Измерения напряжений (токов).

Для измерения тока и напряжения применяют методы непосредственной оценки и сравнения. В лабораторном практикуме по электротехнике используется в основном метод непосредственной оценки.

Для измерения тока амперметр включают последовательно с нагрузкой R1 (в разрыв ветви) (рис. 8.1).

В связи с тем, что сопротивление амперметра RА отлично от нуля, возникает методическая погрешность измерения, обусловленная включением амперметра:

Обычно RА << R1,поэтому

Рисунок 8.1–Электрическая схема для измерения постоянного тока

 

Погрешность измерения тока за счет влияния сопротивления амперметра отрицательна, так как показание прибора несколько меньше того значения тока, которое было бы до момента включения прибора в цепь. Следовательно, максимальная погрешность измерения имеет место, если погрешность, определяемая классом точности прибора, также отрицательна.

Для измерения напряжения вольтметр присоединяют параллельно участку цепи, на котором нужно измерить падение напряжения (рис. 8.2).

Рисунок 8.2–Электрическая схема для измерения постоянного напряжения

 

Если к источнику ЭДС Е с внутренним сопротивлением Ri подключить резистор R, то в цепи будет протекать ток .

При этом падение напряжения на резисторе составит U = IR.После подключения вольтметра с входным сопротивлением RV сопротивление внешней цепи (относительно источника энергии) уменьшится. В результате ток в неразветвленном участке цепи увеличится:

,

причем I > I'. В результате возрастает падение напряжения на внутреннем сопротивлении источника Ri и соответственно уменьшаются падение напряжения на резисторе R и показания вольтметра UV.

Абсолютная методическая погрешность измерения, возникающая за счет шунтирования резистора R сопротивлением RV , равна

.

Относительная методическая погрешность определяется по формуле

.

При измерении напряжения переменного тока эквивалентная схема входного сопротивления вольтметра имеет вид, показанный на рис. 8.3.

Рисунок 8.3–Электрическая схема для измерения переменного напряжения

 

Косвенные измерения

При прямых измерениях не всегда удается получить значение всех исследуемых величин (токов, напряжений, мощности, фазы и др.) методом прямого измерения. Это обусловливается отсутствием специальных приборов прямого измерения или невозможностью подключения прибора к некоторым элементам цепи и другими причинами.

Измерение тока с помощью электронных вольтметров. Косвенный метод измерения тока с помощью электронного вольтметра заключается в следующем. В ветвь, в которой необходимо измерить ток, последовательно с нагрузкой включают образцовый резистор R0. Падение напряжения на этом резисторе измеряют с помощью электронного вольтметра, так как он работает в широком диапазоне частот и потребляет от измеряемой цепи малую мощность, что способствует обеспечению минимума методической погрешности.

Ток, текущий через резистор R0, а следовательно, и по всей цепи (рис. 8.6), определяется законом Ома: , где U0 – показание вольтметра, включенного параллельно резистору R0.

Рисунок 8.6–Измерение тока с помощью электронного вольтметра

 

Включать резистор R0следует в разрыв проводника, идущего от корпуса генератора.

В этом случае корпусная точка измерительного прибора соединяется с корпусом генератора, что обеспечивает меньшее влияние помех и стабильность работы вольтметра. Минимум методической погрешности обеспечивается при правильном выборе сопротивления резистора R0. Чем меньше сопротивление R0, тем меньше оно оказывает влияние на ток, протекающий в искомой ветви.

Косвенный метод измерения тока наиболее широко применяется в цепях переменного тока с частотой от 500 Гц до 10 МГц.

Измерение параметров электрической цепи R, С, L, Z.Основными элементами электрической цепи с сосредоточенными параметрами являются: резистор, конденсатор, катушка индуктивности. Им соответствуют основные параметры: активное сопротивление электрическому току R, емкость С, индуктивность L.

Метод амперметра-вольтметра. Этот метод основан на раздельном измерении тока I в цепи измеряемого сопротивления RХ и напряжения U на его зажимах и на последующем вычислении значения Rh/span>Х по показаниям измерительных приборов:

RХ = .

При измерении малых сопротивлений порядка 0,01…100 Ом постоянному току применяют схему, показанную на рис. 8.8,а. С помощью реостата R1устанавливают приемлемое значение тока в цепи.

А) б)

Рисунок 8.8–Измерение параметров электрической цепи

 

В схеме (см. рис. 8.8,а) вольтметр показывает значение напряжения на зажимах RХ (U = UХ ), амперметр – сумму токов IА = IV + I.

Для измерения больших сопротивлений (до сотен кОм и более) применяют схему (рис. 8.8,б), где амперметр регистрирует значение тока в цепи RХ (I = IА), а вольтметр – сумму падений напряжений (U + UA).

 

17. Измерение мощности и расхода электроэнергии.

Мощность (яркость) электрической лампы или двигателя зависит одновременно от двух величин: напряжения и силы тока. Чем больше ток, тем выше мощность. Соответственно: чем выше напряжение, тем больше мощность. При одновременном увеличении напряжения и тока мощность растет, как произведение обеих величин:

Электрическая мощность = Сила тока · Напряжение
N = I U

Единица измерения электрической мощности — 1 ватт (Вт). 1 ватт — это мощность устройства, которое при напряжении в 1 В потребляет ток силой в 1 А (1 Вт = 1 В · 1 А). Чем дольше работает лампа, тем больше электроэнергии она потребляет. Чем дольше работает электродвигатель, тем большую работу он может совершить; при этом он потребляет больше электроэнергии.

Расход электроэнергии = Мощность · Время
W = IUt

Единица измерения электроэнергии — 1 кВт · ч.1 кВт · ч = 1000 ВА · 3600 сек. = 3 600 000 Вт · сек. = 3,6 МДж.Счетчик электроэнергии показывает количество потребленной энергии в киловатт-часах, то есть мощность в тысячу Ватт, которая расходовалась в течении одного часа — 1кВт-час.

 

 

 

 

18. Измерение частоты, сдвига фазы и коэффициента мощности.

 

Измерение коэффициента мощности.

Коэффициент мощности (cos ) это параметр, характеризующий искажения формы тока, потребляемого от электросети переменного тока. Важный показатель потребителя электроэнергии. Во многом он определяет требования к питающей сети. От него зависят потери в проводах и на внутреннем сопротивлении сети.

Для измерения cos используются специальные приборы – фазометры. Они применяются в сетях с потребляемым током синусоидальной формы, без искажения.

Схема измерения коэффициента мощности.

Необходимо вычислить полную мощность, как произведение показаний вольтметра и амперметра.

S = U * I

Теперь надо активную мощность (показания ваттметра) разделить на полную.

