1. Какая связь существует между напряжением, током и сопротивлением? | 2. Закон Ома | Часть1
1. Какая связь существует между напряжением, током и сопротивлением?
Какая связь существует между напряжением, током и сопротивлением?
Электрическая цепь считается сформированной тогда, когда создан такой проводящий путь, который позволяет свободным электронам непрерывно перемещаться. Это непрерывное движение свободных электронов по проводникам цепи называется током. Иногда его, по аналогии с потоком воды через трубу, называют «потоком».
Сила побуждающая электроны «течь» по цепи называется напряжением. Напряжение — это определённая мера потенциальной энергии, которая всегда взаимосвязана с двумя точками цепи. Когда мы говорим что в схеме присутствует определенная величина напряжения, мы имеем в виду величину потенциальной энергии
При движении свободных электронов через проводники, определенное воздействие на них оказывает сила трения, которая препятствует движению. Это противодействие движению называется сопротивлением. Величина тока в цепи зависит от величины напряжения, заставляющего электроны двигаться, а так же от величины сопротивления, тормозящего поток электронов. Так же как и напряжение, сопротивление взаимосвязано с двумя точками цепи.
Чтобы конкретизировать понятия величины тока, напряжения и сопротивления, мы должны присвоить им единицы измерения, точно также, как единицы измерения присвоены массе, температуре, объему, длине и другим видам физических величин. Например, для массы мы используем единицу измерения «килограмм» или «грамм», для температуры — градус Фаренгейта или градус Цельсия. Стандартные единицы измерения силы тока, напряжения и сопротивления приведены в таблице:
«Обозначение» каждой величины — это буква латинского алфавита, которая используется для представления величины в алгебраическом уравнении.
Каждая единица измерения названа в честь известного экспериментатора в области электроники: Ампер — в честь француза Ампера Андре Мари, Вольт — в честь итальянца Алессандро Вольта, Ом — в честь немца Ома Георга Симона.
Обозначение каждой величины имеет определенный смысл. Буква «R» (resistance) для сопротивления говорит сама за себя. Напряжение в нашей стране обозначается буквой «U», а за границей оно обозначается буквой «V» (voltage), что тоже говори само за себя. Что касается буквы «I» для обозначения силы тока, и буквы «E» — для второго обозначения напряжения, то они немного не вписываются в это правило. «I», как многие полагают, означает «Intensity» (Интенсивность (потока электронов)), а «E» — «Electromotive force» (Электродвижущую силу). Обозначения «E» и «U» по большей части являются взаимозаменяемыми, однако, некоторые радиолюбители резервируют букву «E» для обозначения напряжения источника питания (батареи, генератора и др.), а буквой «U» обозначают напряжение чего-нибудь еще.
Все эти обозначения используют заглавные буквы, кроме случаев, когда величина (особенно напряжения или тока) описывается в пределах короткого промежутка времени (так называемое «мгновенное» значение). Например, стабильное на протяжении длительного периода времени напряжение батареи обозначается заглавной буквой «E», а пиковое напряжение в момент удара молнии в линию электропередач скорее всего будет обозначено строчной буквой «e» (или «u»). Это же правило применяется и к силе тока, где строчная буква «i» обозначает силу тока в определенный момент времени. Большинство измерений постоянного тока (DC) обозначается заглавными буквами, потому что он стабилен с течением времени.
Одной из основополагающих, но редко используемых единиц измерения в электронике является кулон. Кулон это мера электрического заряда, он пропорционален количеству свободных электронов. Один кулон равен 6,250,000,000,000,000,000 электронов. Величина электрического заряда обозначается буквой «Q», а аббревиатура кулона — буква «C» (coulomb). 1 Амер (единица измерения потока электронов) равен 1 Кулону электронов, проходящих через определенную точку цепи за 1 секунду времени. Иными словами, электрический
Как было сказано выше, напряжение — это количество потенциальной энергии на единицу электрического заряда, необходимой для перемещения электронов из одной точки цепи в другую. Поэтому, прежде чем мы сможем точно определить что из себя представляет «Вольт», мы должны понять, как измерить величину называемую «потенциальной энергией». Общей единицей измерения для любой энергии является
Рассмотренные обозначения и единицы измерения электрических величин очень важно знать, так как мы, с настоящего момента, начинаем исследовать соотношения между ними в электрических цепях. Первым, и возможно самым важным соотношением между током, напряжением и сопротивлением является
В этом алгебраическом выражении сила тока (I) прямопропорциональна напряжению (U) и обратно пропорциональна сопротивлению (R). Используя формулу закона Ома и методы алгебры, можно вычислить напряжение и сопротивление:
Давайте посмотрим, как эти уравнения работают при анализе простых электрических схем:
В приведенной выше схеме есть только один источник напряжения (батарея слева) и одно сопротивление току (лампа справа). Это делает ее очень простой в применении закона Ома. Если нам известны значения любых двух из трех величин (силы тока, напряжения и сопротивления) в этой схеме, то используя закон Ома, мы можем вычислить третью.
В первом примере мы вычислим силу тока (I) при заданных значениях напряжения (U) и сопротивления (R):
Чему равна сила тока (I) в этой схеме?
Во втором примере мы вычислим сопротивление (R) при заданных значениях напряжения (U) и силы тока (I):
Чему равно сопротивление (R) лампы?
В последнем примере мы вычислим величину поставляемого батареей напряжения (U) при заданных значениях силы тока (I) и сопротивления (R):
Чему равно поставляемое батареей напряжение (U)?
Закон Ома очень простой и полезный инструмент для анализа электрических цепей. Он так часто используется при обучении электронике, что намертво врезается в память серьезных студентов. Для тех-же, кто не дружит с алгеброй, существует небольшая уловка для запоминания этого закона. Единственное что нужно сделать, это заключить буквы U, I и R в треугольник следующим образом:
Если вам известны значения U и I, и нужно вычислить R, то просто зачеркните эту букву в треугольнике, и вы увидите что нужно сделать:
Аналогичным образом можно вычислить значения I и U:
Краткий обзор:
-
Напряжение измеряется в вольтах, и обозначается буквами «E» или «U».
-
Сила тока измеряется в амперах, и обозначается буквой «I».
