas 1.1., 1.2. un 1.3. att.

9

1.1. att. I Kirhofa likuma pārbaude

1.2. att. II Kirhofa likuma pārbaude

Reostata un kvēlspuldzes pretestības mērīšanai izmanto digitālo ommetru vai RCL mērītāju.

1.3. att. Rezistora voltampēru raksturlīknes uzņemšana

10

Kļūdu aprēķins

Mērinstrumenta kļūdu nosaka tā precizitātes klase γ% un to aprēķina pēc formulas

kur aN – mērinstrumenta skalas iedaļu skaits,

a - mērījums iedaļās.

Piemēram, pārbaudot I Kirhofa likumu, kur shēmā ir trīs ampērmetri:

Mērījuma kļūdu I Kirhofa likuma parbaudei aprēķina:

kur I1 – ampērmetra PA 1 rādījums,

I2 – ampērmetra PA 2 rādījums,

I3 – ampērmetra PA 3 rādījums.

Ja eksperimentā nav pielaistas subjektīvas kļūdas, tad

Līdzīgi mērījuma kļūdas aprēķinu veic II Kirhofa likumam un rezistora un kvēlspuldzes

pretestības noteikšanai.

Kontroljautājumi

1. Kāda slēguma elektriskā ķēdē ir spēkā I Kirhofa likums? Kādus parametrus tas saista?

2. Kāda slēguma elektriskā ķēdē ir spēkā II Kirhofa likums? Kādus parametrus tas

saista?

3. Kāds ir Oma likums?

4. Kā var noteikt patērētāja pretestību?

5. Kāpēc kvēlspuldzes voltampēru raksturlīkne ir nelineāra?

6. No kā ir atkarīga vadītāja pretestība?

7. Kāpēc mērījumi jāizdara mērinstrumenta pēdējā trešdaļā?

11


Barošanas avoti

Darba uzdevums

1. Salīdzināt dažādu sistēmu voltmetru rādījumus, mērot avota EDS.

2. Uzņemt barošanas avotu raksturlīknes U=ƒ(I).

3. Aprēķināt barošanas avotu iekšējo pretestību:

3.1. galvaniskajam elementam,

3.2. akumulatoram,

3.3. taisngriezim,

3.4. sprieguma dalītājam.

4. Aprēķināt dažādu sistēmu voltmetru EDS mērījumu kļūdas.


Noslēgtā elektriskā ķēdē strāvu uztur elektriskās enerģijas avots, ko raksturo tā

elektrodzinējspēks. To apzīmē ar E un saīsināti raksta EDS.

Sakarību starp strāvu un spriegumu uz

avota spailēm, mainoties slodzes pretestībai,

sauc par avota ārējo raksturlīkni U=ƒ(I).

Daudziem reāliem avotiem ārējās

raksturlīknes forma ir līdzīga 2.1. attēlā

redzamajai. Raksturlīknes sākuma posmā U

izmaiņu tuvināti var uzskatīt par lineāru un

izteikt ar vienādojumu:

Koeficientam k šajā izteiksmē jābūt ar

pretestības dimensiju. To apzīmē ar Ri un sauc

par avota iekšējo pretestību. Tātad avota EDS ir

12

2.1 att. EDS avota ārējā raksturlīkne

No šīs formulas var izteikt avota iekšējo pretestību:

kur ∆U var noteikt no raksturlīknes U=ƒ(I).

Elektrodzinējspēks E skaitliski vienāds ar avota spaiļu spriegumu, ja avota ārējā ķēde ir

pārtraukta.


Laboratorijas darba izpildei izmanto četrus dažādus barošanas avotus (2.2. att.) , kurus

pieslēdz kā parādīts 2.3. att.

1. 2.

3. 4.

13

2.2. att. Barošanas avoti (BA):1 – galvaniskais elements,2 – akumulators,3 - taisngriezis,4 – sprieguma dalītājs.

2.3. att. Eksperimenta shēma

Eksperimentu veikšanai izmanto digitālo, magnetoelektrisko un elektromagnētisko voltmetru.

Lai izmērītu EDS, tad slēdzis S2 ir atvērts, bet ar pārslēdzi S1 pārslēdz voltmetrus. Lai uzņemtu

avota raksturlīknes U=ƒ(I), ieslēdz slēdzi S2 un pārslēdzi S1 pārslēdz uz digitālo voltmetru.

Slodzes strāvu maina ar reostatu R1.

EDS mērījumu kļūdu (mērot ar dažādu sistēmu mērinstrumentiem) aprēķina:

kur Emax – maksimālā EDS vērtība no triju voltmetru rādījumiem;

Ei – pārbaudāmā voltmetra rādījums.

Kontroljautājumi

1. Ar ko barošanas avota spriegums atšķiras no tā EDS?

2. Ar kuru voltmetru var precīzāk izmērīt BA EDS? Kāpēc?

3. Kāpēc palielinot slodzes strāvu , samazinās BA spriegums?

4. Kurš no pētāmajiem BA ir labāks? Kāpēc?

5. Kā var noteikt BA iekšējo pretestību?

14


Mērinstrumentu mērapjoma paplašināšana

un pulsējošas līdzstrāvas mērīšana

Darba uzdevums

1. Noteikt mērinstrumentu iekšējo pretestību un mērapjomu.

2. Aprēķināt voltmetra papildpretestību un tās jaudu P. Pārbaudīt voltmetra graduējumu

(skalu).

3. Aprēķināt ampērmetra šunta pretestību un jaudu. Pārbaudīt šunta darbību.

4. Iepazīties ar šunta konstrukcijām dažādām strāvām, uzzīmēt šunta skici (pēc

pasniedzēja norādījuma).

5. Salīdzināt dažādu sistēmu mērinstrumentu rādījumus pulsējošai līdzstrāvai.

6. Noteikt strāvas formas koeficientu, ja pulsējošu līdzstrāvu iegūst no maiņstrāvas ar

vienpusperioda taisngriezi un divpusperidu taisngriežu tiltiņa palīdzību.

7. Uzņemt sprieguma formas līkni U=ƒ(t) maiņstrāvai un pulsējošai līdzstrāvai.


Magnētoelektriskās sistēmas mērinstrumentus bez palīgierīcēm var izmantot tikai ļoti

mazu strāvu – no dažiem miliampēriem līdz 30 mA – tiešai mērīšanai.

Mērinstrumentu strāvas mērapjomu līdzstrāvas ķēdēs paplašina ar šuntu t.i., ar pretestību,

ko slēdz paralēli mērinstrumentam. Lai šunta kontaktu pārejas pretestība neietekmētu mērīšanas

rezultātu (šunta pretestība ir ļoti maza), tad šuntam ir četras spailes (3.1. att.). Ar strāvas spailēm

A un B šuntu ieslēdz virknē mērāmās strāvas ķēdē, bet spailēm a un b ar diviem kalibrētiem

pievadiem pievieno mērinstrumentu Mm.

Ķēdes strāva sadalās abos paralēlajos zaros apgriezti proporcionāli to pretestībām:

mērinstrumenta pretestībai RA (tai pieskaita arī kalibrēto pievadu pretestību) un šunta pretestībai

RŠ :

15

Tā kā šunta strāva IŠ=I - IA , tad

kur I – mērinstrumenta mērapjoms ar šuntu

(atzīmēts uz šunta),

IA – mērinstrumenta mērapjoms (nominālā

strāva IN)bez šunta (atzīmēts uz skalas);

- šunta koeficients.

No Rš izteiksmes secinām, ka šunts palielina strāvas mērapjomu nI reizes, ja šunta

pretestība (nI – 1) reizes mazāka par mērinstrumenta pretestību.

Izšķir individuālos un kalibrētos šuntus. Individuālos šuntus izmanto tikai tam

mērinstrumentam, kam tas ir graduēts. Kalibrētie šunti derīgi jebkuram mērinstrumentam, kura

nominālais sprieguma kritums (IArA) vienāds ar atzīmēto sprieguma kritumu uz šunta.

Voltmetra mērapjomu līdzstrāvas ķēdē paplašina ar papildpretestību RP, ko slēdz virknē

ar mērinstrumentu. Tā kā magnetoelektriskās sistēmas instrumenta pretestība ir tik maza, ka ar

mērinstrumentu tieši var mērīt tikai milivoltus,

tad līdzsprieguma voltmetros mērinstrumenta

spolītei vienmēr pieslēgta mēraparāta korpusā

ievietota papildpretestība. Tā kā strāva

voltmetra ķēdē

vai

un

tad, lai ar voltmetru, kura mērapjoms UV, varētu

mērīt spriegumu U, vajadzīga papildpretestība:

16

3.2. att. Voltmetra ar papildpretestību pieslēgšana

3.1. att. Ampērmetra ar šuntu pieslēgšana

Izmanto iekšējās (līdz 600 V – spriegumam) un ārējās papildpretestības, turklāt pēdējās ir

individuālās un kalibrētās.

Papildpretestības lieto arī elektromagnētiskās sistēmas voltmetriem maiņstrāvas ķēdēs

spriegumam līdz 500 V.

Periodiski mainīga lieluma efektīvās vērtības attiecību pret vidējo vērtību sauc par

mainīgā lieluma līknes formas koeficientu kf:

Sinusoidālai maiņstrāvai formas koeficients ir ,

kur Im – maiņstrāvas amplitūdas vērtība.


1. Voltmetra iekšējo pretestību (ja tā nav dota uz voltmetra skalas) var noteikt izmantojot Oma

likumu vai izmērot ar digitālo ommetru vai RCL mērītāju.

3.3. att. Mērinstrumenta iekšējās pretestības noteikšana, izmantojot Oma likumu

Saslēdz 3.3. att. doto shēmu un izdara trīs mērījumus pie dažādiem barošanas spriegumiem, tad

,

kur UV3 – digitālā voltmetra rādījums, V.

