Электромеханика — Википедия

Наука
Электромеханика
Тема	Электротехника
Предмет изучения	Преобразование электрической энергии в механическую и наоборот, электрические машины, электромеханические комплексы и системы.
Период зарождения	конец XIX века
Основные направления	Общая теория электромеханического преобразования энергии; Проектирование электрических машин; Анализ переходных процессов в электрических машинах.
Вспомогат. дисциплины	Механика, электродинамика, ТОЭ, электрические аппараты.
Центры исследований
Значительные учёные	Э. Арнольд, Р. Рихтер, Р. Парк, Р. А. Лютер, А. И. Важнов, А. В. Иванов-Смоленский, Л. М. Пиотровский, Д. А. Завалишин, А. И. Вольдек, И. П. Копылов

Электромеха́ника — раздел электротехники, в котором рассматриваются общие принципы электромеханического преобразования энергии^[1][2] и их практическое применение для проектирования и эксплуатации электрических машин^[3].

Предметом электромеханики является управление режимами работы и регулирование параметров обратимого преобразования электрической энергии в механическую и механической — в электрическую, включая генерирование и трансформацию электрической энергии^[4].

Электромеханика как наука рассматривает вопросы создания и совершенствования силовых и информационных устройств для взаимного преобразования электрической и механической энергии, электрических, контактных и бесконтактных аппаратов для коммутации электрических цепей и управления потоками энергии

[5].

В соответствии с общероссийским классификатором специальностей по образованию электромеханика является специальностью высшего профессионального образования, подготовка по которой осуществляется в рамках направления 140600 — «Электротехника, электромеханика и электротехнологии»^[6][7].

Одной из первых работ по электромеханике является работа, посвящённая теории и проектированию обмоток электрических машин постоянного тока, которая была опубликована в 1891 году швейцарским учёным Энгельбертом Арнольдом^[8].

В первые три десятилетия XX в. в трудах Э. Арнольда, А. Блонделя, М. Видмара, Л. Дрейфуса, М. П. Костенко, К. А. Круга и В. А. Толвинского была разработана теория установившихся режимов электрических машин.

В 1895 г. А. Блондель предложил метод двух реакций для анализа синхронных машин.

В 1929 г. Р. Парк^[en], используя метод двух реакций, вывел дифференциальные уравнения синхронной машины, названные его именем.

В 1938—1942 гг. Г. Крон создал обобщенную теорию электрических машин (дифференциальные уравнения идеализированной обобщенной электрической машины) и разработал методы тензорного и матричного анализов электрических цепей и машин.

В 1963 г. И. П. Копылов предложил математическую модель обобщенного электромеханического преобразователя для несинусоидального магнитного поля в воздушном зазоре, применимую для симметричных и несимметричных электрических машин с любым числом фаз обмоток статора и ротора и учитывающую нелинейность изменения их параметров.

Альтернативные определения электромеханики[править | править код]

Академик А. Г. Иосифьян дал общее определение электромеханики: «Электромеханика — наука о движении и взаимодействии вещественных инерциальных макроскопических и микроскопических тел, связанных с электрическими и магнитными полями»^[9]. Учитывая то, что для приведения покоящегося тела в движение требуется действие силы, определение, данное Иосифьяном А. Г., может быть приведено к следующей форме: «Электромеханика — обобщенное учение о силах, действующих в электромагнитном поле и о проблемах, связанных с проявлением этих сил»

[10].

В зарубежных источниках встречается следующее определение: «Электромеханика — технология, рассматривающая вопросы, связанные с электромеханическими компонентами, устройствами, оборудованием, системами или процессами»^[11], где под электромеханическими компонентами подразумеваются электрические машины.

Области знаний, используемые в электромеханике[править | править код]

Как правило, под законами электромеханики подразумевают следующие законы электродинамики, необходимые для анализа процессов и проектирования электромеханических преобразователей^[12].

1. Закон электромагнитной индукции Фарадея

:

E=−dΦdt=B⋅ℓ⋅v,{\displaystyle {\mathcal {E}}=-{\frac {d\Phi }{dt}}=B\cdot \ell \cdot v,}

где E{\displaystyle {\mathcal {E}}} — ЭДС, Φ{\displaystyle \Phi } — магнитный поток, B{\displaystyle B} — магнитная индукция в данной точке поля, ℓ{\displaystyle \ell } — активная длина проводника в пределах равномерного магнитного поля с индукцией B{\displaystyle B}, расположенного в плоскости, перпендикулярной к направлению магнитных силовых линий, v{\displaystyle v} — скорость проводника в плоскости, нормальной к B{\displaystyle B}, в направлении, перпендикулярном к ℓ{\displaystyle \ell }.