-
Сопротивление измеряется в омах, и обозначается буквой «R».
-
Закон Ома: I = E/R ; U = IR ; R = E/I.
Постоянный электрический ток
на главную
Официальный сайт АНО ДО Центра «Логос», г.Глазов
http://logos-glz.ucoz.net/
ГОТОВИМСЯ К УРОКУ
Кинематика
Динамика
МКТ
Термодинамика
Электростатика
Электрический ток
Электрический ток в средах
Магнитное поле Электромагнитная индукция
Оптика
Методы познания
постоянный электрический ток немного о физике:
Что называют электрическим током?
Электрический ток — упорядоченное движение заряженных частиц под действием сил электрического поля или сторонних сил.
За направление тока выбрано направление движения положительно заряженных частиц.
Электрический ток называют постоянным, если сила тока и его направление не меняются с течением времени.
Условия существования постоянного электрического тока.
Для существования постоянного электрического тока необходимо наличие свободных заряженных частиц и наличие источника тока. в котором осуществляется преобразование какого-либо вида энергии в энергию электрического поля.
Источник тока — устройство, в котором осуществляется преобразование какого-либо вида энергии в энергию электрического поля. В источнике тока на заряженные частицы в замкнутой цепи действуют сторонние силы. Причины возникновения сторонних сил в различных источниках тока различны. Например в аккумуляторах и гальванических элементах сторонние силы возникают благодаря протеканию химических реакций, в генераторах электростанций они возникают при движении проводника в магнитном поле, в фотоэлементах — при действия света на электроны в металлах и полупроводниках.
Электродвижущей силой источника тока называют отношение работы сторонних сил к величине положительного заряда, переносимого от отрицательного полюса источника тока к положительному.
Основные понятия.
Сила тока — скалярная физическая величина, равная отношению заряда, прошедшего через проводник, ко времени, за которое этот заряд прошел.
где I — сила тока, q — величина заряда (количество электричества), t — время прохождения заряда.
Плотность тока — векторная физическая величина, равная отношению силы тока к площади поперечного сечения проводника.
где j —плотность тока, S — площадь сечения проводника.
Направление вектора плотности тока совпадает с направлением движения положительно заряженных частиц.
Напряжение — скалярная физическая величина, равная отношению полной работе кулоновских и сторонних сил при перемещении положительного заряда на участке к значению этого заряда.
где A — полная работа сторонних и кулоновских сил, q — электрический заряд.
Электрическое сопротивление — физическая величина, характеризующая электрические свойства участка цепи.
где ρ — удельное сопротивление проводника, l — длина участка проводника, S — площадь поперечного сечения проводника.
Проводимостью называется величина, обратная сопротивлению
где G — проводимость.
Законы Ома.
Закон Ома для однородного участка цепи.
Сила тока в однородном участке цепи прямо пропорциональна напряжению при постоянном сопротивлении участка и обратно пропорциональна сопротивлению участка при постоянном напряжении.
где U — напряжение на участке, R — сопротивление участка.
Закон Ома для произвольного участка цепи, содержащего источник постоянного тока.
где φ1— φ2 + ε = U напряжение на заданном участке цепи, R — электрическое сопротивление заданного участка цепи.
Закон Ома для полной цепи.
Сила тока в полной цепи равна отношению электродвижущей силы источника к сумме сопротивлений внешнего и внутреннего участка цепи.
где R — электрическое сопротивление внешнего участка цепи, r — электрическое сопротивление внутреннего участка цепи.
Короткое замыкание.
Из закона Ома для полной цепи следует, что сила тока в цепи с заданным источником тока зависит только от сопротивления внешней цепи R.
Если к полюсам источника тока подсоединить проводник с сопротивлением R<< r, то тогда только ЭДС источника тока и его сопротивление будут определять значение силы тока в цепи. Такое значение силы тока будет являться предельным для данного источника тока и называется током короткого замыкания.
Последовательное и параллельное
соединение проводников.
Электрическая цепь включает в себя источника тока и проводники (потребители, резисторы и др), которые могут соединятся последовательно или параллельно.
При последовательном соединении конец предыдущего проводника соединяется с началом следующего.
Во всех последовательно соединенных проводниках сила тока одинакова: I1= I2=I
Сопротивление всего участка равно сумме сопротивлений всех отдельно взятых проводников: R = R1+ R2
Падение напряжения на всем участке равно сумме паданий напряжений на всех отдельно взятых проводниках: U= U1 +U2
Напряжения на последовательно соединенных проводниках пропорциональны их сопротивлениям. | При параллельном соединении проводники подсоединяются к одним и тем же точкам цепи. Сила тока в неразветвленной части цепи равна сумме токов, текущих в каждом проводнике: I = I1+ I2
Величина, обратная сопротивлению разветвленного участка, равна сумме обратных величин обратных сопротивлениям каждого отдельно взятого проводника:
Падение напряжения во всех проводниках одинаково: U= U1 = U2
Силы тока в проводниках обратно пропорциональны их сопротивлениям
|
Смешанное соединение — комбинация параллельного и последовательного соединений.
Правила Кирхгофа.
Для расчета разветвленных цепей, содержащих неоднородные участки, используют правила Кирхгофа. Расчет сложных цепей состоит в отыскании токов в различных участках цепей.
Узел — точка разветвленной цепи, в которой сходится более двух проводников.
1 правило Кирхгофа: алгебраическая сумма сил токов, сходящихся в узле, равна нулю;
где n — число проводников, сходящихся в узле, Ii— сила тока в проводнике.
токи, входящие в узел считают положительными, токи, отходящие из узла — отрицательными.
2 правило Кирхгофа: в любом произвольно выбранном замкнутом контуре разветвленной цепи алгебраическая сумма произведений сил токов и сопротивлений каждого из участков этого контура равна алгебраической сумме ЭДС в контуре.
Чтобы учесть знаки сил токов и ЭДС выбирается определенное направление обхода контура(по часовой стрелке или против нее). Положительными считают токи, направление которых совпадает с направлением обхода контура, отрицательными считают токи противоположного направления. ЭДС источников электрической энергии считают положительными если они создают токи, направление которых совпадает с направлением обхода контура, в противном случае — отрицательными.
Порядок расчета сложной цепи постоянного тока.