17

2. Aprēķināto voltmetra papildpretestību iestata ar pretestību magazīnu un pārbauda, ieslēdzot

ķēdē etalonvoltmetru PV 1, kā tas redzams 3.2. att.

3. Aprēķināto ampērmetra šunta pretestību pārbauda, to izmērot ar RCL mērītāju, un

ampērmetra rādījumus salīdzina ar etalona ampērmetra PA1 rādījumu 3.4. att. shēmā:

3.4. att. Šunta pārbaudes shēma

4. Pulsējošas līdzstrāvas formas koeficienta noteikšanai izmanto magnetoelektriskās un

elektromagnētiskās sistēmas ampērmetrus:

3.5. att. Shēma formas koeficienta noteikšanai

5. Sprieguma līknes U=ƒ(t) formu iegūst slodzes spriegumu pieslēdzot osciloskopam ( kā

parādīts ar bultiņām 3.5. att.).

18

Kontroljautājumi

1. Kādi voltmetra parametri nosaka tā papildpretestības izvēli?

2. No kā ir atkarīga ampērmetra šunta jauda?

3. Kāpēc ampērmetra šuntus lielām strāvām izgatavo no vairākiem paralēliem

vadītājiem?

4. Kādu pulsējošas strāvas vērtību mēra magnētoelektriskais un kādu

elektromagnētiskais ampērmetrs?

5. Kas ir formas koeficients un kāds tas ir maiņstrāvai?

19


Līdzstrāvas elektromagnēta pētīšana

Darba uzdevums

1. Uzzīmēt elektromagnēta skici un iezīmēt tajā magnētiskās plūsmas ceļus.

2. Uzņemt elektromagnēta vilces spēku F pie dažādām darba gaisa spraugām δ un trīs

spriegumiem: UN, 0,8UN, 0,5UN.

3. Uzzīmēt elektromagnēta vilces raksturlīknes F=ƒ(δ).

4. Izmērīt magnētisko indukciju darba gaisa spraugā un uzzīmēt Bδ=ƒ(U), Bδ=ƒ(δ).

5. Aprēķināt vilces raksturlīkni nominālam režīmam un salīdzināt ar eksperimentāli

iegūto.

6. Uzzīmēt elektromagnēta ekvivalento aizvietošanas shēmu.

7. Aprēķināt elektromagnēta MDS un tā radīto magnētisko plūsmu, ja magnētvads ir

nepiesatināts. Salīdzināt aprēķināto MDS ar spoles MDS (Iw).


1. Vilces spēku var aprēķināt, izmantojot vienkāršo Maksvela formulu:

kur - elektromagnēta pola šķērsgriezuma laukums (m2),

d – pola diametrs(m),

- gaisa magnētiskā caurlaidība;

2. Elektromagnēta MDS aprēķina, neņemot vērā magnētiskā potenciāla kritumu tēraudā

(ja serde ir nepiesātināta). Aprēķinā pieņem, ka izkliedes koeficients:

,

kur spoles radītā magnētiskā plūsma,

20

- magnētiskā plūsma darba gaisa spraugā,

- izkliedes plūsma.

Vispirms aprēķina magnētisko plūsmu darba gaisa spraugā: tad pilno plūsmu

. Ja, piemēram, ir dots U – veida elektromagnēts, kam ir divas darba gaisa spraugas,

tad vispirms aprēķina vienas gaisa spraugas magnētisko vadāmību:

un pēc tam summāro .

Elektromagnēta spoles radīto MDS aprēķina izmantojot Oma likumu magnētiskai ķēdei:

.

3. Salīdzinot reālo spoles MDS ar aprēķināto nosaka aprēķinā izdarīto pieņēmumu radīto kļūdu:

,

kur – un w – elektromagnēta spoles vijumu skaits.



Elektromagnēta vilces spēka mērīšanai izmanto laboratorijas dinamometru. Gaisa

spraugu δ fiksē ar nemagnētiska materiāla plāksnītēm.

Magnētisko indukciju mēra ar teslametru 5 vietās uz elektromagnēta pola virsmas

(virzoties pa tā diametru no ārmalas uz iekšmalu). Vilces spēka aprēķinā izmanto magnētiskās

indukcijas vidējo vērtību darba gaisa spraugai δ.

21

Elektromagnēta skicē jāparāda magnētiskās darba plūsmas un izkliedes plūsmu

ceļi.

1.1 tabula

Mērījumu rezultāti

UN= IN=δmm

F Bkg N mT T

0,8 UN= I=

0,5 UN= I=

Kontroljautājumi

1. Kā sauc elektromagnēta magnētvada kustīgo elementu un pārējās magnētvada

sastāvdaļas?

2. No kā ir atkarīgs elektromagnēta vilces spēks?

3. Kas jāmaina elektromagnēta konstrukcijā, lai palielinātu tā vilces spēku?

4. Kas ir elektromagnēta parazītiskā gaisa sprauga?

5. Kas ir izkliedes plūsma?

6. Kādi ir magnētiskās ķēdes pamatlikumi?

22


Vienfāzes maiņstrāvas ķēdes

Darba uzdevums

1. Noteikt vienfāzes maiņstrāvas ķēdes parametrus: U; I; P; Q; S; R; X; Z; cosφ;

šādās ķēdēs:

1.1. ar rezistoru,

1.2. ar spoli,

1.3. ar kondensatoru;

1.4. ar virknē slēgtu rezistoru un spoli,

1.5. ar virknē slēgtu rezistoru un kondensatoru,

1.6. ar virknē slēgtu rezistoru, spoli un kondensatoru,

2. Aprēķināt dotajiem patērētājiem cosφ.

3. Dotajām shēmām uzzīmēt strāvu un spriegumu vektoru diagrammas, pretestību un

jaudu trīsstūrus.


1. Maiņstrāvas ķēdēs ir trīs pretestības:

pilnā pretestība ;

aktīvā pretestība ; (1)

reaktīvā pretestība vai , kur .

2. Vienfāzes maiņstrāvas ķēdes raksturo trīs jaudas:

23

5.1. att. Pretestību trīsstūris 5.2. att. Jaudu trīsstūris

pilnā jauda , VA;

aktīvā jauda , ;

reaktīvā jauda , VAr; (2)

no kurienes

Ja ķēdē ir induktīvā un kapacitatīvā pretestība, tad un

jaudu trīsstūris 5.2. att.

3. Oma likums maiņstrāvas ķēdei: (3)

4. Strāvas un sprieguma vektoru diagramma R, L, C, virknes slēguma ķēdei:

;

;

; (4)

.


Izmantojot laboratorijā dotos mērinstrumentus, saslēgt eksperimenta shēmas atbilstoši

5.4. att. dotam zīmējumam.

4; 5; un 6 shēmās PV 2, PV 3 un PV 4 ir pārnēsājamais digitālais voltmetrs.

Mērījumus izdarīt pie trīs dažādiem spriegumiem.

Lai noteiktu atsevišķu virknē slēgto pretestību lielumu, var izmantot PV2, PV3 un PV4

rādījumus: , , un salīdzināt ar no aprēķinos iegūtajiem rezultātiem,

izmantojot formulas (1).

24

5.3. att. Vektoru diagramma RLC ķēdei

Kontroljautājumi1. Kādas ir jaudas S, P un Q mērvienības?

2. Kādos gadījumos strāvas vektors apsteidz sprieguma vektoru un kad atpaliek no tā?

3. Kāda ir cosφ optimālā vērtība? Kāpēc?

4. Kāpēc reaktīvās jaudas QL un QC ir ar pretējām zīmēm?

5. Paskaidrot situāciju, ja shēmā XL = XC?


25

1.

2.

3.

4.

5.

6.

5.4. att. Eksperimenta shēmas

Jaudas koeficients un tā uzlabošana

Darba uzdevums

1. Noteikt dotās ķēdes cosφ.

2. Aprēķināt nepieciešamo kondensatora kapacitāti C cosφ uzlabošanai līdz noteiktai

vērtībai ( pēc pasniedzēja norādījumiem).

3. Uzzīmēt vektoru diagrammas (pirms un pēc cosφ uzlabošanas).

4. Uzzīmēt jaudas trīsstūri (pirms un pēc cosφ uzlabošanas).


1. Cosφ dotai shēmai raksturo aktīvās jaudas attiecība pret pilno jaudu:

2. Strāvas vektoru diagrammu zīmē ievērojot, ka aktīvās strāvas vektors sakrīt ar sprieguma

vektoru, bet induktīvās strāvas vektors atpaliek no sprieguma par 900.

3. Cosφ palielinās, ja samazinās leņķis φ, t.i. ja samazina reaktīvās strāvas vektoru. Tā kā

kapacitatīvās strāvas vektors apsteidz sprieguma vektoru par 900, tad reaktīvā strāva: İX=

İL – İC .

4. Kapacitatīvo pretestību nosaka Oma likums Tā kā , tad

, F.


Saslēgt reostatu un spoli ar tērauda serdi paralēlā slēgumā (6.1. att.):

26


Uzņem mērinstrumentu rādījumus pie noteikta sprieguma (pēc pasniedzēja norādījuma)

un aprēķina cosφ. Tad uzzīmē strāvu vektoru diagrammu un saņem no pasniedzēja uzdevumu,

par cik jāuzlabo cosφ. Pēc tam aprēķina nepieciešamo kondensatora kapacitāti C. Pieslēdz

kondensatoru un uzņem mērinstrumentu rādījumus pie iepriekšējā sprieguma. Izdara vajadzīgos

aprēķinus uz uzzīmē diagrammas.