= P / S

При отсутствии ваттметра можно использовать счетчик электроэнергии.

Для этого необходимо замерить время 10 калибровочных импульсов (миганий светодиода на корпусе счетчика). Вычислить время периода одного импульса (разделить на 10). Зная коэффициент счетчика (обычно 3200 импульсов на кВт) можно посчитать активную мощность нагрузки. С учетом того, что счетчики электроэнергии имеют класс точности 1.0, измерение получится довольно точным.

 

19. Трансформаторы: типы, назначение, устройство, принцип действия, условные обозначения на схемах.

Трансформатором называется статическое электромагнитное устройство, преобразующие электрическую энергию переменного тока с параметрами U1, I1 в электрическую энергию переменного тока с параметрами U2, I2 той же частоты.

Основное назначение трансформаторов – согласование уровней номинальных (рабочих) напряжений или токов источников и приёмников электрической энергии. Кроме согласования трансформаторы применяются для выполнения разделительных, измерительных, дифференцирующих и некоторых других функций, а также специальных функций (например, сварочные трансформаторы).

Рис. 1. Принцип устройства однофазного двухобмоточного трансформатора. 1 первичная обмотка, 2 вторичная обмотка, 3 сердечник. U1 первичное напряжение, U2 вторичное напряжение, I1 первичный ток, I2 вторичный ток, Ф магнитный поток

Простейший трансформатор представляет собой устройство, состоящее из стального сердечника и двух обмоток (рис. 1). При подаче в первичную обмотку переменного напряжения, во вторичной обмотке индуцируется ЭДС той же частоты. Если ко вторичной обмотке подключить некоторый электроприемник, то в ней возникает электрический ток и на вторичных зажимах трансформатора устанавливается напряжение, которое несколько меньше, чем ЭДС и в некоторой относительно малой степени зависит от нагрузки. Отношение первичного напряжения ко вторичному (коэффициент трансформации) приблизительно равно отношению чисел витков первичной и вторичной обмоток.

Простейшие условные обозначения трансформаторов изображены на рис. 2; для наглядности разные обмотки трансформатора можно, как и на рисунке, представить разными цветами.

Рис. 2. Условное обозначение трансформатора в подробных (многолинейных) схемах (a) и в схемах электрических сетей (b)

Трансформаторы могут быть одно- или многофазными, а вторичных обмоток может быть больше одной. В электрических сетях обычно используются трехфазные трансформаторы с одной или двумя вторичными обмотками. Если первичное и вторичное напряжения относительно близки друг другу, то могут использоваться и однообмоточные автотрансформаторы, принципиальные схемы которых представлены на рис. 3.

Рис. 3. Принципиальные схемы понижающего (a) и повышающего (b) автотрансформаторов

Важнейшими номинальными показателями трансформатора являются его номинальные первичное и вторичное напряжения, номинальные первичный и вторичный ток, а также номинальная вторичная полная мощность (номинальная мощность). Трансформаторы могут изготовляться как на весьма малую мощность (например, для микроэлектронных цепей), так и на очень большую (например, для мощных энергосистем), охватывая диапазон мощностей от 0,1 mVA до 1000 MVA.

Потери энергии в трансформаторе – обусловленные активным сопротивлением обмоток потери в меди и вызванные вихревыми токами и гистерезисом в сердечнике потери в стали – обычно настолько малы, что кпд трансформатора, как правило, выше 99 %.
Устройство трансформатора напряжения по своему принципу не отличается от силовых трансформаторов, но работает он в режиме, близком к холостому ходу; коэффициент трансформации в таком случае достаточно постоянен. Номинальное вторичное напряжение таких трансформаторов обычно равно 100 V. Вторичная обмотка трансформатора тока в идеальном случае короткозамкнута и вторичный ток в таком случае пропорционален первичному. Номинальный вторичный ток обычно составляет 5 A, но иногда может быть и меньше (например, 1 A). Примеры условных обозначений трансформаторов тока приведены на рис. 4.

Рис. 4. Условное обозначение трансформатора тока в развернутых схемах (a) и в однолинейных схемах (b)

 

20. Режимы работы трансформатора

Режим холостого хода. При разомкнутой вторичной обмотке трансформатор работает в режиме холостого хода. Ток холостого хода i0, проходящий по первичной обмотке, имеет две составляющие: активную i0a и реактивную i0р. При этом

Í = Í0a + Í0р

Реактивная составляющая называется намагничивающим током, этот ток создает магнитный поток в магнитопроводе трансформатора. Активная составляющая обеспечивает поступление в трансформатор электрической энергии, необходимой для компенсации потерь энергии в стали магнитопровода. Она невелика, поэтому ток холостого хода практически можно считать равным намагничивающему току: I0 I0р. При проектировании трансформаторов магнитное сопротивление магнитопровода стремятся сделать малым, чтобы ток холостого хода для мощных трансформаторов составлял 3—4%, а трансформаторов средней мощности — 8—10% номинального тока.

Нагрузочный режим. При подключении нагрузки ZH к вторичной обмотке трансформатора (рис. 222) он начинает отдавать нагрузке некоторую мощность. Соответственно увеличивается и мощность, получаемая первичной обмоткой из питающей сети. Следовательно, при увеличении тока i2 во вторичной обмотке возрастает и ток i1 в первичной обмотке.

Магнитный поток трансформатора определяется значением питающего напряжения U1 и практически не зависит от нагрузки.

Рис. 221. Характеристики силовых и выпрямительных трансформаторов: а — холостого хода; б— внешние (2> 0 — активно-индуктивная нагрузка, (2<0— активно-емкостная)

Рис. 222. Схема магнитных потоков в трансформаторе при нагрузке

Короткое замыкание. В паспорте трансформатора указывают не изменение напряжения, которое различно для разных cos2, а результирующее падение напряжения в его обмотках при номинальном нагрузочном токе. Это падение напряжения называют напряжением короткого замыкания, и его можно определить опытным путем, если питать трансформатор с замкнутой накоротко вторичной обмоткой пониженным напряжением UK (опыт короткого замыкания). В этом случае напряжение UK будет равно такому напряжению U1, при котором по обмоткам замкнутого накоротко трансформатора протекают номинальные токи.

Напряжение короткого замыкания является весьма важным эксплуатационным показателем, его выражают в процентах от U1НОМ:

uk% = (Uk / U1НОМ) 100

Для трансформаторов средней мощности uk% = 5-7%, для мощных трансформаторов 6—12%.