Произвольно выбирают направление токов во всех участках цепи.
Первое правило Кирхгофа записывают для (m-1) узла, где m — число узлов в цепи.
Выбирают произвольные замкнутые контуры, и после выбора направления обхода записывают второе правило Кирхгофа.
Система из составленных уравнений должна быть разрешимой: число уравнений должно соответствовать количеству неизвестных.
Шунты и добавочные сопротивления.
Шунт — сопротивление, подключаемое параллельно к амперметру (гальванометру), для расширения его шкалы при измерении силы тока.
Если амперметр рассчитан на силу тока I0, а с помощью него необходимо измерить силу тока, превышающую в n раз допустимое значение, то сопротивление, подключаемого шунта должно удовлетворять следующему условию:
Добавочное сопротивление — сопротивление, подключаемое последовательно с вольтметром (гальванометром), для расширения его шкалы при измерении напряжения.
Если вольтметр рассчитан на напряжение U0, а с помощью него необходимо измерить напряжение, превышающее в n раз допустимое значение, то добавочное сопротивление должно удовлетворять следующему условию:
ПОЛНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ — это.
.. Что такое ПОЛНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ?- ПОЛНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ
- ПОЛНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ — величина, характеризующая сопротивление электрической цепи току. Полное сопротивление синусоидальному току выражается отношением действующего напряжения U к действующему току I в этой цепи: ,где r и x — активное и реактивное сопротивления. Измеряется в омах.
Большой Энциклопедический словарь. 2000.
- ПОЛНОЕ СОБРАНИЕ РУССКИХ ЛЕТОПИСЕЙ
- ПОЛНОЕ ТОВАРИЩЕСТВО
Смотреть что такое «ПОЛНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ» в других словарях:
Полное сопротивление — величина, характеризующая сопротивление электрической цепи току. Полное сопротивление синусоидальному току выражается отношением действующего напряжения U к действующему току I в этой цепи, где r и x активное и реактивное сопротивления.… … Википедия
полное сопротивление — Параметр пассивного двухполюсника, равный отношению действующего значения электрического напряжения на выводах этого двухполюсника к действующему значению электрического тока через двухполюсник при синусоидальных электрическом напряжении и… … Справочник технического переводчика
ПОЛНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ — (6, м) … Большая политехническая энциклопедия
полное сопротивление КЗ — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN closed end impedance … Справочник технического переводчика
полное сопротивление — величина, характеризующая сопротивление электрической цепи току. Полное сопротивление синусоидальному току выражается отношением действующего напряжения U к действующему току I в этой цепи: , где r и х активное и реактивное сопротивления.… … Энциклопедический словарь
полное сопротивление — pilnutinė varža statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. impedance vok. Impedanz, f; Scheinwiderstand, m rus. полное сопротивление, n pranc. impédance, f … Automatikos terminų žodynas
полное сопротивление — pilnutinė varža statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Visuminė elektrinės grandinės varža kintamajai srovei. atitikmenys: angl. apparent resistance; impedance vok. Impedanz, f; Scheinwiderstand, m rus. импеданс, m; полное… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
полное сопротивление — pilnutinė varža statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. impedance vok. Impedanz, f; Scheinwiderstand, m rus. импеданс, m; полное сопротивление, n pranc. impédance, f … Fizikos terminų žodynas
ПОЛНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ — величина, характеризующая сопротивление электрич. цепи току. П. с. синусоидальному току выражается отношением действующего напряжения U к действующему току I в этой цепи: Z=U/I = корень из (r2 + х2), где r и х активное и реактивное сопротивления … Естествознание. Энциклопедический словарь
полное сопротивление нулевой последовательности (трехфазной обмотки) — Полное сопротивление обмотки фазы в омах при номинальной частоте между соединенными вместе линейными выводами трехфазной обмотки, соединенной по схеме «звезда» или «зигзаг», и выводом ее нейтрали (МЭС 421 07 04).… … Справочник технического переводчика
Коэффициент трансформации
(коэффициент напряжения, коэффициент тока и коэффициент трансформации)
В этом разделе вы изучаете коэффициент трансформации (коэффициент напряжения, коэффициент тока и коэффициент оборотов).
На рис. 1 показан трансформатор, вторичная обмотка которого подключена к нагрузке.
Рис.1: Соотношения напряжения и тока
Коэффициент напряжения: Пусть $ {{\ text {N}} _ {1}} $ и $ {{\ text {N}} _ {2}} $ будут количеством витков первичной и вторичной обмоток соответственно, $ {{\ text {E}} _ {1}} $ и $ {{\ text {E}} _ {1}} $ r.РС. значения наведенной ЭДС в соответствующих обмотках. Тогда
\ [{{\ text {E}} _ {1}} = 4.44 \ text {} {{\ phi} _ {\ text {m}}} \ text {f} {{\ text {N}} _ {1}} \ text {volts} \]
и
\ [{{\ text {E}} _ {2}} = 4.44 \ text {} {{\ phi} _ {\ text {m}}} \ text {f} {{\ text {N}} _ {2}} \ text {volts} \]
Таким образом,
\ [\ frac {{{\ text {E}} _ {1}}} {{{\ text {E}} _ {2}}} \ text {=} \ frac {{{\ text {N} } _ {1}}} {{{\ text {N}} _ {2}}}…. (1) \]
Теперь, если напряжение, приложенное к первичной обмотке, равно $ {{\ text {V}} _ {1}} $, а напряжение на выводах вторичной обмотки равно $ {{\ text {V}} _ {2}} $ как показано на рис.1, затем без нагрузки (т.е. когда вторичная обмотка в разомкнутой цепи),
\ [{{\ text {V}} _ {2}} = \ text {} {{\ text {E}} _ {2}} \]
Кроме того, поскольку первичный ток очень мал при этом условии, $ {{\ text {V}} _ {1}} $ численно почти равно $ {{\ text {E}} _ {1}} $. Следовательно, уравнение (1) дает
\ [\ frac {{{\ text {E}} _ {1}}} {{{\ text {E}} _ {2}}} \ text {=} \ frac {{{\ text {V} } _ {1}}} {{{\ text {V}} _ {2}}} \ text {=} \ frac {{{\ text {N}} _ {1}}} {{{\ text { N}} _ {2}}}…. (2) \]
Коэффициент напряженияНапряжение на первичной и вторичной клеммах трансформатора пропорционально соответствующему количеству витков.Отношение первичного к вторичному напряжению на клеммах известно как соотношение напряжений.