Kontroljautājumi

1. Ko saprot ar jēdzienu „cosφ uzlabošana”?

2. Kāpēc jāpalielina cosφ?

3. Kāpēc kondensatoru slēdz paralēli patērētājam?

4. Kas jāmaina, lai pa doto elektropārvades līniju pārvadītu lielāku jaudu?

5. Kādi patērētāji pazemina elektriskā tīkla cosφ?


Maiņstrāvas elektromagnēta pētīšana

Darba uzdevums

1. Uzņemt spoles strāvas atkarību no elektromagnēta gaisa spraugas , ja U =

const. (UN; 0,8 UN; 0,5 UN).

27

6.2. att. Strāvu vektoru diagramma, kur İ1,φ1 – strāva un leņķis φ pirms cosφ uzlabošanas,İ2,φ2 – strāva un leņķis φ pēc cosφ uzlabošanas.

2. Aprēķināt elektromagnēta darba un palaides strāvu.

3. Uzņemt vilces spēka atkarību no gaisa spraugas .

4. Aprēķināt elektromagnēta vilces spēku dažādām gaisa spraugām un salīdzināt ar

eksperimentā iegūto (pie UN).

5. Noteikt L, XL un cosφ atkarību no gaisa spraugas, ja U = const.

6. Pārrēķināt elektromagnēta spoli citam spriegumam.


1. Strāvu maiņstrāvas elektromagnēta spolē aprēķina izmantojot Oma likumu:

, A,

kur spoles induktīvā pretestība , bet - darba gaisa spraugu

magnētiskā vadāmība;

Kā 7.1 att. redzams, elektromagnētam ir trīs darba gaisa spraugas: vidējā, caur

kuru plūst visa spolē radītā magnētiskā plūsma un divas malējās – caur katru plūst /2.

Vidējās spraugas magnētiskā vadāmība

, H,

kur S1 – vidējā pola šķērsgriezuma laukums m2. Malējās gaisa spraugas magnētiskā

vadāmība: , H,

28 UN = 127 V, f = 50 Hz, w = 586, ПЭВ2 ø 0,8 mmR = 3,6 Ω, me = 0,9 kg

kur S2 – malējā pola šķērsgriezuma laukums. Ekvivalentā aizvietošanas shēmā (bez tērauda

pretestībām) 7.2. att. redzams, ka vidējās serdes vadāmība Λ1 slēgta virknē ar divām malējām

vadāmībām Λ2, kas slēgtas paralēli.

Tā kā , tad summārā magnētiskā vadāmība:

.

2. Elektromagnēta vilces spēku aprēķina, izmantojot Maksvela formulu:

kur spoles radītā magnētiskā plūsma:

29

7.1. att. Maiņstrāvas elektromagnēta ЭДО 7101УЗ skice

7.2. att. Maiņstrāvas elektromagnēta vienkāršota aizvietošanas shēma.

no kurienes:

kur S – pola šķērsgriezuma laukums, kas nosaka summāro magnētisko vadāmību, t.i.

3. Pārrēķinot elektromagnēta spoli citam spriegumam, tā vilces spēks nedrīkst mainīties.

Tāpēc jānodrošina, lai ; pie δmin; un strāvas blīvums spoles tinumā:

j1=j2.

No šiem noteikumiem seko, ka

un ; ;

Tā kā , kur - „vecās ” spoles vada šķērsgriezuma laukums;

tad un .


30

Tā kā maiņstrāvas elektromagnēta palaides strāva ir apmēram desmit reizes lielāka par

darba strāvu, tad ampērmetru un vatmetra strāvas spoli ķēdē ieslēdz caur strāvmaini TA1 (7.3.

att.). Darba gaisa spraugu fiksē ar nemagnētiska materiāla plāksnītēm un vilces spēku mēra ar

laboratorijas dinamometru.

Mērījumu rezultātus apkopo 7.1. tab., bet aprēķinātām raksturlīknēm , ,

, atskaitē dot vienu aprēķina piemēru, bet pārējos rezultātus apkopot tabulā

un attēlot grafiski.

7.1. tabula.

31


Mērījumu rezultāti:

UN= IN=I(PA 1) P(PW 1) F δi. C A i. C W kg N mm

0,8 UN= 0,8 IN=

0,5 UN= 0,5 IN=

7.2. tabula.

32

Aprēķinu rezultāti:

UN= IN=δmm

Fapr.N

L,H

X,Ω

cosφ

0,8UN= 0,8IN=

0,5UN= 0.5IN=

Kontroljautājumi

1. Kāpēc maiņstrāvas elektromagnētā magnētiskā plūsma .?

2. Kāpēc maiņstrāvas elektromagnēta spoles strāva ir atkarīga no darba gaisa spraugas

lieluma?

3. Kas notiks, ja maiņstrāvas elektromagnēta spoli bez magnētvada pieslēgs nominālam

spriegumam?

4. No kā ir atkarīgs maiņstrāvas elektromagnēta vilces spēks?

5. No kā ir atkarīga maiņstrāvas elektromagnēta spoles pretestība ?


33

Maiņstrāvas ķēžu nelineārie elementi

Darba uzdevums

1. Uzņemt droseles magnetizēšanas raksturlīkni

2. Uzņemt vadāmās piesātinājuma droseles regulēšanas raksturlīkni

Aprēķināt pastiprinājuma koeficientu.

3. Aprēķināt droseles induktīvo pretestību pie dažādām vadības strāvām un uzzīmēt

raksturlīkni


1. Magnētiskās plūsma radītais EDS

kur w – spoles, kurā inducējas EDS, vijumu skaits;

S – serdes šķērsgriezuma laukums, m2;

2. Magnētiskā lauka intensitāti H nosaka maiņstrāvas spoles MDS:

kur I1 – strāva slodzes ķēdē, A;

w1 – maiņstrāvas spoles vijumu skaits;

l – magnētiskās līnijas vidējais garums, m;

3. No droseles serdes magnētiskā stāvokļa ir atkarīga tās absolūtā magnētiskā caurlaidība

(8.1. att.). Ja ārējā magnētiskā lauka intensitāte pieaug no 0, tad serdes magnētiskā

caurlaidība pieaug no tās sākotnējās vērtības līdz maksimālai vērtībai. Sākoties serdes

piesātinājumam, μa strauji samazinās: vadāmās piesātinājuma droseles magnētiskā

piesātinājuma pakāpe ir atkarīga no vadības strāvas Ivad līdzstrāvas ķēdē. Jo lielāka Ivad, jo

lielāks serdes piesātinājums un jo mazāka serdes absolūtā magnētiskā caurlaidība μa.

34

Tā kā darba tinuma w1 induktīvā pretestība ir

tad, palielinot vadības strāvu Ivad, droseles induktīvā pretestība XL samazinās un strāva Isl

slodzes pretestībā palielinās.

4. Vadāmās piesātinājuma droseles jeb droseļveida magnētiskā pastiprinātāja pastiprinājuma

koeficents ir

kur ∆Isl – slodzes strāvas izmaiņa, ja vadības strāvu maina

par ∆Ivad.


1. Lai uzņemtu droseles magnetizēšanas līkni , izmanto tās vienu serdi (skat. 8.2.

att.). Tad, pieņemot, ka ,

, .

Serdes piesātinājumu panāk mainot ieejas spriegumu līdz strauji pieaug I1, bet U2 tālāk

mainās ļoti maz. U2

mērīšanai izmanto digitālo

voltmetru.

35

8.1. att. Droseles serdes magnetizēšanas raksturlīkne B=ƒ(H) un magnētiskās

caurlaidības izmaiņa μa=ƒ(H).

2. Vadāmās piesātinājuma droseles regulēšanas raksturlīknes uzņemšanai

izmanto 8.3. att. doto shēmu. Raksturlīkni uzņem pie U1 = const.

3. Lai noteiktu droseles induktīvo pretestību, izmanto 8.3. att. parādītajā shēmā ieslēgto

mērinstrumentu rādījumus:

36

8.2 att. Magnetizēšanas raksturlīknes uzņemšana

8.3. att. Induktivitātes regulēšana ar līdzstrāvas uzmagnetizēšanu

Kontroljautājumi

1. No kā atkarīga droseles serdes magnētiskā indukcija?

2. Kāpēc, palielinot strāvu droseles vadības ķēdē, pieaug strāva slodzes ķēdē, kur

U1= const.?

3. No kā ir atkarīga vadāmās piesātinājuma droseles induktīvā pretestība?

4. Kā var regulēt maiņstrāvas droseles induktīvo pretestību?

5. Kāpēc vadāmo piesātinājuma droseli sauc arī par magnētisko pastiprinātāju?


Trīsfāžu zvaigznes slēgums ar aktīvu slodzi

Darba uzdevums

Izdarīt mērījumus un uzzīmēt vektoru diagrammas:

1. simetriskai slodzei ar ieslēgtu neitrāli;

2. simetriskai slodzei ar atslēgtu neitrāli;

3. nesimetriskai slodzei ar ieslēgtu neitrāli;

4. nesimetriskai slodzei ar atslēgtu neitrāli;

5. ar pārtrauktu vienu fāzi un ieslēgtu neitrāli;

6. ar pārtrauktu vienu fāzi un atslēgtu neitrāli.


1. Tā kā zvaigznes slēgumā līnijas vads un patērētāja fāze savienoti virknē, tad līnijas strāva

vienāda ar fāzes strāvu:

.

2. Saskaņā ar pirmo Kirhofa likumu patērētāja nullpunktam, nullvada strāva I0 vienāda ar

līnijas(fāžu) strāvu ģeometrisko summu:

İ0 = İA + İB + İC .