Если короткое замыкание происходит в процессе эксплуатации трансформатора при номинальном напряжении, то в обеих обмотках возникают большие токи, превышающие номинальное значение в 10—20 раз, при этом повышается температура обмоток и на них действуют большие электромагнитные силы. Такое замыкание является аварийным и требует специальной защиты, которая должна отключить трансформатор в течение долей секунды. Установившийся ток короткого замыкания трансформатора в общем случае

Ik = Iном (100 / uk%)

где Iном — номинальный ток первичной обмотки.

Для ограничения токов короткого замыкания мощные трансформаторы выполняют с повышенными значениями uк%, т. е. с повышенным внутренним индуктивным сопротивлением обмоток.

 

21. Трёхфазный трансформатор. Назначение, применение, основные конструктивные элементы силовых трансформаторов. Схемы соединения обмоток трёхфазных трансформаторов.

Для трансформирования энергии в трехфазных системах используют либо группу из трех однофазных трансформаторов (именно так и работают мощные однофазные трансформаторы, устанавливаемые на крупных электростанциях), у которых первичные и вторичные обмотки соединяются звездой или треугольником, либо один трехфазный трансформатор с общим магнитопроводом.

Трехфазные трансформаторы могут иметь различные схемы соединения первичных и вторичных обмоток. Все начала первичных обмоток трансформатора обозначают большими буквами: А, В, С; начала вторичных обмоток — малыми буквами: а, Ь, с. Концы обмоток обозначаются соответственно: X, У, Z и х, у, z. Зажим выведенной нулевой точки при соединении звездой обозначают буквой О.

Наибольшее распространение имеют соединения обмоток по схеме «звезда» (Y) и «треугольник» (D), причем первичные и вторичные обмотки могут иметь как одинаковые, так и различные схемы. Если при соединении обмоток «звездой» нулевая точка выводится, то такое соединение называют «звезда c нулем» (Yо).

Самым простым и дешевым из них является соединение обеих обмоток трансформатора звездой (Y/Y), при котором каждая из обмоток и ее изоляция (при глухом заземлении нейтральной точки) должны быть рассчитаны только на фазное напряжение и линейный ток; так как число витков обмотки трансформатора прямо пропорционально напряжению, то, следовательно, соединение обмоток звездой требует в каждой из обмоток меньшего количества витков, но большего сечения проводников с изоляцией, рассчитанной лишь на фазное напряжение.

На рисунке приведено устройство трехфазного трансформатора при соединении обеих обмоток звездой (Y/Y). Такое соединение широко применяют для трансформаторов небольшой и средней мощности (примерно до 1800 кВ-А). Соединение звездой является наиболее желательным для высокого напряжения, так как при нем изоляция обмоток рассчитывается лишь на фазное напряжение. Чем выше напряжение и меньше ток, тем относительно дороже обходится соединение обмоток треугольником.

Соединение обмоток треугольником конструктивно удобнее при больших токах. По этой причине соединение Y/D широко применяется для трансформаторов большой мощности в тех случаях, когда на стороне низшего напряжения не требуется нейтрального провода.

Теперь рассмотрим схему соединения источника трехфазного напряжения и нагрузки треугольником. Она приведена на рисунке 4.


Рисунок 4 Схема соединения источника и нагрузки треугольником

При таком соединении вторичных обмоток трехфазного трансформатора линейные напряжения будут соответствовать фазным для соединения звездой (220В), а при одинаковой потребляемой мощности линейные токи будут больше в раз, так как для них сложится ситуация, подобная приведенной на рисунке 2.

Соединение в зигзаг применяют, чтобы неравномерную нагрузку вторичных обмоток распределить между фазами первичной сети и для получения требуемых фазовых сдвигов в многопульсных схемах выпрямления. На рисунке 6 показано соединение обмоток звезда–зигзаг и векторная диаграмма напряжений. Видно, что между напряжениями первичной и вторичной обмоток в одноимённых фазах появился фазовый сдвиг , который можно изменять соотношением витков в частях вторичной обмотки. Если вторичная обмотка разделена на две равные части, то угол = 30°.

Рисунок 6 Трёхфазный трансформатор при включении звезда-зигзаг

 

22. Измерительные трансформаторы. Автотрансформаторы. Параллельная работа трёхфазных трансформаторов.

Автотрансформаторы. В конструктивном отношении автотрансформатор подобен трансформатору: на стальном магнитопроводе помещены две обмотки, выполненные из проводников различного поперечного сечения. Конец одной обмотки электрически соединяется с началом другой так, что две последовательно соединенные обмотки образуют общую обмотку высшего напряжения.
Обмоткой низшего напряжения, являющейся частью обмотки высшего напряжения, служит одна из двух обмоток автотрансформатора. Таким образом, между обмотками высшего и низшего напряжений автотрансформатора имеется не только магнитная, но и электрическая связь.

Первичное напряжение подведено к зажимам А - х первичной обмотки с числом витков 1. Вторичной обмоткой является часть первичной а - х с числом витков 2.
Отношение напряжения первичной и вторичной обмоток при холостом ходе называется коэффициентом трансформации автотрансформатора, т. е. U1/U2 = 1/ 2 = n.