Передаточное числоОтношение числа витков первичной обмотки к числу витков вторичной обмотки известно как коэффициент трансформации трансформатора. На холостом ходу отношения напряжения и числа оборотов равны. Полное сопротивление обмоток трансформатора невелико, даже при полной нагрузке они почти равны.
Коэффициент трансформации
Чаще отношение вторичного напряжения к первичному напряжению называется коэффициентом трансформации и обозначается буквой K.Следовательно, из уравнения (1)
Коэффициент трансформации,
\ [\ text {K} = \ frac {{{\ text {E}} _ {2}}} {{{\ text {E}} _ {1}}} \ text {=} \ frac {{ {\ text {V}} _ {2}}} {{{\ text {V}} _ {1}}} \ text {=} \ frac {{{\ text {N}} _ {2}}} {{{\ text {N}} _ {1}}}…. (3) \]
Повышающий трансформатор
Если $ \ text {K}> 1 $, т.е. $ {{\ text {V}} _ {2}}> {{\ text {V}} _ {1}} $, трансформатор называется повышающим трансформатором. Это тот трансформатор, который получает электрическую энергию при одном напряжении и подает ее при более высоком напряжении.
Понижающий трансформатор
Если $ \ text {K} <1 $ ie $ {{\ text {V}} _ {2}} <{{\ text {V}} _ {1}} $, трансформатор называется понижающим трансформатором. . Это трансформатор, который получает электрическую энергию при одном напряжении и подает ее при более низком напряжении.
Трансформатор один в один
Если $ \ text {K} = 1 $ ie $ {{\ text {V}} _ {2}} = {{\ text {V}} _ {1}} $, преобразователь называется преобразователем «один в один». . Очевидно, что такой трансформатор передает электрическую энергию из одной цепи в другую без изменения напряжения.
Коэффициент текущей ликвидности
Кроме того, поскольку трансформатор очень эффективно передает электроэнергию из одной цепи в другую с незначительными потерями мощности,
Потребляемая мощность = Выходная мощность
$ \ text {поскольку, P = VI} \ cos \ phi \ text {} $
Таким образом,
\ [{{\ text {V}} _ {1}} {{\ text {I}} _ {1}} \ cos {{\ phi} _ {1}} = {{\ text {V}} _ {2}} {{\ text {I}} _ {2}} \ cos {{\ phi} _ {2}} \]
, где $ {{\ text {I}} _ {1}} $ и $ {{\ text {I}} _ {2}} $ — токи в первичной и вторичной цепи соответственно, а $ \ cos { {\ phi} _ {1}} $ и $ \ cos {{\ phi} _ {2}} $ — соответствующие коэффициенты мощности.Но для трансформатора первичный и вторичный коэффициенты мощности также почти равны, особенно при полной нагрузке.
\ [{{\ text {V}} _ {1}} {{\ text {I}} _ {1}} = {{\ text {V}} _ {2}} {{\ text {I} } _ {2}} \]
Или,
\ [\ frac {{{\ text {I}} _ {1}}} {{{\ text {I}} _ {2}}} \ text {=} \ frac {{{\ text {V} } _ {2}}} {{{\ text {V}} _ {1}}}…. (4) \]
Объединяя результаты, полученные в уравнениях (3) и (4), получаем
\ [\ frac {{{\ text {V}} _ {2}}} {{{\ text {V}} _ {1}}} \ text {} = \ frac {{{\ text {I} } _ {1}}} {{{\ text {I}} _ {2}}} \ text {=} \ frac {{{\ text {N}} _ {2}}} {{{\ text { N}} _ {1}}} = \ text {K} \]
Таким образом, из приведенного выше выражения ясно, что первичный и вторичный токи трансформатора обратно пропорциональны соответствующим виткам или напряжениям.
Отношение переменного / постоянного тока в машине с наложением тока с переменным магнитным потоком
Мы предложили машину с наложением тока с переменным магнитным потоком для тяговых двигателей. Характеристики крутящего момента-скорости этой машины можно контролировать, увеличивая или уменьшая постоянный ток. В этой статье мы обсуждаем соотношение постоянного и переменного тока в машине с наложением переменного магнитного потока. Описываются структура и метод управления, а характеристики вычисляются с использованием FEA в нескольких отношениях переменного / постоянного тока.
1 Введение
Тяговые двигатели для электромобилей и гибридных электромобилей требуют характеристик широкого диапазона мощности. Для увеличения диапазона мощности и уменьшения использования дорогостоящих редкоземельных постоянных магнитов были предложены машины с переменным магнитным сопротивлением (VFRM) [1, 2, 3, 4]. VFRM состоит из якоря и катушек возбуждения. Контролируя напряжение, приложенное к катушкам возбуждения, можно контролировать постоянную крутящего момента VFRM. Однако, поскольку требуются два отдельных набора катушек, размер машины велик, и процесс изготовления становится более сложным.Для решения этих проблем была предложена машина с наложением переменного магнитного потока с наложением тока (CSVFRM) (рис. 1). Используя наложенный ток переменного и постоянного тока, машине требуется только один набор катушек, которые могут выполнять обе функции якоря. — и катушка возбуждения одновременно [5, 6, 7, 8, 9]. Конструкция упрощается за счет использования одного набора катушек.
Рисунок 1
Структура и схема обмотки
Ранее для CSVFRM использовался 6-фазный полумостовой инвертор (рисунок 2a).Управляя соотношением постоянного и переменного тока, машина может работать с униполярными токами, как трехфазная машина с переключаемым сопротивлением. Если используется асимметричный инвертор (рис. 2b), есть вероятность, что стоимость инвертора может быть снижена. В этой статье мы обсуждаем влияние отношения постоянного и переменного тока в CSVFRM. Сначала описываются структура и метод управления. Затем характеристики вычисляются с использованием 2-D FEA в нескольких отношениях переменного / постоянного тока. Наконец, описаны характеристики униполярного привода.