Simetriskai slodzei I0 = 0, bet pieaugot slodzes nesimetrijai, pieaug I0 :

37

3. Zvaigznes slēgumā līnijas spriegums ir reizes lielāks par fāzes spriegumu:

jo līnijas spriegums ir vienāds ar divu attiecīgo fāžu spriegumu ģeometrisko summu:

ŮAB = ŮA – ŮB,

ŮBC = ŮB – ŮC,

ŮCA = ŮC - ŮA.

4. Ja slodze nesimetriska, tad nullvada strāva İ0>0 un arī sprieguma kritums nullvadā

ΔU0=I0Z0>0. Spriegums U0 sasniedz maksimālo vērtību tad , kad nullvads ir pārtraukts. Ja

U0 > 0, nullpunkts nobīdās un tiek izjaukta fāžu spriegumu simetrija, t.i., patērētāja fāžu

spriegumiem ir dažādas skaitliskās vērtības un dažādi fāžu nobīdes leņķi starp tiem:


38

9.3. att. Sprieguma vektoru diagramma nesimetriskai slodzei bez nullvada

Simetrisku aktīvu slodzi veido ar trim vienādas jaudas kvēlspuldzēm zvaigznes slēgumā

(9.1. att.).

Fāžu strāvu, spriegumu un jaudu mērīšanai izmanto laboratorijas mēriekārtu K505, kurā

ar pārslēgu pārslēdz mērinstrumentus no vienas fāzes uz citu. Līniju spriegumu mērīšanai

izmanto atsevišķu voltmetru PV 3.

Nesimetrisku slodzi veido ar dažādas jaudas kvēlspuldzēm.

Eksperimenta rezultātus apkopo 9.1. tabulā.

Kontroljautājumi

1. Kad zvaigznes slēgumā lieto trīsvadu sistēmu?

2. Kad zvaigznes slēgumā lieto četrvadu sistēmu?

3. Kā nullvada pārtraukšanu pie nesimetriskas slodzes izjutīs mazākās jaudas patērētājs?

4. Kā nullvada pārtraukšanu pie nesimetriskas slodzes izjutīs lielākās jaudas patērētājs?

5. Kad nullvada strāva būs lielāka par fāzes strāvu?

39


U0(

PV

2)

WC

i.

I 0(P

A2)

AC

i.

UC

A(P

V3

VC

i.

UC

0(P

V1)

VC

i.

PC(P

W1)

WC

i.

I C(P

A1)

AC

i.

UB

C(P

V3)

UC

i.

UB

0(P

V1)

UC

i.

PB(P

W1)

WC

i.

I B(P

A1)

AC

i.

UA

B(P

V3)

VC

i.

UA

0(P

V1)

VC

i.

PA(P

W1)

WC

i.

I A(P

A1)

AC

i.

40

Mēr

ijum

u re

zult

āti.


Trīsfāžu zvaigznes slēgums ar jauktu slodzi

41

Mēr

ījum

u re

zult

āti

9.1.

tabu

la.

Darba uzdevums

Izdarīt mērījumus un uzzīmēt vektoru diagrammas:

1. ar nesimetrisku slodzi un ieslēgtu nullvadu;

2. ar nesimetrisku slodzi un atslēgtu nullvadu;

3. ar pārtrauktu vienu fāzi un ieslēgtu nullvadu;

4. ar pārtrauktu vienu fāzi un atslēgtu nullvadu.


1. Tā kā līnijas vads un patērētāja fāze savienoti virknē, tad zvaigznes slēgumā līnijas strāva

vienāda ar fāzes strāvu:

2. Saskaņā ar pirmo Kirhofa likumu patērētāja nullpunktam, nullvada strāva I0 vienāda ar

līnijas (fāžu) strāvu ģeometrisko summu:

İ0 = İA + İB + İC .

3. Simetriskai slodzei un nesimetriskai slodzei ar ieslēgtu nullvadu saglabājas sprieguma

simetrija un ir spēkā sakarība:

Ja slodze nesimetriska, tad nullvada strāva un

patērētāja fāžu spriegumi ŮA, ŮB, ŮC nav attiecīgi vienādi

ar EDS avota fāžu spriegumiem ŮA’, ŮB’, ŮC’, jo nullvada

pretestībā Z0 ir sprieguma kritums Ů0 = İ0Z0. Spriegums ΔŮ0

rada vektoru diagrammā nullpunkta nobīdi (10.1. att.) kas

iegūst maksimālo vērtību tad, kad nullvada nav, t.i., kad

Z0=∞. Ja , fāžu spriegumi kļūst nesimetriski, t.i.,

tiem ir dažādas skaitliskās vērtības un dažādi fāžu nobīdes

leņķi starp tiem.


1. Eksperimentā izmanto 10.2. att. doto shēmu:

42

Voltmetru PV 3 izmanto līniju spriegumu mērīšanai, bet PA 1, PW 1 PV 1 – fāžu

parametru mērīšanai.

2. Zīmējot strāvu vektoru diagrammas uz spriegumu diagrammām, jāņem vērā leņķa φ

virziens induktīvai un kapacitatīvai slodzei.

3. Eksperimenta rezultātu apkopošanai ieteicams izmantot 10.1. tabulu.

Kontroljautājumi

1. Kāpēc nesimetriskai slodzei zvaigznes slēgumā vajadzīgs nullvads?

2. Ja nesimetriskai slodzei zvaigznes slēgumā fāžu strāvu skaitliskās vērtības ir

vienādas, vai tad ir vajadzīgs nullvads?

3. Kad nesimetriskai slodzei pārtraukts nullvads, kā to izjutīs patērētāji?

4. Ja slodze shēmā ar nullvadu ir tikai divās fāzēs, kā tas atsauksies uz patērētāju?

43

10.2. att. Trīsfāžu zvaigznes slēguma ar jauktu slodzi pētīšanas shēma

U0(

PV

2)

WC

i.

I 0(P

A2)

AC

i.

UC

A(P

V3

VC

i.

UC

0(P

V1)

VC

i.

PC(P

W1)

WC

i.

I C(P

A1)

AC

i.

UB

C(P

V3)

UC

i.

UB

0(P

V1)

UC

i.

PB(P

W1)

WC

i.

I B(P

A1)

AC

i.

UA

B(P

V3)

VC

i.

UA

0(P

V1)

VC

i.

PA(P

W1)

WC

i.

I A(P

A1)

AC

i.44

10.1

. tab

ula.

Mēr

ījum

u re

zult

āti


Trīsfāžu trīsstūra slēgums ar aktīvu slodzi

Darba uzdevums

1. Saslēgt dotos patērētājus pēc pievienotās shēmas (11.2. att.).

2. Izdarīt mērījumus un uzzīmēt vektoru diagrammas:

2.2. simetriskai aktīvai slodzei, izmantojot pilnu shēmu;

2.3. nesimetriskai aktīvai slodzei, izmantojot pilnu shēmu;

2.4. nesimetriskai aktīvai slodzei ar atslēgtu līniju;

2.5. nesimetriskai aktīvai slodzei ar pārtrauktu fāzi.

3. Pārbaudīt jaudu bilanci.


1. Trīsstūra slēgumā līnijas un fāžu spriegumi ir vienādi, jo patērētāja katra fāze ieslēgta

starp diviem līnijas vadiem:

,

bet līniju un fāžu strāvas ir atšķirīgas:

,

jo līnijas strāva vienāda ar līnijai pievienoto fāžu strāvu ģeometrisko starpību (skat . 11.1

att.)

2. Ja slodze simetriska, tad fāžu strāvu vektori veido simetrisku zvaigzni. Arī līnijas strāvas

ir skaitliski vienādas un to vektori veido simetrisku zvaigzni, kas pagriezta par 300 pret

fāžu strāvu zvaigzni pulksteņa rādītāja kustības virzienā, kā tas redzams 11.1 att.

3. Divu vatmetru metode jaudas mērīšanai trīsfāžu ķēdēs ir ļoti populāra, jo izmantojama

patērētāju zvaigznes un trīsstūra slēgumiem, simetriskai un nesimetriskai slodzei.

45

Trīsfāžu ķēdes kopējās aktīvās jaudas efektīvā vērtība P ir patērētāju aktīvo jaudu

vērtību summa:

Tā kā trīsstūra slēgumā un aktīvai slodzei cosφ =1, tad

,

bet līnijas strāvu ģeometriskā summa ir vienāda ar nulli:

vai un

tāpēc

.


46

11.1. att. Vektoru diagramma simetriskai slodzei trīsstūra slēgumā

1. Eksperimenta veikšanai saslēdz 11.2. att. doto shēmu, par slodzi izmantojot laboratorijas

reostatus.

2. Rezultātus apkopo 11.1 tabulā.

3. Trīsfāžu jaudas mērīšanai izmanto arī divu vatmetru metodi. PW 1 un PW2 ieslēdz

atbilstoši 11.2. att. parādītai shēmai. Tad algebriskā summa:

.

Jaudas bilances pārbaude:

.

4. Zīmējot vektoru diagrammas, jāpārbauda vai līniju strāvas ir vienādas ar līnijai

pievienoto fāžu strāvu ģeometrisko summu, t.i.

İA = İAB – İCA,

İB = İBC – İAB,

İC = İCA – İBC.

5. Vektoru diagrammās jāpārbauda, vai līnijas strāvu ģeometriskā summa ir vienāda ar

nulli, t.i.

İA + İB + İC = 0.

47

11.2. att. Trīsfāžu trīsstūra slēgums ar aktīvo slodzi

U0(

PV

2)

WC

i.

I 0(P

A2)

AC

i.

UC

A(P

V3

VC

i.

UC

0(P

V1)

VC

i.

PC(P

W1)

WC

i.

I C(P

A1)

AC

i.

UB

C(P

V3)

UC

i.

UB

0(P

V1)

UC

i.

PB(P

W1)

WC

i.

I B(P

A1)

AC

i.