2. Закон полного тока для магнитной цепи (1-е уравнение Максвелла в интегральной форме):

∮⁡H→⋅dl→=∑i,{\displaystyle \oint {\vec {H}}\cdot {\vec {dl}}=\sum i,}

где H→{\displaystyle {\vec {H}}} — вектор напряженности магнитного поля, dl→{\displaystyle {\vec {dl}}} — элементарное перемещение вдоль некоторого пути в магнитном поле, ∑i,{\displaystyle \sum i,} — величина полного тока, который охватывается контуром интегрирования.

3. Закон электромагнитных сил (закон Ампера).

F=B⋅I⋅ℓ.{\displaystyle F=B\cdot I\cdot \ell .}

Профессор МЭИ Копылов И. П. сформулировал три общих закона электромеханики^[13]:

1-й закон: Электромеханическое преобразование энергии не может осуществляться без потерь, его КПД всегда меньше 100 %.

2-й закон: Все электрические машины обратимы, одна и та же машина может работать как в режиме двигателя так и в режиме генератора.

3-й закон: Электромеханическое преобразование энергии осуществляется неподвижными друг относительно друга полями. Ротор может вращаться с той же скоростью, что и поле (в синхронных машинах), или с другой скоростью (в асинхронных машинах), однако поля статора и ротора в установившемся режиме неподвижны относительно друг друга.

1.Основное уравнение электрической машины^[14] — уравнение, связывающее между собой величины диаметра ротора и длины ротора с мощностью двигателя и числом оборотов в минуту:

D2⋅l⋅n1P=5,5⋅103cos⁡φ⋅k1⋅ασ⋅Bm⋅A,{\displaystyle {\frac {D^{2}\cdot l\cdot n_{1}}{P}}={\frac {5,5\cdot 10^{3}}{\cos \varphi \cdot k_{1}\cdot \alpha _{\sigma }\cdot B_{m}\cdot A}},}

где D{\displaystyle D} — диаметр ротора, l{\displaystyle l} — длина ротора, n1{\displaystyle n_{1}} — синхронная скорость вращения ротора в об/мин (равная скорости вращения первой гармоники МДС обмотки статора), P{\displaystyle P} — мощность электрической машины в кВт, cos⁡φ{\displaystyle \cos \varphi } — коэффициент мощности, k1{\displaystyle k_{1}} — обмоточный коэффициент, учитывающий влияние распределения обмотки в пазах и влияние укорочения шага обмотки, Bm{\displaystyle B_{m}} — амплитуда нормальной составляющей магнитной индукции в зазоре машины, A{\displaystyle A} — «линейная нагрузка», равная числу амперпроводников, приходящихся на 1 погонный сантиметр длины окружности статора. Правая часть основного уравнения для данного (известного) типа машины изменяются в сравнительно узких пределах и называется «машинной постоянной» или постоянной Арнольда

CA=D2⋅l⋅n1P.{\displaystyle C_{A}={\frac {D^{2}\cdot l\cdot n_{1}}{P}}.}

2.Уравнения равновесия напряжений обмоток электрической машины — уравнения, составленные для цепей обмоток на основании второго закона Кирхгофа

Для асинхронной машины с короткозамкнутым ротором уравнения равновесия напряжений имеют вид^[15]:

U˙s=Rs⋅I˙s+j⋅xσs⋅I˙s−E˙s{\displaystyle {\dot {U}}_{s}=R_{s}\cdot {\dot {I}}_{s}+j\cdot x_{\sigma s}\cdot {\dot {I}}_{s}-{\dot {E}}_{s}}

0=Rr⋅I˙r+j⋅s⋅xσr⋅I˙r−s⋅E˙r,{\displaystyle 0=R_{r}\cdot {\dot {I}}_{r}+j\cdot s\cdot x_{\sigma r}\cdot {\dot {I}}_{r}-s\cdot {\dot {E}}_{r},}

где U˙s{\displaystyle {\dot {U}}_{s}} — фазное напряжение статора, I˙s{\displaystyle {\dot {I}}_{s}} и I˙r{\displaystyle {\dot {I}}_{r}} — фазные токи статора и ротора, Rs{\displaystyle R_{s}} и Rr{\displaystyle R_{r}} — активные сопротивления обмоток статора и ротора, xσs{\displaystyle x_{\sigma s}} и xσr{\displaystyle x_{\sigma r}} — индуктивные сопротивления рассеяния статора и ротора, E˙s{\displaystyle {\dot {E}}_{s}} и E˙r{\displaystyle {\dot {E}}_{r}} — ЭДС, индуктированные в обмотках статора и ротора результирующим магнитным потоком полей статора и ротора.