2 Принцип работы и управление
На рисунке 1 показана конструкция и схема намотки CSVFRM, который состоит из 10-полюсного ротора и 12-канального статора. Катушки состоят из 6 фаз (A, B, C, D, E и F), которые соответствуют 2 наборам по 3 фазы переменного тока. Следовательно, фазы A и D, B и E, а также C и F соответствуют фазам U, V и W. соответственно. Применяются трехфазные напряжения переменного тока ( В, и , , В, , , и В, Вт, ) и постоянное напряжение (+ В, постоянного тока, , и — В, постоянного тока, ). к каждой катушке, как показано на рисунке 1.Следовательно, фазный ток состоит из компонентов переменного и постоянного тока. Магнитодвижущая сила постоянного тока модулируется выступающими полюсами ротора, а вращающееся магнитное поле трехфазного переменного тока синхронизируется с этим модулированным потоком.
На рисунке 2 показана схема управления CSVFRM, работающего в режиме векторного управления и управления постоянным током. Соотношение между амплитудой фазного тока I ac , токами по осям d и q i d , i q показано в (1).
Iac = 23id2 + iq2 (1)
Кроме того, для выполнения униполярного привода должно выполняться уравнение (2).
Iac≤Idc (2)
В этой статье мы проверяем характеристики, изменяя коэффициент текущей ликвидности n , показанный в (3).
Idc = n23id2 + iq2 (3)
3 Анализ характеристик
Расчетные характеристики при изменении коэффициента тока от 0,1 до 2,0 показаны на рисунках 3 и 4, где нагрузка и скорость вращения равны 1 Нм и 1000 об / мин соответственно.Кроме того, напряжение питания постоянного тока регулируется таким образом, чтобы удовлетворять целевой скорости вращения. На рисунке 3 показаны фазный ток , , фаза , и потери в стали Вт, , , . Потери в железе рассчитываются с использованием распределений плотности магнитного потока, которые рассчитываются с помощью анализа МКЭ. Из этого рисунка видно, что фазный ток минимизируется, когда коэффициент тока равен 0,7. Фазный ток представлен в (4).
Iphase = Idc2 + Iac22 (4)
Из этого уравнения ясно, что фазный ток минимизируется, когда Idc / Iac = 1 / 2≈0.7. Из-за уменьшения амплитуды тока t уменьшаются потери в стали.
На рисунке 4 показаны КПД и коэффициент мощности. Максимальный КПД составляет около 54% при коэффициенте тока 0,7 из-за уменьшения потерь в меди. Коэффициент мощности увеличивается с увеличением коэффициента тока. Это связано с тем, что реактивная мощность уменьшается с уменьшением составляющей переменного тока в фазном токе.
Рисунок 4
n — I Фаза и n — Характеристики W i
Переходные характеристики фазного тока при коэффициенте тока 1.0 и 0,7 показаны на рисунках 5 и 6. На этих рисунках I ac составляют 17,1 и 20,3 А, а I постоянного тока составляют 17,1 и 14,2 А соответственно. Фазные токи успешно контролируются в соответствии со значением команды. Действующие значения фазных токов равны 20,9 А и 20,3 А, соответственно. Форма волны фазного тока при коэффициенте тока 1,0 пересекает ноль в переходном состоянии и не пересекает ноль в установившемся состоянии.
Рисунок 5
n -Эффективность и характеристики n -PF
Рисунок 6
Форма кривой фазного тока ( n = 1.0)
Кривые крутящего момента при коэффициенте тока 1,0 и 0,7 показаны на рисунках 7 и 8. Пульсации крутящего момента составляют примерно 17,8 и 18,6% соответственно.
Рисунок 7
Форма кривой фазного тока ( n = 0,7)
Рисунок 8
Форма кривой крутящего момента ( n = 1,0)
4 Характеристики униполярного привода
В этом разделе представлены характеристики при направлении тока ограничены при условии описания униполярного привода.Как упоминалось выше, трудно предотвратить переход тока через нуль в переходном состоянии, управляя только коэффициентом тока. Следовательно, ток контролируется так, чтобы он не пересекал ноль, давая начальное напряжение постоянного тока в пределах предела плотности тока. Где приложенное напряжение постоянного тока составляет 2,0 В.
Кривая фазного тока и крутящего момента при коэффициенте тока 1,0 показаны на рисунках 9 и 10 соответственно. Из рисунка 9 видно, что фазный ток не пересекает ноль в переходном состоянии.Пульсация крутящего момента составляет около 17,7%. Из-за униполярного привода одинаковые формы колебаний тока в установившемся режиме, выходная мощность и пульсации крутящего момента также одинаковы.
Рисунок 9
Форма кривой крутящего момента ( n = 0,7)
Рисунок 10
Форма кривой фазного тока ( n = 1,0)
На рисунке 11 показана форма кривой фазного тока при коэффициенте тока 0,7. Из-за ограничения направления тока синусоидальная волна не может быть получена в каждой фазе.Действующее значение фазного тока составляет 20,4 ампер. Форма кривой крутящего момента искажена, как показано на Рисунке 12. Кроме того, скорость вращения в установившемся режиме составляет 830 об / мин, а выходная мощность уменьшается вместе с выходной мощностью биполярного привода.
Рисунок 11
Форма кривой крутящего момента ( n = 1,0)
Рисунок 12
Форма кривой фазного тока ( n = 0,7)
Рисунок 13
Форма кривой крутящего момента ( n = 0,7)
5 Заключение
В этой статье описывается влияние отношения постоянного и переменного тока в машине с наложением тока и переменным магнитным потоком.По результатам анализа фазный ток был минимальным при коэффициенте тока 0,7, а КПД был максимальным. Коэффициент мощности увеличивался вместе с увеличением коэффициента тока. Однако эффективность снижалась по мере увеличения коэффициента текущей ликвидности. Кроме того, машина может работать с униполярными токами, контролируя соотношение постоянного и переменного тока. А именно, может использоваться та же схема управления, что и машина с переключаемым сопротивлением, и есть возможность снизить стоимость инвертора.