В понижающем автотрансформаторе ток I1 совпадает по направлению с током I2, в повышающем — направлен противоположно току I2.
Преимуществом автотрансформатора перед трансформатором той же полезной мощности является меньший расход активных материалов - обмоточного провода и стали, меньшие потери энергии, более высокий кпд, меньшее изменение напряжения при изменении нагрузки. В автотрансформаторе энергия из первичной сети во вторичную частично передается путем электрического соединения первичной и вторичной сети, т. е. электрическим путем. Так как в процессе передачи этой энергии магнитный поток не участвует, у автотрансформатора электромагнитная мощность меньше, чем у трансформатора. Наряду с преимуществами автотрансформаторов перед трансформаторами они имеют существенные недостатки: малое сопротивление короткого замыкания, что обусловливает большую кратность тока короткого замыкания; возможность попадания высшего напряжения в сеть низшего напряжения из-за электрической связи между этими сетями. Наличие электрической связи между сетью источника и приемника энергии делает невозможным применять автотрансформатор в том случае, когда приемник энергии имеет заземленный полюс (в выпрямительных устройствах). Достоинства автотрансформаторов будут выражены тем сильнее, чем коэффициент трансформации ближе к единице. Поэтому автотрансформаторы применяют при небольших коэффициентах трансформации (n = 1 2). В трехфазных сетях используют трехфазные автотрансформаторы, обмотки которых обычно соединяются звездой.   Измерительные трансформаторы Измерительные трансформаторы делятся на трансформаторы напряжения и трансформаторы тока. Их применяют в цепях переменного тока для расширения пределов измерения измерительных приборов и для изоляции этих приборов от токопроводящих частей, находящихся под высоким напряжением. Трансформаторы напряжения конструктивно представляют собой обычные трансформаторы малой мощности. Первичная обмотка такого трансформатора включается в два линейных провода сети, напряжение которой измеряется или контролируется; во вторичную обмотку включают вольтметр или параллельную обмотку ваттметра, счетчика или другого измерительного прибора. Коэффициент трансформации трансформатора напряжения выбирают таким, чтобы при номинальном первичном напряжении напряжение вторичной обмотки было 100 В. Режим работы трансформатора напряжения подобен режиму холостого хода обычного трансформатора, так как сопротивление вольтметра или параллельной обмотки ваттметра, счетчика и т. п. велико и током во вторичной обмотке можно пренебречь. Трансформаторы тока служат для преобразования переменного тока большой величины в ток малой величины и изготовляются таким образом, чтобы при номинальном токе первичной цепи во вторичной обмотке ток был 5 А. Первичная обмотка трансформатора тока включается в разрез линейного провода (последовательно с нагрузкой), ток в котором измеряется; вторичная обмотка замкнута на амперметр или на последовательную обмотку ваттметра, счетчика и т. п., т. е. соединена с измерительным прибором, имеющим малое сопротивление.
Режим работы трансформатора тока существенно отличен от режима работы обычного трансформатора. В обычном трансформаторе при изменении нагрузки магнитный поток в сердечнике остается практически неизменным, если постоянно приложенное напряжение. При работе трансформатора тока его вторичная обмотка замкнута на измерительный прибор с малым сопротивлением и режим работы трансформатора близок к короткому замыканию. Поэтому магнитный поток в магнитопроводе трансформатора мал. Если разомкнуть вторичную обмотку трансформатора тока, то тока в этой обмотке не будет, тогда, как в первичной обмотке ток останется неизменным. Конструкции трансформаторов тока в зависимости от назначения чрезвычайно разнообразны и делятся на стационарные и переносные. Схема измерительных трансформаторов: a - напряжения, б - тока При работе измерительных трансформаторов напряжения и тока возможен пробой изоляции их первичных обмоток и, как следствие пробоя, электрическое соединение первичной обмотки с сердечником или со вторичной обмоткой. Для безопасности обслуживания сердечники и вторичные обмотки измерительных трансформаторов заземляются. --Параллельная работа трёхфазных генераторов. Если мощность, нужная для трансформации, больше мощности одного трансформатора, то в этом случае несколько трансформаторов включается на параллельную работу. Параллельная работа однофазных трансформаторов. Для включения на параллельную работу однофазных трансформаторов необходимо выполнить следующие условия. 1. Напряжения первичных и вторичных обмоток параллельно включаемых трансформаторов должны быть равны. В этом случае коэффициенты трансформации трансформаторов окажутся также равными. Это условие можно записать так: Если на параллельную работу включить трансформаторы с различными коэффициентами трансформации, то вторичные э. д. с. их будут неодинаковы. Но на вторичных шинах не могут быть два различных напряжения. Поэтому разностная э. д. с. Е создаст в замкнутом контуре вторичных обмоток ток, который называется уравнительным. При большой разнице в коэффициентах трансформации уравнительный ток может оказаться настолько большим, что параллельная работа таких трансформаторов окажется невозможной.
 

При нагрузке трансформаторов с различными коэффициентами трансформации, включенных на параллельную работу, по их обмоткам будет протекать ток, равный геометрической сумме нагрузочного и уравнительного токов. Как показывают вычисления, в этом случае трансформатор с меньшим коэффициентом трансформации будет нагружен больше. Во избежание перегрева необходимо снизить внешнюю нагрузку и поставить перегруженный трансформатор в нормальные условия работы.


При этом трансформатор с большим коэффициентом трансформации будет недогружен.
На практике приходится иногда включать на параллельную работу трансформаторы с различными коэффициентами трансформации.
По ГОСТ 401—41 на параллельную работу можно включать трансформаторы, если разница в коэффициентах трансформации их не превышает 0,5%.

2. Вторым условием параллельной работы трансформаторов является равенство напряжений короткого замыкания. Расчет показывает, что при параллельной работе трансформаторов с одинаковыми коэффициентами трансформации и с одинаковыми мощностями, но различными напряжениями короткого замыкания UK нагрузка (ток или полная мощность) распределится между трансформаторами обратно пропорционально UK : трансформатор с большим UK возьмет на себя меньшую мощность.

На практике разрешается включать на параллельную работу трансформаторы, если их напряжения короткого замыкания отличаются между собой не более чем на ±10% от их среднего значения. Мощности трансформаторов при этом должны отличаться не более чем в три раза.

3. Третьим условием параллельной работы трансформаторов является включение одинаковыми фазами со стороны высшего и низшего напряжений.

Последнее условие на практике проверяется следующим образом.
Пусть к работающему однофазному трансформатору / (фиг. 219) требуется параллельно включить однофазный трансформатор //. Трансформатор // включают со стороны высшего напряжения, а один из зажимов его вторичной обмотки присоединяют к любой шине низшего напряжения. Между вторым зажимом вторичной обмотки трансформатора // и другой шиной низшего напряжения включают вольтметр, рассчитанный на двойное напряжение на низкой стороне трансформаторов. Включать на параллельную работу оба трансформатора можно в том случае, если вольтметр покажет нуль.

Параллельная работа трехфазных трансформаторов. Для включения на параллельную работу трехфазных трансформаторов необходимо выполнить те же условия, что и для включения однофазных трансформаторов. Дополнительным и обязательным условием для включения трехфазных трансформаторов является соблюдение одинаковых групп соединений. Это значит, что трансформатор с группой соединения может работать параллельно только c трансформатором такой же группы .

 

23. Электрические генераторы: классификация, устройство, принцип действия, схемы соединения обмоток.

Генераторами называются машины, преобразующие механическую энергию в электрическую. Принцип действия генератора основан на явлении электромагнитной индукции, когда в проводнике, двигающемся в магнитном поле и пересекающем его магнитные силовые линии, индуктируется ЭДС. Следовательно, такой проводник может нами рассматриваться как источник электрической энергии.

Способ получения индуктированной ЭДС, при котором проводник перемещается в магнитном поле, двигаясь вверх или вниз, очень неудобен при практическом его использовании. Поэтому в генераторах применяется не прямолинейное, а вращательное движение проводника.

Основными частями всякого генератора являются: система магнитов или чаще всего электромагнитов, создающих магнитное поле, и система проводников, пересекающих это магнитное поле.