UA

B(P

V3)

VC

i.

UA

0(P

V1)

VC

i.

PA(P

W1)

WC

i.

I A(P

A1)

AC

i.

48

11.1

. tab

ula.

Mēr

ījum

u re

zult

āti

Kontroljautājumi

1. Ar ko trīsfāžu trīsstūra slēgums atšķiras no zvaigznes slēguma?

2. Kas mainīsies patērētājā, ja to no zvaigznes slēguma pārslēgs trīsstūra slēgumā

nemainot barošanas spriegumu?

3. Kā mēra trīsfāžu patērētāja jaudu?

4. Kā nesimetriskai slodzei, zinot fāžu strāvas var noteikt līnijas strāvu?

5. Kā simetriskai slodzei, zinot fāžu strāvas, nosaka līnijas strāvu?

49


Trīsfāžu trīsstūra slēgums ar nesimetrisku jauktu slodzi

Darba uzdevums

1. Izdarīt mērījumus un uzzīmēt vektoru diagrammas:

1.1. nesimetriskai jauktai slodzei, izmantojot pilnu shēmu;

1.2. nesimetriskai jauktai slodzei ar vienu atslēgtu līniju;

1.3. nesimetriskai jauktai slodzei ar pārtraukumu vienā fāzē.

2. Pārbaudīt jaudu bilanci.


1. Trīsstūra slēgumā un , jo

İA = İAB – İCA,

İB = İBC – İAB,

İC = İCA – İBC.

2. Trīsstūra slēgumā kā simetriskai, tā nesimetriskai slodzei līnijas strāvu ģeometriskā

summa vienāda ar nulli:

İA + İB + İC = 0.

3. Kapacitatīvas slodzes strāva apsteidz spriegumu par leņķi φ. Induktīvas slodzes strāva

atpaliek no sprieguma par leņķi φ.

4. Mērot trīsfāžu ķēdes jaudu ar divu vatmetru metodi un trīs vatmetriem, iegūst vienādu

rezultātu:

50


Saslēgt 12.1. att. doto shēmu, izmantojot pasniedzēja dotos patērētājus.


Mērījumus veikt barošanas spriegumam 110÷127 V un apkopot 12.1. tabulā.

Kontroljautājumi

1. Kā mēra trīsfāžu sistēmas jaudu nesimetriskai slodzei?

2. Kas mainās trīsfāžu trīsstūra slēgumā, ja ir pārtraukta viena fāze?

3. Kas mainās trīsfāžu trīsstūra slēgumā, ja ir pārtraukta viena līnija?

4. Kā sadalās spriegumi pa fāzēm, ja ir nesimetriska slodze?

51

U0(

PV

2)

WC

i.

I 0(P

A2)

AC

i.

UC

A(P

V3

VC

i.

UC

0(P

V1)

VC

i.

PC(P

W1)

WC

i.

I C(P

A1)

AC

i.

UB

C(P

V3)

UC

i.

UB

0(P

V1)

UC

i.

PB(P

W1)

WC

i.

I B(P

A1)

AC

i.

UA

B(P

V3)

VC

i.

UA

0(P

V1)

VC

i.

PA(P

W1)

WC

i.

I A(P

A1)

AC

i.

52

Mēr

ījum

u re

zult

āti

12.1

. tab

ula.


Pārejas procesu pētīšana

Darba uzdevums

1. Uzņemt pārejas procesu oscilogrammas un RC ķēdei:

1.1. uzlādējot kondensatoru;

1.2. izlādējot kondensatoru;

ja R = 10 kΩ un C = 10 μF.

2. Uzņemt pārejas procesa oscilogrammu RL ķēdei (spolei) to ieslēdzot.

3. Noteikt spoles R un L vērtības.

4. Aprēķināt doto ķēžu laika konstantes T.

5. Aprēķināt teorētiskās pārejas procesa līknes, ja tsāk = 0.


Elektriskās ķēdes pāreju no viena stacionāra režīma citā stacionārā režīmā sauc par

pārejas procesu. To novēro, ja elektrisko ķēdi pievieno vai atvieno no sprieguma, vai maina

ķēdes parametrus R, L, C.

Pārejas procesa laiku raksturo ķēdes laika konstante T. R – C ķēdē tā ir

, s.

R – L ķēdē:

, s.

Pārejas procesi notiek pēc eksponentes likuma :

kondensatora uzlāde , ;

kondensatora izlāde , ;

elektromagnēta spoles pieslēgšana ,

53

elektromagnēta spoles atslēgšana .

Piemēram, 13.1. att. parādīta strāvas izmaiņa R – L ķēdē, pieslēdzot to līdzspriegumam.

Laika konstanti var noteikt arī grafiski, ja strāvas

līknei, kas krusto 0, velk pieskari līdz tā krusto

stacionārās strāvas I taisni punktā B. Var pierādīt, ka

AB=T/1/.


Pārejas procesu uzņemšanai R – C ķēdē izmanto 13.2. att. doto shēmu.

Lai uzņemtu kondensatora uzlādes pārejas procesu, slēdzi S2 ieslēdz stāvoklī 1. uzņem,

pieslēdzot kondensatora spailes osciogrāfam, bet uzņem, ja sprieguma kritumu uz R1

54

13.1. att. Pārejas process i=ƒ(t) pieslēdzot spoli spriegumam

13.2. att. Darba shēma

pieslēdz osciogrāfam. Lai uzņemtu izlādes procesu, slēdzi S2 pārslēdz stāvoklī 2.

uzņem, ja sprieguma kritumu uz R2 pieslēdz osciogrāfam.

Kontroljautājumi

1. Kāpēc pārejas process nenotiek lēcienveidīgi?

2. No kā ir atkarīgs pārejas procesa laiks?

3. Kas ir laika konstante T?

4. Kā mainās pārejas process, ja ķēdē palielina aktīvo pretestību?

5. Ar ko atšķiras kondensatora izlādes strāva no uzlādes strāvas?

55

3. ELEKTRISKIE APARĀTI


Elektrodinamiskie spēki elektriskajos aparātos

Darba uzdevums

1. Noteikt elektrodinamiskā spēka Fed skaitlisko vērtību un virzienu starpreleja kontaktu

turētāja plāksnīšu sistēmā.

2. Izdarīt nepieciešamos mērījumus, lai aprēķinātu elektrodinamisko spēku, kas darbojas

uz kontaktplāksnītēm.

3. Noteikt aksiālā elektrodinamiskā spēka virzienu un skaitlisko vērtību spoļu sistēmā

atkarībā no līdzstrāvas impulsa vērtības, spoļu attāluma x un slēguma shēmas.

4. Attēlot grafiski Fed=ƒ(I), Fed=ƒ(x).

5. Noteikt elektrodinamiskā spēka skaitlisko vērtību, kas iedarbojas uz spoli

feromagnētiska ķermeņa tuvumā, atkarībā no attāluma līdz tam (Fed=ƒ(l)).


Ja vadītājs, pa kuru plūst strāva, atrodas magnētiskajā laukā, tad uz to iedarbojas

elektrodinamiskais spēks, kura virzienu var noteikt pēc kreisās rokas likuma un aprēķināt,

izmantojot Ampēra likumu:

, N,

kur B – magnētiskā lauka indukcija, T,

I – strāva vadītājā, A,

l – vadītāja garums, m,

β – indukcijas vektora leņķis attiecībā pret vadītāja ass līniju.

Ja ir vairāki paralēli vadi, pa kuriem plūst strāva, tad notiek to radīto magnētisko lauku un

strāvu savstarpējā iedarbība:

56

Taisniem paralēliem vadiem ar garumu l un attālumu x elektrodinamisko spēku aprēķina

pēc formulas:

, N.


1. Elektrodinamisko spēku uz starpreleja kontaktiem Fed nosaka momentā, kad tas kļūst lielāks

par kontaktu spiediena spēku Fk, t.i., kad, pieslēdzot strāvas impulsu, starp noslēgtiem

kontaktiem parādās dzirkstele (Fed ≈ Fk). Kontaktu spiedienu izmēra ar sviras dinamometru.

2. Lai eksperimentos iegūtu pietiekoši lielu strāvas impulsu, izmanto 1.2. att. doto laboratorijas

iekārtu. Strāvas impulsu iegūst, izmantojot kondensatorā C1 uzkrāto enerģiju.

3. Lai izmērītu elektrodinamisko spēku, kas darbojas starp spolēm L1 un L2, tad tās ievieto

speciālā statīvā un piespiež ar nospriegotu dinamometru (Fdin). Pakāpeniski palielinot ieejas

spriegumu un, izlādējot kondensatoru, atrod sprieguma vērtību, pie kuras elektrodinamiskais

spēks ir nedaudz lielāks par spiediena spēku (Fed≈ Fdin+G, kur G – vienas spoles masa).

Augšējā spole tad īslaicīgi atraujas no apakšējās, ko fiksē indikatora lampiņa. Zinot izlādes

ķēdes pretestību, aprēķina strāvu.

4. Spoļu parametrus un mērķēžu pretestības darba sākumā dod pasniedzējs.

57

1.1. att. Elektrodnamiskie spēki paralēlos vadītājos; a – ja strāvas virzieni ir dažādi, b – ja strāvas virzieni vienādi.


RT – regulējams taisngriezis,

VB – tiristora vadības bloks,

SB 1 – vadības poga, kuru nospiežot notiek kondensatora izlāde caur slodzi L1 un L2.