Ссылки
[1] Кашитани Ю., Шимомура С., Новая синхронная машина с возбуждением от скольжения без обмотки, ICEMS, 2011, 1-6. Искать в Google Scholar
[2] Фуками Т., Мацуура Ю., Шима К., Морияма М., Кавамура М., Многополюсная синхронная машина с неперекрывающимися концентрированными якорями и обмотками возбуждения на статоре, IEEE Trans. Industrial Electronics, 2012, 59, 6, 2583-2591.10.1109 / TIE.2011.2157293 Поиск в Google Scholar
[3] Ди Ву, Цзюнь Тао Ши, З.Q. Zhu, Xu Liu, Электромагнитные характеристики новых синхронных машин с постоянными магнитами в ярме статора, IEEE Trans. Magn., 2014, 50, 9. Искать в Google Scholar
[4] Фуками Т., Уэно Ю., Шима К., Магнитное устройство в новых синхронных машинах с модуляцией потока и возбуждением постоянным магнитом, IEEE Trans. Magn., 2015, 51, 11. Поиск в Google Scholar
[5] Нигучи Н., Хирата К., Оно Ю., Кохара А., ДВИГАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ПОТОКА, ИСПОЛЬЗУЮЩИЙ ОДИН НАБОР КАТУШЕК, ISEF, 2015, P2 -JP009.Искать в Google Scholar
[6] Кохара А., Хирата К., Нигучи Н., Оно Ю., Конечно-элементный анализ и эксперимент с машиной с переменным потоком наложения тока с использованием постоянного магнита, IEEE Trans. Magn., 2016, 52, 9, 8107807. Искать в Google Scholar
[7] Кохара А., Хирата К., Нигучи Н., Оно Ю., Исследование машины с наложением переменного магнитного потока и распределенной обмоткой, ICEM , 2016, 2498-2503. Искать в Google Scholar
[8] Нигучи Н., Хирата К., Кохара А., Характеристики реактивного двигателя с переменным магнитным потоком с широким диапазоном мощности, ICEM, 2016, 180-185. Искать в Google Scholar
[9] Кохара А., Хирата К., Нигучи Н., Метод управления постоянным током в машине с переменным магнитным сопротивлением наложения токов, COMPUMAG, 2017, PD-M3-3. Искать в Google Scholar
Получено: 2017-11-02
Принято: 2017-12-06
Опубликовано в Интернете: 2018-05-24
© 2018 A. Kohara et al ., опубликовано De Gruyter
Эта работа находится под лицензией Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 License.
Калькулятор коэффициента тока трансформатора телефон
Заданное первичное напряжение = 69 кВ; вторичное напряжение = 12,47 кВ
вторичный ток = 1296,447 А; Рассчитать первичный ток
В п V с | = | Я с Я п |
В п V с | = | Я с Я п |
Без потерь, идеальный трансформатор, 100% эффективная передача мощности
мощность, генерируемая в первичной обмотке = мощность, генерируемая во вторичной обмотке
Вызов формулы мощности,
P = IV
Мощность Первичная обмотка
= I p V p
Мощность Вторичная обмотка
= I s V s
I p V p = I s V s
С помощью алгебраических манипуляций.
V p / V s = I s / I p
Информация на этом веб-сайте может быть изменена без предварительного уведомления.
НАЖМИТЕ НА ОБРАЗЕЦ ИДЕНТИФИКАТОРА ЧАТБОТА
2м 3м 4м 5м 6м 7м
с1 s2 s3 s4 s5 s6
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ КАЛЬКУЛЯТОР
Двоичный в шестнадцатеричный (13)
Цифровой сигнал (14)
Преобразование давления (15)
Преобразование мощности (16)
Преобразование энергии (17)
Преобразование крутящего момента (18)
цикл в миллисекунду (41)
Температура (43)
Преобразование силы (44)
Преобразование расстояния (45)
Преобразование площади (46)
Преобразование объема (47)
Преобразование веса (48)
Преобразование массы (49)
Преобразование скорости (50)
Преобразование потока жидкости (51)
Фундаментальная константа (92)
INVBAT.COM — А. революционная инновация в области вычислений
и технологии веб-поиска. INVBAT.COM — A.I. + СЕРВИС ЧАТБОТА ИСПОЛЬЗУЕТСЯ В 204 СТРАНАХ
Доступен калькулятор
Copyright 2021 INVBAT.COM — A.I.
The Personal Memory Assistant Company
INV enting B rain A ssistant T ools (INVBAT)
Коэффициент трансформации трансформатора (TTR) объяснение
Когда на первичную обмотку трансформатора подается переменный ток (AC), переменные магнитные силовые линии, называемые «потоком», циркулируют по сердечнику, создавая магнитное поле.Фотография: « Quora
».Трансформаторы эффективно передают электрическую энергию из одной цепи в другую за счет магнитной индукции. Каждая фаза трансформатора состоит из двух отдельных обмоток катушки, намотанных на общий сердечник.
Первичная обмотка трансформатора получает электрическую энергию от источника питания. Когда на первичную обмотку подается переменный ток (AC), переменные магнитные силовые линии, называемые «потоком», циркулируют по сердечнику, создавая магнитное поле.
Когда вторая обмотка намотана вокруг того же сердечника, магнитное поле индуцирует напряжение. Эта обмотка называется вторичной обмоткой. Величина напряжения, индуцируемого в каждом витке вторичной обмотки, будет такой же, как напряжение на каждом витке первичной обмотки; это называется коэффициентом трансформации трансформатора.
Если у вторичной обмотки меньше витков, чем у первичной, во вторичной будет индуцировано более низкое напряжение. Этот тип трансформатора называется понижающим трансформатором.
Вторичная катушка с вдвое большим количеством витков, чем первичная, будет разрезана в два раза больше магнитным потоком, и во вторичной обмотке будет индуцировано удвоенное первичное напряжение. Этот трансформатор известен как повышающий трансформатор.
Примечание: первичный всегда подключен к источнику питания , а вторичный всегда подключен к нагрузке . Обмотка высокого или низкого напряжения может быть первичной или вторичной.
Как рассчитывается TTR
Общее индуцированное напряжение в каждой обмотке пропорционально количеству витков в этой обмотке, а ток обратно пропорционален как напряжению, так и количеству витков.