Возьмем проводник в виде изогнутой петли, которую в дальнейшем будем называть рамкой (рис. 1), и поместим ее в магнитное поле, создаваемое полюсами магнита. Если такой рамке сообщить вращательное движение относительно оси 00, то стороны ее, обращенные к полюсам, будут пересекать магнитные силовые линии и в них будет индуктироваться ЭДС.

Рис. 1. Индуктирование ЭДС в пелеобразном проводнике (рамке), вращающемся в магнитном поле

Присоединив к рамке при помощи мягких проводников электрическую лампочку, мы этим самым замкнем цепь, и лампочка загорится. Горение лампочки будет продолжаться до тех пор, пока рамка будет вращаться в магнитном поле. Подобное устройство представляет собой простейший генератор, преобразующий механическую энергию, затрачиваемую на вращение рамки, в электрическую энергию.

Такой простейший генератор имеет довольно существенный недостаток. Через небольшой промежуток времени мягкие провода, соединяющие лампочку с вращающейся рамкой, скрутятся и разорвутся. Для того чтобы избежать подобных разрывов в цепи, концы рамки (рис.2) присоединяются к двум медные кольцам 1 и 2, вращающимся вместе с рамкой.

Эти кольца получили название контактных колец. Отведение электрического тока с контактных колец во внешнюю цепь (к лампочке) осуществляется упругими пластинками 3 и 4, прилегающими к кольцам. Эти пластинки называются щетками.

Рис. 2. Направление индуктированной ЭДС (и тока) в проводниках А и Б рамки, вращающейся в магнитном поле: 1 и 2 - контактные кольца, 3 и 4 - щетки.

При таком соединении вращающейся рамки с внешней цепью разрыва соединительных проводов не произойдет, и генератор будет работать нормально.

Электрический ток, непрерывно изменяющийся по величине и направлению, носит название переменного тока.

Классификация генераторов:

1) по форме выходных сигналов:

- синусоидальных сигналов;

- сигналов прямоугольной формы (мультивибраторы);

- сигналов линейно изменяющегося напряжения (ГЛИН) или их еще называют генераторами пилообразного напряжения;

- сигналов специальной формы.

2) по частоте генерируемых колебаний (условно):

- низкой частоты (до 100 кГц);

- высокой частоты (свыше 100 кГц).

3) по способу возбуждения:

- с независимым (внешним) возбуждением;

- с самовозбуждением (автогенераторы).

Соединение обмоток генератора звездой

При соединении обмоток звездой концы обмоток X, Y, Z соединяются в одну точку, называемую нулевой точкой или нейтралью генератора (рис. 7-5). В четырехпроводной системе к нейтрали присоединяется нейтральный или нулевой провод. К началам обмоток генератора присоединяются три линейных провода.

Рис. 7-5. Схема соединения обмоток генератора звездой.

 

Соединение обмоток генератора треугольником

При соединении обмоток трехфазного генератора треугольником (рис. 7-8) конец первой обмотки X соединяется с началом второй обмотки В, конец второй обмотки У соединяется с началом третьей обмотки С и конец третьей обмотки Z с началом первой А.

Рис. 7-8. Схема соединения обмоток генератора треугольником.

При соединении треугольником три фазы генератора образуют замкнутый контур с весьма малым сопротивлением. Очевидно, такое соединение возможно только в том случае, если сумма э. д. с., действующих в этом контуре, будет равна нулю, так как в противном случае в контуре даже при отсутствии нагрузки возникнет значительный ток, могущий вызвать перегрев генератора.

 

24. Синхронные двигатели. Синхронные компенсаторы. Принцип действия, устройство, применение.

Синхронный компенсатор (СК) представляет собой синхронную машину облегчённой конструкции, предназначенный для работы на холостом ходу, работающий в режиме двигателя без активной нагрузки и генерирующий в сеть реактивный опережающий (емкостный) или отстающий (индуктивный) ток. При работе в режиме перевозбуждения СК является генератором реактивной мощности. Наибольшая мощность СК в режиме перевозбуждения называется его номинальной мощностью.

-СК применяют для регулирования режимов работы энергетических систем, для поддержания оптимального уровня напряжения, снижения потерь электроэнергии в сетях, увеличения пропускной способности и обеспечения устойчивости энергосистем.

-СК являются генераторами и потребителями реактивной мощности. Они включаются в систему вблизи мощных узлов нагрузки.
-СК позволяют разгружать линии электропередачи от реактивных токов, повышая их использование и поддерживая заданный уровень напряжения в системе.

Важным свойством синхронного компенсатора является его способность к стабилизации напряжения сети. При уменьшении напряжения сети реактивная мощность, отдаваемая компенсатором в сеть, увеличивается, а при увеличении напряжения компенсатор переходит в режим потребления реактивной мощности. Благодаря такой реакции компенсатора происходит стабилизация реактивного тока в линии электропередачи и, следовательно, стабилизация напряжения.

Синхронный двигатель – это электрическая машина, работающая от переменного тока. Главная её особенность, которая заключается в том, что скорость (частота), с которой вращается ротор, равна частоте вращения магнитного поля. Именно поэтому частота ротора остается неизменной вне зависимости от подключаемой нагрузки. Этого удается достичь благодаря тому, что ротор синхронного двигателя – это электромагнит (как вариант – постоянный магнит), чье число пар полюсов полностью совпадает с числом пар полюсов у вращающегося магнитного поля. Именно взаимодействие этих полюсов гарантирует постоянство угловой скорости, с которой вращается ротор, вне зависимости от момента, приложенного в любой момент к валу.

Основные части синхронного двигателя – это якорь (статор, неподвижная часть) и индуктор (ротор), разделенные воздушной прослойкой. В пазы статора закладывают трехфазную распределенную обмотку – обычно она соединяется «звездой».

С началом работы двигателя тока, подаваемые в якорь, создают вращение магнитного поля, которое пересекает поле индуктора, что в результате взаимодействия двух полей переходит в энергию. Поле якоря чаще называют иначе – поле реакции якоря. В генераторах такое получают при помощи индуктора. Входящие в состав индуктора электромагниты постоянного тока принято называть полюсами. При этом индукторы во всех синхронных двигателях могут исполняться по двум схемам – явнополюсной и неявнополюсной, различающиеся между собой расположением полюсов. Чтобы уменьшить значение магнитного сопротивления и тем самым улучшить условия для прохождения магнитного потока, применяют ферромагнитные сердечники. Они располагаются в статоре и роторе, для их изготовления используют специальную марку стали – электротехническую, отличающую высоким содержанием кремния – это позволяет уменьшить вихревые токи и повысить электрическое сопротивление стали.