Kontroljautājumi

1. Kāds ir elektrodinamisko spēku rašanās fizikālais pamatojums?

2. Kādos elektrisko aparātu konstrukcijas elementos var rasties elektrodinamiskie spēki?

3. Kur elektriskajos aparātos izmanto elektrodinamisko spēku darbību?

4. Kad un kur elektrodinamiskie spēki varētu kļūt bīstami?

5. No kā ir atkarīgs elektrodinamiskā spēka lielums?

58


Līdzstrāvas elektromagnētiskie releji

Darba uzdevums

1. Iepazīties ar releja konstrukciju.

2. Uzņemt un attēlot grafiski raksturlīknes Ino, Uno, Iat, Uat, kat = ƒ(Fpr), kur Fpr –

pretdarbojošās atsperes priekšspiediena spēks, N.

3. Uzņemt un attēlot grafiski raksturlīknes Ino, Iat,kat = ƒ(δ), kur δ – elektromagnēta

darba gaisa sprauga.

4. Uzņemt un attēlot grafiski raksturlīknes tno, tat = ƒ(I).

5. Aprēķināt releju raksturojošos lielumus un uzzīmēt releja vadības raksturlīkni.

6. Noteikt kontaktu nominālo strāvu, ja ir zināms kontakta materiāls un izmēri.


1. Relejs ir aparāts, kam, laideni mainot vadības (ieejas) parametru x, notiek lēcienveidīga

vadāmā (izejas) parametra y izmaiņa:

2.1. att. Releja vadības

raksturlīkne

2. Elektromagnētisko releju galvenie parametri:

nostrādes parametrs Xno (Ino, Uno) – vadības (ieejas) parametra minimālā vērtība, pie

kuras relejs nostrādā;

atgriezes parametrs Xat (Uat, Iat) – vadības (ieejas) parametra maksimālā vērtība, pie

kuras releja kustīgās daļas atgriežas izejas stāvoklī;

59

releja nominālais spriegums UN un nominālā strāva IN – atbilst standartizētai

spriegumu un strāvu rindai;

atgriezes koeficients:

rezerves koeficients:

vadības koeficients:

kur Pkont – vadāmās (izejas) ķēdes jauda,

Psp – vadības (ieejas) ķēdes, t.i. elektromagnēta spoles jauda.


1. Pārbaudot releju, nostrādes un atgriezes spriegums un strāva jānosaka ne mazāk kā trīs

mērījumu rezultātā.

2. Pretdarbojošās atsperes priekšspiediena spēku nosaka, izmantojot atsperes graduēšanas

raksturlīkni Fpr=ƒ(l), kur l – atsperes garums.

3. Nosakot Ino = ƒ(δ), sākotnējo gaisa spraugu regulē ar atbalsta skrūvi.

4. Nosakot Iat = ƒ(δ), paliekošo gaisa spraugu regulē ar nemagnētiska materiāla starplikām.

5. Nostrādes un atgriezes laiku mēra ar elektrisko vai elektronisko hronometru (skat. 2.2.

att. un 3.1. att.)

60

6. Kontaktu nominālo strāvu Ik var noteikt izmantojot tabulas datus:

2.1. tabula

Releju kontaktu parametri

Ik, A Kontakta diametrs, mm Kontakta augstums, mm

līdz 2 1 – 2 0,1 – 1,0

2 – 5 2 – 4 0,6 – 1,2

5 – 10 3 – 5 0,8 – 1,6

10 – 20 5 – 8 1,0 – 2,0

20 – 40 6 – 12 1,2 – 2,2

Kontroljautājumi

1. Kā relejam regulē Fpr?

2. Kāpēc izmainot Fpr mainās Ino, Uno, Iat, Uat?

3. Kāpēc izmainot δ mainās Ino, Iat?

4. Kā var regulēt releja nostrādes parametrus?

5. No kā ir atkarīga kat un kā tas raksturo releju?

6. Ar ko atšķiras strāvas relejs no sprieguma releja?

7. Kas ir starprelejs?

61

2.2. att. Līdzstrāvas releja K1 nostrādes (a) un atgriezes (b) laika mērīšana ar elektrisko hronometru. S1 - pārslēdzis


Laika releji

Darba uzdevums

1. Iepazīties ar doto releju konstrukcijām un darbības principiem.

2. Noteikt strapreleja parametru tno un tat atkarību no īsslēgto gredzenu skaita n

magnētiskajā ķēdē. Attēlot grafiski tno, tat = ƒ(n).

3. Pārbaudīt elektromagnētiskā laika releja laikiztures precizitāti.

4. Noteikt elektroniskā laika releja laikiztures atkarību no RC kontūra parametriem.

Attēlot grafiski tno = ƒ(R)C.

5. Noteikt pneimatiskā laika releja laikiztures regulēšanas robežas, salīdzināt ar kataloga

datiem.

6. Uzzīmēt dotā laika releja skici vai struktūrshēmu, lai parādītu laikiztures darbību.


Releja laikizture – laika intervāls no vadības signāla ieslēgšanas/atslēgšanas momenta

līdz realizējamās funkcijas izpildes momentam.

Releja nostrādes un atgriezes elektrisko laikizturi panāk, pagarinot pārejas procesu

vadības ķēdē, t.i. ieslēdzot tajā RC kontūru ( ) vai bremzējot magnētiskās plūsmas

izmaiņas ātrumu ar īsi slēgtiem gredzeniem vai vijumiem. Mehānisko laikizturi panāk izmantojot

pulksteņa mehānismu, ko iedarbina elektromagnēts.

Termorelejos laikizturi panāk izmantojot bimetāla plāksnītes silšanas inerci. Ņemot vērā

bimetāla plāksnītes laideno izliekšanos, kontaktu acumirklīgu pārslēgšanos kritiskajā momentā

realizē ar speciālu sviru sistēmu.

Releja laikaiztures iestatījums tN – uzdotā laikizture, kas relejam jārealizē.


1. Laikiztures mērīšanai izmanto elektrisko (2.2. att.) vai elektronisko (3.1. att.) hronometru.

62

2. Laikiztures precizitāti nosaka mērīšanas rezultātu izkliede. Tās noteikšanai veic 5 mērījumus

vienam iestatījumam vienādos apstākļos un aprēķina relatīvo kļūdu:

,

kur .

3. Elektroniskā laika releja shēma atrodas laboratorijā.

Kontroljautājumi

1. Kāpēc īsslēgtie gredzeni atšķirīgi iespaido tno un tat?

2. Kā dažādu sistēmu laika releju laikizturi iespaido barošanas sprieguma izmaiņas?

3. Kādus laika relejus izdevīgāk lietot lielām izturēm, kādus - mazām?

4. Kā var regulēt laikizturi dažādiem laika relejiem?

5. Kuri laika releji nodrošina vislielāko precizitāti?

63

3.1. att Shēma laikiztures mērīšanai ar

elektronisko hronometru Ф 209


Līdzstrāvas elektromagnētiskie kontaktori

Darba uzdevums

1. Iepazīties ar dotajiem kontaktoriem, noskaidrot atsevišķu mezglu darbību, noteikt

kontaktu papildgājienu.

2. Noteikt dotā kontaktora atgriezes koeficientu:

aukstai kontaktora spolei,

sasilušai kontaktora spolei.

3. Uzņemt kontaktora mehānisko raksturlīkni .

4. Uzņemt kontaktora vilces raksturlīkni .

5. Uzņemt magnētiskās indukcijas sadalījumu kontaktora elektromagnētiskā darbinātaja

darba gaisa spraugā, kad δ=δmax.

6. Uzzīmēt vienā koordinātu sistēmā mehānisko un vilces raksturlīkni.

7. Aprēķināt vilces raksturlīkni un salīdzināta ar eksperimentāli uzņemto.

8. Pārrēķināt dotā kontaktora spoli citam spiegumam.


Kontaktors ir divpozīciju distancvadāms komutācijas aparāts, kura kontaktu stāvokļa

maiņu realizē darbinātājs (elektromagnēts). Kontaktors ir viens no galvenajiem automatizētās

elektropiedziņas ķēžu elementiem. Kontaktora darbību raksturo mehāniskā un vilces

raksturlīkne:

Mehānisko raksturlīkni veido visu pretdarbojošos mehānisko

spēku summa Fm atkarībā no enkura gājiena δ:

,

kur Fa – atslēdzošās atsperes spēks,

Fk – kontaktatsperes spēks,

Fk1 – papildkontaktu atsperes spēks.

64

Lai saskaitītu atsperu radītos spēkus (kontaktoram ar pagriežamu enkuru), tie jāreducē uz

serdes asi saglabājot griezes momentu. To veic, izmantojot

kontaktora kinemātisko shēmu:

; ; ,

kur Fa’, Fk’, Fk1’ – izmērītais atsperes spēks.

Lai kontaktors normāli strādātu, vilces raksturlīknei jābūt virs mehāniskās raksturlīknes

visos tās punktos. Elektromagnētam ar nepiesātinātu magnētvadu vilces spēku atkarībā no darba

gaisa spraugas lieluma aprēķina pēc formulas, kas iegūta no enerģijas bilances vienādojuma. Ja

neņem vērā magnētiskā lauka izklīdumus darba gaisa spraugā, tad

kur (Iw) – elektromagnēta spoles MDS, A;

μ0 – gaisa magnētiskā caurlaidība ( );

S – elektromagnēta pola šķērsgriezuma laukums, m2;

δ – darba gaisa spraugas vidējais lielums, m.

Precīzāk vilces spēku var aprēķināt, ja izmēra magnētisko indukciju B katram darba gaisa

spraugas lielumam:

kur B – vidējā magnētiskās indukcijas vērtība darba gaisa spraugā, T.

65

4.1. att. Kontaktora mehāniskā Fm =f(δ) un vilces Fe=f(δ) raksturlīkne

4.2. att. Kontaktora atsperu novietojums attiecībā pret griezes asi; f – kontaktu paildgājiens

Tā kā elektromagnētus ražo sērijās (dažādiem nomināliem spriegumiem), tad tie atšķiras

tikai ar elektromagnēta spolēm. Praksē bieži nākas pārrēķināt spoles no viena sprieguma (U1)

citam (U2). Šajā gadījumā nedrīkst mainīties vilces spēks. Tāpēc

,

kur I1w1 – spoles MDS spriegumam U1,

I2w2 – spoles MDS spriegumam U2.