E1 / E2 = N1 / N2 = I2 / I1
E1 — это первичное напряжение, I1 — первичный ток, E2 — вторичное напряжение и I2 — вторичный ток, N1 — первичные витки, а N2 — вторичные витки. Если напряжение повышается, ток необходимо понижать, и наоборот.Число витков остается постоянным, если нет переключателя ответвлений.
Пример 1
Если первичное напряжение трансформатора составляет 110 вольт (В), первичная обмотка имеет 100 витков, а вторичная обмотка — 400 витков, каким будет вторичное напряжение?
E1 / E2 = N1 / N2
110 / E2 = 100/400
100 E2 = 44,000
E2 = 440 Вольт
Пример 2
Если первичный ток составляет 20 ампер, каким будет вторичный ток?
E2 x I2 = El x I1
440 x I2 = 110 x 20 = 2200
I2 = 5 ампер
Поскольку отношение витков первичной и вторичной цепей составляет 1: 4, должно быть соотношение 1: 4 между первичным и вторичным напряжением и соотношение 4: 1 между первичным и вторичным током.
При повышении напряжения ток понижается, при этом вольт, умноженный на ампер, остается постоянным. Это называется «вольт-ампер».
Рассчитайте соотношение для каждой трехфазной обмотки на основе линейного и нейтрального напряжения звездообразной обмотки. Разделите линейное напряжение обмотки на 1,732, чтобы получить правильное линейное напряжение.
Пример: 13200-480Y / 277 будет 13200/277 = 47,653
Проверьте положение устройства РПН, чтобы убедиться, что оно установлено в соответствии с напряжением, указанным на паспортной табличке.В противном случае информацию об испытании передаточного числа невозможно будет сравнить с паспортной табличкой.
Как измеряется TTR
Тест на соотношение витков позволяет обнаруживать закороченные витки в обмотке, которые указывают на нарушение изоляции, определяя, существует ли правильное соотношение витков. Короткое замыкание витков может быть результатом короткого замыкания или нарушения диэлектрической проницаемости.
Измерения проводятся путем подачи известного низкого напряжения на одну обмотку и измерения наведенного напряжения на соответствующей обмотке.Низкое напряжение обычно подается на обмотку высокого напряжения, так что индуцированное напряжение ниже, что снижает опасность при выполнении испытания.
Посмотрите на векторную диаграмму паспортной таблички, чтобы узнать, какая обмотка на первичной обмотке соответствует обмотке на вторичной обмотке. Фотография: « Quora
».Коэффициент напряжения, полученный при испытании, сравнивается с коэффициентом напряжения, указанным на паспортной табличке. Посмотрите на векторную диаграмму паспортной таблички, чтобы узнать, какая обмотка на первичной обмотке соответствует обмотке на вторичной обмотке.
Коэффициент, полученный в ходе полевых испытаний, должен находиться в пределах 0,5% или в зависимости от того, что указывает производитель.
Новые трансформаторы хорошего качества обычно соответствуют заводской табличке с точностью до 0,1%. Для трансформаторов с трехфазным соединением треугольником или звездой / треугольником следует провести испытание на эквивалентность трех фаз. Испытание выполняется и рассчитывается для соответствующих одиночных обмоток.
Список литературы
Комментарии
5 комментариев
Все комментарии (5) Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы оставить комментарий.Как изменить коэффициент трансформации моего трансформатора тока?
Изменение коэффициента трансформации трансформатора тока RC, SC и CT
Коэффициент тока между первичной и вторичной обмотками определяется по следующей формуле:
Нс x Is = Np x Ip
Где:
Ip = первичный ток
Is = вторичный ток
Np = количество витков на первичной обмотке
Ns = количество витков на вторичной обмотке
Пример:
На трансформаторе тока 300: 5,
Is = 5 ампер, когда Ip = 300 ампер,
количество витков первичной обмотки равно 1.
Нс x 5 = 300 x 1
Нс = 60
Коэффициент трансформации трансформатора тока можно изменить, изменив количество витков вторичной обмотки. Прямая или обратная намотка вторичных проводов через окно трансформатора тока будет добавлять или вычитать вторичные витки соответственно.
При добавлении вторичных витков такой же первичный ток приведет к уменьшению вторичного выходного тока. Если вычесть вторичные витки, тот же первичный ток приведет к большему вторичному выходу.
Пример:
На трансформаторе тока 300: 5, если требуется соотношение тока 325: 5, необходимо добавить пять витков к вторичной обмотке.Чтобы добавить вторичные витки, белые провода должны быть намотаны через трансформатор тока со стороны, противоположной отметке полярности. Чтобы вычесть витки вторичной обмотки, провод от левой клеммы или белый провод должен быть намотан через трансформатор тока с той же стороны, что и метка полярности.При подключении, как показано, напряжение на белом проводе будет совпадать по фазе с напряжением на проводе питания, соединяющем линию с нагрузкой.
Нс x 5 = 325 x 1
Нс = 65Вычитая 5 вторичных витков, мы получим трансформатор с коэффициентом тока 275: 5.
Нс x 5 = 275 x 1
Нс = 55
Модификации передаточного числа серии SC
Первичные изменения передаточного числа
Формула:Ka = Kn x Nn / Na
Где:Ka = Фактическое передаточное число трансформатораКоэффициент трансформации трансформатора тока можно изменить, добавив больше витков первичной обмотки трансформатора.Добавление витков первичной обмотки снижает ток, необходимый для поддержания пяти ампер на вторичной обмотке. (Пример: трансформатор тока 100: 5, рассчитанный на один виток первичной обмотки.)
Kn = Передаточное отношение трансформатора с паспортной таблички
Na = Фактическое число витков первичной обмотки
Nn = Число витков первичной обмотки на паспортной табличке
Полярность трансформатора в квадратном корпусе
Изменение передаточного числа вторичного вала
Коэффициент тока между первичной и вторичной обмотками определяется по следующей формуле:Чтобы вычесть витки вторичной обмотки, вывод от клеммы X1 должен проходить через трансформатор тока с той же стороны, что и h2. Чтобы добавить вторичные витки, провод от клеммы X1 должен быть намотан через трансформатор тока со стороны, противоположной h2.Где:Нс x Is = N
Ip = первичный токКоэффициент трансформации трансформатора тока можно изменить, изменив количество витков вторичной обмотки. Прямая или обратная намотка вторичных проводов через окно трансформатора тока будет добавлять или вычитать вторичные витки соответственно.