В основу работы синхронного двигателя положен принцип взаимного влияния полюсов индуктора и магнитного поля, индуцируемого якорем. При запуске осуществляется разгон двигателя до частоты, которая близка по своему значению частоте, с которой происходит в зазоре вращение магнитного поля. Только при выполнении этого условия двигатель переходит в функционирование в синхронном режиме. В данный момент пересекаются магнитные поля, инициируемые индуктором и ротором. Этот момент в технической литературе принято называть входом в синхронизацию.

 

25. Аппаратура защиты: классификация, назначение, условное обозначение на схемах.

Аппаратура защиты служит для предохранения электроэнер­гетической системы, в том числе судовой электростанции, от по­вреждения или от дальнейшего развития уже возникшего повреж­дения. Защита обычно состоит в том, что защищаемый объект от­ключается от источников электрической энергии. Воздействующая величина, на которую должна реагировать аппаратура защиты, может быть электрической и неэлектрической. В зависимости от характеристической величины различают защиту по току, напряже­нию, мощности, частоте, температуре, давлению и т. д.

Различают аппаратуру защиты мгновенного действия, защищаю­щую даже от кратковременных нарушений установленного режима, и с выдержкой времени, что особенно важно для обеспечения опре­деленной очередности срабатывания (селективности) защиты.

Максимальная защита — это защита от возможных поврежде­ний, вызываемых превышением тока, напряжения, мощности уста­новленных значений.

Минимальная защита — это защита от возможных поврежде­ний, вызываемых снижением тока, напряжения, мощности до зна­чений меньше установленных. Минимальная защита по напряжению имеет разновидность, ко­торая называется нулевой защитой, т. е. защитой от повреж­дений, вызываемых значительным снижением (без указания точно­го значения) или полным исчезновением напряжения.

Защита от обратного тока при постоянном или обратной мощ­ности при переменном токе служит для защиты генераторов от перехода их в двигательный режим работы.

--Плавкий предохранитель — простейший из аппаратуры защиты от КЗ, представляющий собой коммутационный электрический ап­парат, предназначенный для отключения защищаемой цепи по­средством разрушения специально предусмотренной для этого плав­кой вставки под действием тока, превышающего установленное зна­чение. Для нагрева вставки и ее расплавления требуются опреде­ленный ток и время. Естественно, чем больше ток, тем меньше вре­мя, при каком-то значении тока вставка вообще не будет плавить­ся. Обычно этот ток больше номинального в 1,3 раза, поэтому плав­кий предохранитель нельзя считать средством защиты от перегруз­ки.

Конструктивно плавкие предохранители выполняются главным образом с закрытым патроном — трубчатым или пробочным.

Основной характеристикой предохрани­теля является зависимость времени плав­ления вставки от протекающего через него тока — защитная характеристика. При токах, близких к току, при котором схема электро-плавляется плавкая вставка, температура теплового реле вставки может достигнуть больших значе­ний (медь — 1083 °С). В связи с этим принимают различные меры к снижению температуры плавкой вставки. Вот почему, в част­ности, применение самодельных плавких вставок недопустимо.

--Реле защиты по принципу действия могут быть электротепловы­ми, электромагнитными, электродинамическими и индукционными,

---Электротепловое реле — это аппарат защиты, работа которого основана на использовании выделенной теплоты при про­хождении электрического тока. Тепловая энергия, выделившаяся в нагревательном элементе, нагревает биметаллическую пластину, составленную из двух металлов с разными коэффициентами ли­нейного расширения. При этом пластина изгибается, передавая свое перемещение через регулировочный винт защелке, которая при какой-то температуре нагревания пластины освободит рычаг. Последний под действием пружины повернется против часовой стрелки и разомкнет контакты. Для возврата реле в исходное по­ложение после остывания пластины служит кнопка, которая по­ворачивает рычаг по часовой стрелке, и в этом положении он снова будет удерживаться защелкой.

К недостаткам электротепловых реле следует отнести зависи­мость их характеристик от температуры окружающей среды и труд­ности согласования их кривых нагревания с кривыми нагревания защищаемых устройств. Поэтому электротепловые реле не приме­няют для защиты от перегрузки устройств, работающих в повтор­но-кратковременных и перемежающихся режимах.

----Электромагнитные реле защиты — измерительные реле исполь­зуются как реле максимального и минимального токов или напря­жения; могут быть мгновенного действия или с выдержкой времени, с самовозвратом и без него.

(рис. 69) все узлы смонтированы на изоля­ционной плате. Магнитная система шихтованная, состоит из П-образного сердечника и якоря. Для фиксации якоря в отключенном положении служит винт 3, для регулирования напряжения отпа­дания — винт 2 и указатель уставки. Реле имеет один замыкаю­щий контакт.

---Электродинамические реле защиты — это измерительные реле, принцип действия которых основан на взаимодействии двух токов, в них для усиления этого взаимодействия использованы ферромаг­нитные магнитопроводы. Примером реле этого типа может служить реле направления тока (рис. 70), которое имеет две магнитные сис­темы с расположенными на них обмотками: неподвижной4—токо­вой, подвижной3 — напряжения. Контактное устройство 7, свя­занное с подвижной магнитной системой с помощью специальной пружины 2, находится в одном из крайних положений, в результа­те чего контакт реле разомкнут.

Если имеются токи в обеих обмотках, то в результате их взаи­модействия создается вращающий момент по значению, пропорцио­нальный произведению токов, и по направлению, зависящий от их направления в обмотках. При изменении направления тока в од­ной из обмоток направление вращающего момента изменится на противоположное.


 

 

26. Способы управления электроприводами. Понятие о промышленных роботах-манипуляторах.

Задачами управления электроприводами являются: осуществление пуска, регулирование скорости, торможение, реверсирование рабочей машины, поддержание ее режима работы в соответствии с требованиями технологического процесса, управление положением рабочего органа машины. При этом должны быть обеспечены наибольшая производительность машины или механизма, наименьшие капитальные затраты и расход электроэнергии.

Кроме основных функций системы управления электроприводами могут выполнять некоторые дополнительные функции, к которым относятся сигнализация, защита, блокировки и пр. Обычно системы управления одновременно выполняют несколько функций.

Системы управления электроприводами делят на различные группы в зависимости от главного признака, положенного в основу классификации.

По способу управления различают системы ручного, полуавтоматического (автоматизированного) и автоматического управления.

Ручным называется управление, при котором оператор непосредственно воздействует на простейшие аппараты управления. Недостатками такого управления являются необходимость расположения аппаратов вблизи электропривода, обязательное присутствие оператора, низкие точность и быстродействие системы управления. Поэтому ручное управление находит ограниченное применение.