No šejienes aprēķina spoles vada diametru

,

vijumu skaitu

,

spoles aktīvo pretestību

spoles patērēto jaudu

kur ko1, ko2 – „vecās” un „jaunās” slodzes aizpildījuma koeficienti /2./ – P.7.4. tabula.


1. Uzņemot Uno un it sevišķi Uat, sprieguma regulēšana jāveic lēni ( lai magnētiskā

sistēma paspētu atmagnetizēties).

2. Mehāniskās raksturlīknes uzņemšanai laboratorijā ir atsperu graduēšanas

raksturlīknes F=ƒ(l), kur l – atsperes garums.

3. Mehānisko raksturlīkni uzņem no barošanas atslēgtam kontaktoram. Darba gaisa

spraugas lielumu regulē ar speciālu skrūvi vai balstu un izmēra ar starplikām. Pie

katras gaisa spraugas izmēra atsperu garumus un no grafika nosaka tam atbilstošo

spēku. Mērījumus ieteicams izdarīt pie gaisa spraugām, kad saslēdzas vai atslēdzas

kontakti.

4. Vilces raksturlīknes uzņemšanai darba gaisa spraugu regulē ar nemagnētiska

materiāla plāksnītēm. Tad pieslēdz nominālo spriegumu un ar dinamometru velk

enkuru līdz plāksnīti var brīvi izvilkt. Šajā momentā dinamometrs uzrāda uz enkura

darbojošos summāro spēku

66

.

Tātad, lai iegūt vilces raksturlīkni ( ), grafikā izmērītais spēks jāsummē ar

mehānisko spēku pie katras gaisa spraugas, jo .

5. Magnētisko indukciju mēra ar teslametru stāvoklī, kad kontaktora spolei pieslēgts

nominālais spriegums un enkurs nofiksēts ar nemagnētiskām plāksnītēm, atstājot

darba gaisa spraugu brīvu.

Kontroljautājumi

1. No kādiem konstruktīviem mezgliem sastāv līdzstrāvas kontaktors?

2. Kādas lokdzēses kameras ir līdzstrāvas kontaktoriem?

3. Kāpēc zem enkura piestiprināta plāna nemagnētiska materiāla plāksnīte?

4. Kā var palielināt esošā kontaktora vilces spēku?

5. Kāpēc vajadzīgs kontaktu papildgājiens?

67


Maiņstrāvas kontaktori un magnētiskie palaidēji

Darba uzdevums

1. Iepazīties ar doto kontaktoru konstrukciju, noskaidrot to atšķirības no līdzstrāvas

kontaktoriem.

2. Uzņemt kontaktoram Uno, Uat, kat. Salīdzināt ar katalogā dotajiem datiem. Noskaidrot

regulēšanas iespējas.

3. Uzņemt elektromagnēta spoles strāvas atkarību no darba gaisa spraugas lieluma: I=ƒ(δ).

4. Izmērīt kontaktora magnētiskās sistēmas ģeometriskos izmērus, uzņemt spoles

parametrus.

5. Ieslēgt magnētisko palaidēju elektriskajā ķēdē un pārbaudīt tā darbību.

6. Ieslēgt regulējamo „mīksto” palaidēju elektrodzinēja ķēdē un salīdzināt tā darbību ar

klasisko magnētisko palaidēju.


1. Magnētiskais palaidējs, kura galvenā sastāvdaļa ir trīspolīgs vai četrpolīgs maiņstrāvas

kontaktors, paredzēts mazas un vidējas jaudas elektrodzinēju distancvadībai un

aizsardzībai no pārslodzes un barošanas sprieguma pazemināšanās. Aizsardzībai no

pārslodzēm visbiežāk lieto termoreleju, bet aizsardzību no sprieguma pazemināšanās

(zem 0,7UN) nodrošina kontaktora atgriezes koeficients (kat ≈ 0,7....0,8).

2. Magnētiskie palaidēji var būt nereversīvi un reversīvi. Pēdējie nodrošina dzinēja palaidi,

apstāšanos un rotācijas virziena maiņu (reversēšanu).

Nereversīvajā magnētiskajā palaidējā aizsardzību no pārslodzes un izslēguma

strāvām var nodrošināt ar termoreleju un kūstošiem drošinātājiem (klasiskais palaidējs,

skat 5.1. att.) vai ar automātslēdzi (kompaktais palaidējs, skat 5.2. att.).

68

69

5.1. att. Klasiskā magnētiskā palaidēja shēma KM1 – kontaktors, KK1 – termorelejs,

FU – kūstošie drošinātāji, S1 – atdalītājslēdzis, SB1, SB2 – vadības pogas

5.2. att. Kompaktā palaidēja shēma KM1 – kontaktors, QF1 –automātslēdzis,

SB1, SB2 – vadības pogas

Reversīvais magnētiskais palaidējs sastāv no diviem kontaktoriem, kas mainot fāžu

sekošanas kārtību, nodrošina dzinēja rotācijas virziena maiņu. Abiem kontaktoriem ir mehāniskā

vai elektriskā bloķēšana, kas nepieļauj vienlaicīgu to ieslēgšanu.


1. Lai izmērītu strāvu kontaktora elektromagnēta spolē, pie dažādām tā darba gaisa spraugām δ,

zem enkura novieto nemagnētiska materiāla plāksnītes, kuru biezums atbilst δ, un pieslēdz

nominālo spriegumu.

2. Strāvu elektromagnēta spolē aprēķina pēc Oma likuma:

kur R – spoles omiskā pretestība, X – spoles induktīvā pretestība

kur w – spoles vijumu skaits, ΛΣ – darba gaisa spraugu magnētiskā vadāmība:

vienai gaisa spraugai

70

5.3. att. Reversīvā magnētiskā palaidēja shēma

H,

kur μ0 – gaisa magnētiskā caurlaidība ( ),

S – elektromagnēta pola šķērsgriezuma laukums, m2;

summārā gaisa spraugu vadāmība E – veida elektromagnētam:

H,

kur Λmal – elektromagnēta malējās gaisa spraugas vadāmība,

Λvid – elektromagnēta vidējās gaisa spraugas vadāmība.

3. Elektrotehniskā tērauda magnētisko pretestību noteikšanai izmanto eksperimentālās līknes

vai (5.4. att.), tad

vai

kur ρ – īpatnējā magnētiskā pretestība, m/H,

l – magnētvada posma garums, m,

S – magnētvada posma šķērsgriezuma

laukums, m2.

4. Lai dažādos magnētvada posmos noteiktu magnētisko indukciju, jāzin magnētiskās plūsmas

darba gaisa spraugā Фδ lielums. Šim nolūkam vispirms aprēķina MDS kritumu darba gaisa

spraugā, izmantojot eksperimentāli noteiktās palaides un darba strāvas vadības spolē:

A,

tad

, Wb,

5. Aprēķinot īsi slēgto vijumu ekvivalento magnētisko pretestību, to induktivitāti neņem vērā

(x2≈0).

71

5.4. att. Tērauda īpatnējās magnētiskās pretestības atkarība no

magnētiskās indukcijas

,

kur w2 – īsi slēgtā tinuma vijumu skaits ( parasti w2=1),

r2 – īsi slēgtā tinuma omiskā pretestība

Ω,

kur ρCu – vara īpatnējā pretestība,

l – īsi slēgtā vijuma vidējais garums,

q – īsi slēgtā vijuma šķērsgriezuma laukums.

Kontroljautājumi

1. Ar ko atšķiras maiņstrāvas kontaktori no līdzstrāvas kontaktoriem?

2. Kāpēc maiņstrāvas kontaktoriem ir tiltiņveida kontakti?

3. Kāpēc palaides strāva maiņstrāvas elektromagnēta spolē daudzkārt lielāka par tās

darba strāvu?

4. Kāpēc maiņstrāvas elektromagnētos lieto īsi slēgtos vijumus?

5. Kādas lokdzēses kameras lieto maiņstrāvas kontaktoriem?

6. Kādi ir kontaktoru raksturojošie parametri?

72


Automātslēdži un kūstošie drošinātāji

Darba uzdevums

1. Iepazīties ar dotā automātslēdža konstrukciju.

2. Uzņemt dotā automātslēdža laikstrāvas raksturlīkni tno=ƒ(I/IN), noskaidrot kuram

tipam tā atbilst.

3. Pārbaudīt elektromagnētiskā atkabņa nostrādes iestatījumu.

4. Uzņemt drošinātāja kūstošā ieliktņa laikstrāvas raksturlīkni, ja dzesēšana notiek ar

apkārtējo gaisu, un noteikt minimālo kušanas strāvu.

5. Pārbaudīt noplūdes automātslēdža nostrādes strāvas iestatījumu. Izmērīt tā nostrādes

laiku.


Automātslēdži ir elektriski aparāti, kas paredzēti automātiskai līdzstrāvas vai maiņstrāvas

ķēžu atslēgšanai, ja tajās iestājas nenormāli režīmi (īsslēgums, nepieļaujama pārslodze, strāvas

noplūde utt.), kā arī retai šo ķēžu ieslēgšanai un

izslēgšanai normālā režīmā.

Parasti aizsardzībai no īsslēguma strāvām izmanto

ātrdarbīgo elektromagnētisko atkabni, bet aizsardzībai

no pārslodzes strāvām – termoatkabni (bimetāla

plāksnīti). Noplūdstrāvu aizsardzībai izmanto

diferenciālo principu: uz feromagnētiskas serdes uztīti

trīs tinumi: divi pretslēgumā ieslēgti slodzes ķēdē, bet

trešajā noplūdes gadījumā inducējas EDS, kas iedarbina

atslēdzi (sīkāk skat. /2/.6. nod.).