Is = вторичный ток
Np = No.количество витков на первичной обмотке
Ns = количество витков на вторичной обмоткеПри добавлении вторичных витков такой же первичный ток приведет к уменьшению вторичного выходного тока. Если вычесть вторичные витки, тот же первичный ток приведет к большему вторичному выходу.
7070A-I AC Current Ratio Bridge
Особенности и преимуществаТочное измерение электроэнергии в высоковольтных и сильноточных распределительных системах основано на трех ключевых компонентах: счетчике ватт-часов, высоковольтном трансформаторе и сильноточном трансформаторе. для понижения высокого напряжения и высокого тока до точных низких уровней для ввода в счетчики киловатт-часов или другие электрические измерительные устройства.Однако, если измерительные трансформаторы не откалиброваны с такой же точностью, то точные измерения, выполненные измерительными устройствами, будут с высокой погрешностью и будут вводить в заблуждение. Для высоких напряжений и токов эта неточность может существенно повлиять на результат. Поэтому калибровка измерительных трансформаторов становится все более важной.
Начиная с отдельных инструментов, таких как автоматизированный тангенциально-дельта-мост для измерения емкости высокого напряжения, высоковольтные делители и ваттметры / анализаторы мощности, а также такие системы, как системы калибровки мощности MI (PCS) и автоматизированная система измерения потерь нагрузки (ALMS) и изолирующий трансформатор тока. (ИКТ) системы.MI также имеет аккредитацию 17025 для калибровки этих измерений как внутри компании, так и на месте. Эта возможность подтверждает нашу квалификацию не только как ведущего разработчика приборов в отрасли, но и как поставщика услуг по калибровке измерительных трансформаторов.
Серия мостов переменного тока модели 7070A, разработанная в MI, полностью автоматизирована для быстрого и точного измерения ошибок измерительного трансформатора. 7070A можно легко интегрировать в сложные системы для калибровки трансформаторов напряжения до 800 кВ и трансформаторов тока до 10 000 ампер.7070A установит новые стандарты измерений при калибровке измерительных трансформаторов.
Модель 7070A-I
Модель 7070A-I представляет собой мост для измерения коэффициента переменного тока, и его основное применение — калибровка трансформаторов тока с использованием эталонного ТТ, такого как серия MI 7020 или эталонный ТТ другого производителя. 7070A-I имеет 10 следующих диапазонов входного тока: 5, 2, 1, 0,5, 0,2, 0,1, 0,05, 0,02, 0,01 и 0,005 А. Более высокие испытательные токи могут быть достигнуты с использованием внешних прецизионных трансформаторов тока.Большое количество диапазонов входного тока дает возможность использовать один эталонный трансформатор тока с одним коэффициентом передачи для тестирования трансформаторов тока с различными номинальными коэффициентами. На рисунке 1 показана схема установки для испытания трансформаторов тока.
Рисунок 1. Конфигурация трансформатора тока модели 7070A-I
Измерительные системы
MI разрабатывает и поставляет системные решения для измерений трансформаторов тока и напряжения, адаптированные к конкретным требованиям.Некоторые из компонентов системы перечислены ниже:
1. Стандартные трансформаторы тока серии 7020
2. Компараторы тока серии 7200
3. Делители напряжения серии 2500
4. Высоковольтные конденсаторы серии CG
5. Электронные нагрузки
6. Компьютер и принтер для внешнего управления и восстановления данных.
ETCR9500C Трехканальный беспроводной высоковольтный измеритель коэффициента трансформатора тока с высоковольтными клещами от 0,00 мА до 1200 А переменного тока Зажимы низкого напряжения от 0,01 мА до 10.00A ЖК-дисплей 1500 Групповое хранилище: Amazon.com: Industrial & Scientific
Функция: коэффициент тока, коэффициент, фаза (группа), полярность, измерение последовательности фаз
Размер губок: плоскогубцы высокого давления: Φ48 мм; Плоскогубцы низкого давления: 25 мм x 30 мм
Размер ЖК-дисплея: 44 мм x 27 мм (с подсветкой)
Диапазон: зажим высокого напряжения: 0,00 мА 1200 А переменного тока; Токоизмерительные клещи низкого напряжения: 0,01 мА ~ 10,00 A
Разрешение: 0,01 мА
Точность: ± 1% показания ± 5 ед. (23 ° C ± 5 ° C, 80% относительного или менее)
Хранение данных: 1500 Группа; Конструкция: Anti-drip II
Индикация отсутствия сигнала: «Нет сигнала» отображается динамически, когда приемник не принимает сигнал передачи
Помехи: Избегайте интерференции сигнала той же частоты 315 МГц, 433 МГц
Частота: 50 Гц, 60 Гц автоматическая идентификация
Сдвиг: Автоматическое переключение
Длина провода низковольтных токовых клещей: Стандартно 2 метра (может быть увеличена в зависимости от расстояния до объекта, для достижения расстояния от 0 до 50 метров при онлайн-мониторинге)
Диапазон настройки: Диапазон настройки преобразования: 0.00A ~ 99,99A, ток вторичной цепи по умолчанию, преобразованный в 5A
Диапазон погрешности отношения (F.Er): 0,0% ~ 9,9%, погрешность между фактическим коэффициентом трансформации и заданным коэффициентом
Диапазон настройки: 0000 ~ 9999 / 0,0A ~ 9,9A
Установите диапазон ошибок: 0,0% ~ 9,9%. Если измеренная разница в соотношении больше, чем установленное значение ошибки, хост запустит функцию тревоги с «бип-бип-бип — сигнал -»
Полярность фазы: положительная полярность в том же направлении, тот же положительный знак, отрицательная полярность в том же направлении и противоположном знаке
Индикация чередования фаз: Курсор прямой чередования фаз вращается по часовой стрелке, индикация «Нормальный»; Курсор обратной последовательности вращается против часовой стрелки, индикация «Инвертировать»
Индикация ошибки: индикация символа ошибки, когда фаза, полярность и последовательность фаз не могут быть правильно распознаны
Автоматическая запись: 1 ~ 99 минут, 0 минут не записываются автоматически, 1 ~ 99 минут хост не выключается автоматически