Управление называется полуавтоматическим, если его осуществляет оператор путем воздействия на различные автоматические устройства, выполняющие отдельные операции. При этом обеспечивается высокая точность управления, возможность дистанционного управления, снижается утомляемость оператора. Однако при таком управлении ограничено быстродействие, так как оператор может затрачивать время на принятие решения о требуемом режиме управления в зависимости от изменившихся условий работы.

Управление называется автоматическим, если все операции управления осуществляются автоматическими устройствами без непосредственного участия человека. В этом случае обеспечиваются наибольшие быстродействие и точность управления системы автоматического управления по мере развития средств автоматики получают все большее распространение.

Иногда классификацию систем автоматического управления осуществляют по типу применяемых аппаратов. Так, различают системы релейно-контакторные, электромашинные, магнитные, полупроводниковые. Важнейшей дополнительной функцией управления является защита электропривода.

 

Промышленные роботы: понятие и назначение. Основные сведения о промышленных роботах. Манипуляторы и автооператоры.

Робот – универсальный, специальный или специализированный автомат для осуществления механических действий подобных тем, которые производит человек при выполнении физической работы. Он объединяет свойства рабочих машин и информационных, являясь принципиально новым видом техники. От традиционных средств автоматизации ПР отличаются универсальностью выполняемых ими движений, быстротой переналадки на выполнение новых операций ТО. ПР-Специальная или универсальная, стационарная или передвижная, автоматическая или автоматизированная машина, состоящая из исполнительного устройства в виде манипулятора, имеющего несколько степеней подвижности, программируемого устройством управления или неперепрограмируемого.

Манипулятор – это управляемое устройство или машина для выполнения двигательных функций аналогичных руке человека при перемещении объектов в пространстве оснащенных рабочим органом. Автооператор – это автоматическая машина, состоящая из исполнительного органа (манипулятора или совокупности манипуляторов), устройств передвижения и не перепрограммированной системы управления. Они представляют собой относительно простые специализированные машины, созданные для конкретных условий производства и осуществляющие определенные операции, функционирующие по жесткому циклу.

ПР состоят из основных элементов: 1)рабочий орган для осуществления закрепленных за роботом функций 2)двигательное устройство для передачи движения от двигателя к рабочему органу ПР. 3)система управления для управления двигательным устройством и рабочим органом.

По служебному назначению ПР делятся на: Исполнительные ПР осуществляют основные технологические операции и процессы (сборка, контроль) Обслуживающие ПР автоматизируют вспомогательные операции( смена ин-та, загрузка) Транспортные ПР осуществляют транспортирование, межоперационную передачу грузов и объектов и манипулирование ими.

 

 

27. Производство и потребление электроэнергии как единый процесс. Принцип производства электроэнергии на станциях. Сравнительные технико-экономические характеристики электростанций.

Отличительной особенностью электроэнергии является неразрывность и практически полное совпадение во времени процессов производства, распределения и потребления электроэнергии. Производство электроэнергии возможно только в том случае, если предварительно обеспечено соединение генераторов энергии, и ее приемников в единую электрическую схему. Нарушение указанной схемы ведет к нарушению процесса производства электрической энергии. Поэтому присоединение электроустановок потребителей к энергосистеме должно производиться только с разрешения последней и по ее техническим условиям. Невозможно выработать электроэнергии больше, чем ее требуется для присоединенных электроприемников. С другой стороны, электроприемники не могут потребить больше электроэнергии, чем ее производится генераторами электроэнергии.

Режим производства электроэнергии в течение суток, месяца, года не останется постоянным. Неравномерность графика производства и потребления энергии является второй характерной особенностью электроэнергетического производства.

Третьей особенностью этого производства является то, что оно должно удовлетворять потребности электроприемников не только в электроэнергии, но и в покрытии их электрической нагрузки (т.е. потребляемой мощности).

Четвертая особенность электроэнергетического производства связана с обеспечением качества электроэнергии и влиянием на него электроприемников потребителей.

Электроэнергетика — базовая инфраструктурная отрасль, в которой реализуются процессы производства, передачи, распределения электроэнергии. Она имеет связи со всеми секторами экономики, снабжая их произведенными электричеством и теплом и получая от некоторых из них ресурсы для своего функционирования (рис. 1.1.1).

 

Рис. 1.1.1. Электроэнергетика в современной экономике

 

Большая часть производства электроэнергии в мире осуществляется на электрических станциях трех типов:

на тепловых электростанциях (ТЭС), где тепловая энергия, образующаяся при сжигании органического топлива (уголь, газ, мазут, торф, сланцы и т.д.), используется для вращения турбин, приводящих в движение электрогенератор, преобразуясь, таким образом, в электроэнергию. Опыт продемонстрировал эффективность одновременного производства тепла и электроэнергии на ТЭЦ, что привело к распространению в ряде стран централизованного теплоснабжения;

на гидроэлектростанциях (ГЭС), где в электроэнергию преобразуется мех. энергия потока воды с помощью гидравлических турбин, вращающих электрогенераторы;

на атомных электростанции (АЭС), где в электроэнергию преобразуется тепловая энергия, полученная при цепной ядерной реакции радиоактивных элементов в реакторе.

Три типа электростанций определяют состав используемых в электроэнергетике энергоресурсов. Их принято подразделять на первичные и вторичные, возобновляемые и невозобновляемые.

Первичные энергоносители – это сырьевые материалы в их естественной форме до проведения какой-либо технологической обработки, например каменный уголь, нефть, природный газ и урановая руда.

Вторичная энергия – это продукт переработки, «облагораживания» первичной энергии, например электричество, бензин, мазут. Та энергия, которая попадает непосредственному потребителю, именуется конечной энергией.

Некоторые виды ресурсов могут относительно быстро восстанавливаться в природе, и они называются возобновляемыми: дрова, камыш, торф и прочие виды биотоплива, гидропотенциал рек. Ресурсы, не обладающие таким качеством, называются невозобновляемыми: уголь, сырая нефть, природный газ, нефтеносный сланец, ядерное топливо, по большей части они являются полезными ископаемыми. Энергия солнца, ветра, морских приливов относится к неисчерпаемым возобновляемым энергетическим ресурсам.

В настоящее время наиболее распространенным видом технологического топлива в мировой электроэнергетике выступает уголь. Это объясняется относительной дешевизной и широкой распространенностью запасов данного вида топлива. Однако транспортировка угля на значительные расстояния ведет к большим издержкам, что во многих случаях делает нерентабельным этот вид топлива для электростанций, находящихся на значительном удалении от мест добычи угля. При производстве энергии с использованием угля высок уровень выброса в атмосферу загрязняющих веществ, что наносит существенный вред окружающей среде.