Automātslādžu darbību raksturo laikstrāvas

raksturlīknes tno=ƒ(I/IN) (6.1. att.). Atkarībā no

elektromagnētiskā atkabņa nostrādes strāvas tās iedala

73

6.1. att. Automātslēdžu tipveida laikstrāvas raksturlīknes

A, B, C, D tipos. Svarīgs automātslēdža mezgls ir brīvatkabes mehānisms, kas nodrošina

nostrādes signāla pārvadi no atkabņa uz atslēdzošo atsperi. Tā darbības pamatā ir lūztošo sviru

princips (skat. 6.2. att.)

Drošinātājos kūstošais ieliktnis parasti ir vara stieple, kuras diametru nosaka nominālā

strāva un minimālā kušanas strāva. Ja ir zināms stieples diametrs, tad tās minimālo kušanas

strāvu aprēķina:

kur d – stieples diametrs, mm,

a – empīrisks koeficients (vara stieplei gaisā a=80).

Kūstošā ieliktņa nominālā strāva ir aptuveni nosakāma:

ja drošinātājs paredzēts strāvai 4....10 A.

Kūstošā ieliktņa pārdegšanas laiku aprēķina :

kur

74

abc

6.2. att. Brīvatkabes mehānisma darbība: a – pirms automātslēdža ieslēgšanas; b – automātslēdzis ieslēgts; c – pēc automātslēdža nostrādes; 1 – nekustīgais kontakts; 2 – kustīgais kontakts; 3 – lokdzēses kamera; 4 – atslēdzes atspere; 5 – „lūztošo” sviru mehānisms; 6 – strāvas pievads; 7 – elektromagnēta spole; 8 – elektromagnēta enkurs; 9 – elektromagnēta enkura kustības virziens; 10 – ieslēgšanas sviras rokturis; 11 – elektriskais loks.


1. Lai uzņemtu laikstrāvas raksturlīknes, saslēdz 6.3. att. doto shēmu.

6.1. tabula

Mērījumu rezultāti:

I/IN I, A U0, V t, s tvid, s

I

2

2

4

II

5

4

3

2

III

4

3

2

1,5

75

6.3. att. Eksperimenta shēma tno=ƒ(I) uzņemšanai, kur PF1 - sekundometrs

3. Noplūdes automātslēdža pārbaudei saslēdz 6.4. att. doto shēmu:

Kontroljautājumi

1. Kāda veida atkabņus lieto automātslēdžos ?

2. Kā regulē aizsardzības iestatījumu automātslēdžos?

3. Kā shēmās apzīmē dažādus atkabņu veidus?

4. Kāpēc termoatkabnis nevar aizsargāt elektrodzinēju no īsslēguma strāvām?

5. Kāpēc elektrodzinēju aizsardzībai nevar lietot automātslēdžus ar A un B tipa

raksturlīknēm?

6. Kādi parametri raksturo automātslēdzi?

7. Paskaidrot diferenciālās aizsardzības automātslēdža darbību.

8. Kas nosaka diferenciālā automātslēdža iestatījuma lielumu?

9. Kādas ir kūstošā drošinātāja priekšrocības un trūkumi salīdzinot ar automātslēdžiem?

10. Kāpēc kūstošā ieliktņa vara stieplītei uzlodē alvas lodīti?

76

6.4. att. Eksperimenta shēma noplūdes strāvas automātslēdža pārbaudei


Tiristoru slēdži - regulatori

Darba uzdevums

1. Iepazīties ar tiristoru slēdžu shēmu darbību.

2. Maiņstrāvas tiristoru slēdzim-regulatoram ieregulēt kondensatora kapacitāti tā, lai ar

potenciometru R1 varētu regulēt tiristora atvēršanās leņķi α robežās 0÷1800.

3. Uzņemt Isl un Usl atkarību no tiristora atvēršanās leņķa α un salīdzināt ar aprēķināto

Ivid=ƒ(α) un Uvid=ƒ(α).

4. Uzņemt regulatora viena raksturīgā stāvokļa oscilogrammu .

5. Aprēķināt līdzstrāvas tiristoru slēdža elementu parametrus C1 un R1.

6. Pārbaudīt līdzstrāvas tiristoru slēdža darbību un aprēķināt maksimālo pārslēgšanas

frekvenci un tā jaudu.


1. Tiristoru slēdža darbību ilustrē to principiālās shēmas 7.1. un 7.2. att.

77

7.1. att. Maiņstrāvas vienpusperioda tiristoru slēdža-regulatora shēma

Tiristors atveras, ja tā vadības elektrodam pieslēdz strāvu Ivad ≥ Ivad N, bet aizveras, ja

atslēdz Ivad un samazina Isl≤Iizsl (līdz izslēgšanās strāvai) vai tā katodam pievada pozitīvu

potenciālu (+UN). 7.1. att. shēmā maiņstrāvas tiristoru slēdzis-regulators ļauj regulēt slodzes

strāvu un leņķi ar R – C kontūra palīdzību. Vienā maiņstrāvas pusperiodā kondensators

uzlādējas: C1 –VD3 – VD1. Tiristors VS1 – aizvērts. Otrā pusperiodā punktā A pozitīvais

potenciāls pienāk caur Rsl un R1, bet negatīvais–tieši no kondensatora. Tāpēc –U > +U un

sākas kondensatora izlāde. Kad punkta A „+” potenciāls ir pietiekošs tiristora atvēršanai,VS1

atveras un strāva Isl plūst caur Rsl-VS1. Mainot kondensatora izlādes laika konstanti T=R1∙C1,

mainās tiristora VS1 atvēršanās leņķis α (7.3. att.).

Iesvītrotais laukums ir proporcionāls slodzes

spriegumam un strāvai, ko aprēķina:

kur Im – slodzes strāvas amplitūdas vērtība, A,

α – tiristora atvēršanās leņķis,

78

7.2. att. Līdzstrāvas tiristoru slēdža shēma

7.3. att. Tiristora atvēršanas leņķa α noteikšana

I0 – slodzes strāvas vidējā vērtība, kad α=0,

U0 – slodzes sprieguma krituma vidējā vērtība, kad α=0.

7.2. att. shēmā tiristoru atvēršanai izmantoti herkona slēdži S1 un S2. Ar S1 atver tiristoru

VS1 un ieslēdz slodzi. Vienlaicīgi uzlādējas kondensators caur R1-C1-VS1. Lai atslēgtu

slodzi, tad ar S2 ieslēdz tiristoru VS2, un pozitīvais potenciāls no kondensatora C1 caur VS2

nokļūst uz VS1 katoda, tā nodrošinot tā aizvēršanos. Lai VS1 aizvērtos, tad kondensatora C1

izlādes laikam jābūt lielākam par tiristora aizvēršanās laiku tizsl. Tāpēc C1 aprēķina:

aktīvai slodzei

kur tizsl – tiristora pasē dotais aizvēršanās laiks, μs,

Isl – slodzes strāva komutācijas momentā, A,

U – barošnas spriegums;

aktīvi - induktīvai slodzei

Lai aizvērtu tiristoru VS2, tad strāva caur to jāierobežo līdz aizvēršanās strāvai Iizsl ar R1.

Tad

kur Iizsl – tiristora VS2 pasē dotā izslēgšanās strāva. Tiristoru slēdža darbības frekvence ir


1. Maiņstrāvas tiristoru slēdzim-regulatoram par slodzi izmanto kvēlspuldzi, kuras ķēdē ieslēdz

ampērmetru un voltmetru Isl un Usl mērīšanai.

2. Lai noteiktu atvēršanās leņķi, tad slodzes spriegumu pieslēdz osciogrāfam. Zinot, ka

pusperiods atbilst 1800, aprēķina vienas iedaļas vērtību. Mainot R1, uzņem raksturlīknes

Isl=ƒ(α) un Usl=ƒ(α).

79

7.1. tabula

Mērījumu un Ivid un Uvid aprēķinu rezultāti:

Α Usl Isl Uvid Ivid

ied. grādi ied. C V ied. C A V V

3. Lai aprēķinātu Ivid un Uvid, tad I0 un U0 atrod no eksperimentā uzņemtām raksturlīknēm

Isl=ƒ(α) un Usl=ƒ(α). Aprēķinātās raksturlīknes Isl=ƒ(α) un Usl=ƒ(α) iezīmē tajā pašā grafikā,

kur eksperimentālās raksturlīknes.

4. Līdzstrāvas tiristoru slēdzim par slodzi izmanto līdzstrāvas kontaktora elektromagnētisko

darbinātāju. Lai aprēķinātu C1 un R1, ar ampērmetru un voltmetru izmēra slodzes strāvu Isl

un spriegumu Usl, izmanto tiristoru pasēs dotās tizsl un Iizsl vērtības.

Kontroljautājumi

1. Kādi parametri raksturo tiristorus?

2. Kādi ir tiristora atvēršanās nosacījumi?

3. Kādi ir tiristora aizvēršanās nosacījumi?

4. Paskaidrot tiristora slēdža darbību.

5. Kāds ir kondensatora C1 uzdevums 7.1. att. parādītajā shēmā?

6. Kāds ir kondensatora C1 uzdevums 7.2. att. parādītajā shēmā?

7. Kādam nolūkam kalpo diode VD1 7.2. att. parādītajā shēmā?

8. Kādas ir tiristoru slēdžu priekšrocības un trūkumi, salīdzinot ar kontaktoriem?

80

Documents

Elektrotehn un elektroiekarta