Значительный рост использования газа в мировой электроэнергетике за последние годы объясняется существенным ростом его добычи, появлением высокоэффективных технологий производства электроэнергии, основанных на применении данного вида топлива, а также ужесточением политики по охране окружающей среды. Использование газа при производстве электроэнергии позволяет сократить выброс в атмосферу вредных веществ, в первую очередь углекислого газа.

Все более широкое распространение получает производство электроэнергии за счет использования урана. Это топливо обладает колоссальной эффективностью по сравнению с прочими сырьевыми источниками энергии.

Сохраняют высокую значимость в структуре источников электроэнергии гидроресурсы, хотя их доля несколько сократилась за последние десятилетия. Важность данного источника электроэнергии заключается в его возобновляемости и относительной дешевизне.

Существенное сокращение использования нефти и нефтепродуктов для производства электроэнергии за последние тридцать лет объясняется как ростом стоимости данного вида топлива, высокой эффективностью его применения в других отраслях, так и дороговизной его транспортировки на значительные расстояния, а также возросшими требованиями к экологической безопасности.

В последние десятилетия резко возросло внимание к возобновляемым источникам энергии. В частности, активно разрабатываются технологии использования энергии солнца и ветра. Потенциал данных источников энергии огромен. Однако, на сегодняшний день производство электроэнергии в промышленных масштабах из солнечной энергии в большинстве случаев оказывается менее эффективным, чем ее производство из традиционных видов ресурсов.

В конце XX – начале XXI резко возрос интерес к биоэнергетическим ресурсам. В отдельных странах (например, в Бразилии) производство электроэнергии на биотопливе заняло заметное место в энергетическом балансе. В США бала принята специальная программа субсидирования биотоплива. Однако, в настоящее время резко возросли сомнения в перспективах развития данного направления в электроэнергетике. С одной стороны, оказалось, что при производстве биотоплива очень неэффективно используются такие природные ресурсы, как земля и вода; с другой – отвод обширных площадей пахотной земли под производство биотоплива внес свой вклад в удвоение цен на продовольственное зерно. Все это в обозримой перспективе делает весьма проблематичным широкое использование биотоплива в электроэнергетике.

 

 

28. Использование электрических полей.

1)Электрическая фильтрация — это процесс очистки газовой смеси от нежелательных примесей: твердых (пыли) и жидких (капель) частиц. Первые называют аэрозолями, а вторые — гидрозолями.

Процесс осуществляют с помощью электрических фильтров (рис. 1). При движении частицы газа 1 из-за трения заряжаются отрицательно (электризуются) 2 и притягиваются стенками трубы 4, к которой приложен положительный потенциал. На выходе из трубы получают очищенный газ 3.

 
 


Рис. 1. Электрический фильтр:

1 — газ, подлежащий очистке; 2 — заряженные частицы; 3 — очищенный газ; 4— труба; 5—молоточек.
При накоплении осевшие частицы частично нейтрализуют положительный заряд стенок трубы и снижают эффективность очистки. Для удаления примесей со стенок их периодически обстукивают молоточком 5, в результате чего частицы опадают под действием силы тяжести. Этим способом удаляют 95—98 % загрязняющих газ частиц.

2) Электрическая сепарация (отделение) — процесс, применяемый при сортировке частиц по размеру или проводимости, например, руды, семян, микроорганизмов и др.

Для этого сыпучий материал поступает в бункер 1 (рис. 2). Частицы, проходя через отверстие в дне бункера и попадая на гладкую платформу 2, к которой приложен отрицательный потенциал, заряжаются отрицательно. Затем, падая на положительно заряженный барабан 3, они притягиваются к нему. А так как частицы имеют разную массу и на них действует также центробежная сила вращения барабана, то, когда сумма этих сил превысит электростатическую силу притяжения, частицы срываются с барабана и попадают в бункера 5—7, разные для частиц разной массы. Самые мелкие частицы счищаются щеткой 4.

При сепарации семян происходит их обеспыливание и частичное удаление с них паразитов. Электрической сепарацией можно частично обогащать руду.

 

 

Нанесение металлических и не метаболических покрытий — процесс, состоящий из распыления или испарения материала, электрической зарядки полученных частиц и притяжения их к деталям, на которые наносится покрытие.

Рис. 2. Электрический сепаратор:

1 — бункер; 2 — платформа ; 3 — барабан; 4 — щетка; 5—7— бункера

 

 

3)Одним из таких методов является катодное распыление (рис. 3) — перенос металла от катода к аноду в среде инертного газа (аргона и др.). При этом распыляемый металл 3 плотно покрывает катод 4. Между анодом 1 и катодом создается постоянное напряжение в несколько киловольт. Ускоряемые полем тяжелые положительные ионы инертного газа отрывают от катода частицы распыляемого металла, и они двигаются к аноду под действием электростатических сил. Встретив на пути деталь (тело), они оседают на ее поверхности, создавая пленку-покрытие

4)Электрофорез — это процесс, при котором получают покрытия изоляционных материалов на проводящую основу с помощью электростатического поля (рис. 4).

 
Рис. 3. Катодное распыление: 1 — анод; 2 — покрываемая деталь (тело); 3 — распыляемый материал; 4 — катод; 5 — канал откачки воздуха и впуска инертного газа   Рис. 4. Установка для проведения электрофореза: 1 — лента; 2 — суспензия; 3—мешалки; 4 — катодные пластины

 

Рис. 5. Электронно-лучевая трубка с электростатическим отклонением луча: 1 — спираль накала; К —катод; W — фокусирующая линза; А1 — первый анод; А2 — второй анод; Y1, Y2 — вертикально отклоняющие пластины; Х1, Х2 — горизонтально отклоняющие пластины; Э — экран; Л— люминофор

При этом проводящую ленту 1, к которой приложен положительный потенциал, перемещают в ванне с суспензией 2, перемешиваемой мешалками 3. При трении об отрицательно заряженные катодные пластины твердые частицы приобретают отрицательный заряд и притягиваются лентой, образуя пленку.

5)Управление потоком заряженных частиц — процесс, используемый в электронно-лучевых трубках (рис. 5).

Электроны, вылетающие из нагретого спиралью катода К (за счет электронной эмиссии), фокусируются электростатической или магнитной линзой и затем ускоряются положительными анодами A1 и A2. Ускоренный поток электронов затем отклоняется за счет электростатического поля пластин Y1—5I>Y2 и Х1—Х2. Степень отклонения электронов зависит от знака и значения напряжения, приложенного к отклоняющим пластинам. Пучок электронов регистрируется на экране Э, покрытом специальным люминофором Л.

6)Плазма — пот