3.Уравнение электромагнитного момента

Уравнение электромагнитного момента асинхронной машины имеет вид^[16]:

Me=ms⋅p⋅Us2ωs⋅Rr′/s(Rs+Rr/s)2+(ωs⋅Lk)2,{\displaystyle \mathrm {M} _{e}={\frac {m_{s}\cdot p\cdot U_{s}^{2}}{\omega _{s}}}\cdot {\frac {R_{r}’/s}{(R_{s}+R_{r}/s)^{2}+(\omega _{s}\cdot L_{k})^{2}}},}

где ms{\displaystyle m_{s}} — число фаз обмотки статора, p{\displaystyle p} — число пар полюсов, Us{\displaystyle U_{s}} — действующее значение напряжения статора, ωs{\displaystyle \omega _{s}} — частота тока статора, Rr′{\displaystyle R_{r}’} — активное сопротивление ротора, приведённое к статору, Rs{\displaystyle R_{s}} — активное сопротивление фазной обмотки статора, Lk{\displaystyle L_{k}} — индуктивное сопротивление короткого замыкания, приблизительно равное сумме индуктивности рассеяния статора и приведённой к статору индуктивности рассеяния ротора Lk≈Lsσ+L′rσ{\displaystyle L_{k}\approx Ls\sigma +L’r\sigma }.

Уравнение электромагнитного момента синхронной машины^[15] :

Me=ms⋅Us⋅Eωs⋅xd⋅sin⁡Θ+ms⋅Us22⋅ωs⋅(1xq−1xd),{\displaystyle \mathrm {M} _{e}={\frac {m_{s}\cdot U_{s}\cdot E}{\omega _{s}\cdot x_{d}}}\cdot \sin \Theta +{\frac {m_{s}\cdot U_{s}^{2}}{2\cdot \omega _{s}}}\cdot \left({\frac {1}{x_{q}}}-{\frac {1}{x_{d}}}\right),}

где E{\displaystyle E} — ЭДС, индуктируемая в обмотке статора потоком ротора, Θ{\displaystyle \Theta } — угол нагрузки (угол сдвига фаз между ЭДС и напряжением статора), xd,xq{\displaystyle x_{d},x_{q}} — продольное и поперечное синхронные индуктивные сопротивления обмотки статора.

Вопросы, рассматриваемые в электромеханике[править | править код]

В соответствии с ГОСТом^[4], определяющим содержание подготовки выпускников вузов по специальности «Электромеханика, » в электромеханике рассматриваются следующие вопросы:

Учебники по электромеханике содержат такие темы как^[12]:

1. Расчет электрических машин с нелинейными параметрами с учетом таких факторов как: насыщение, вытеснение тока, изменение момента инерции, ударные моменты нагрузки, несинусоидальнсть напряжения^[17].
2. Оптимизация электрических машин (по КПД, по отношению момента к массе и др.).

1. ↑ Уайт Д.С., Вудсон Г.Х. Электромеханическое преобразование энергии. — М.-Л.: «Энергия», 1964. — С. 7. — 528 с.
2. ↑ ^{1 2} Глава 6. Электромеханика // История электротехники / под. ред И. А. Глебова. — М.: Изд-во МЭИ, 1999. — 524 с. — ISBN 5-7046-0421-8.
3. ↑ В. В. Виноградов, Г. О. Винокур, Б. А. Ларин, С. И. Ожегов, Б. В. Томашевский, Д. Н. Ушаков. Толковый словарь русского языка: В 4 т. / Под ред. Д. Н. Ушакова. — М.: Гос. изд-во иностр. и нац. слов., 1940. — Т. 4. — 1502 с.
4. ↑ ^{1 2} В.В. Галактионов, Ю.Г. Татур, Н.С. Гудилин, Е.П. Попова. Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования. Государственные требования к минимуму содержания и уровню подготовки выпускника по специальности 180100 — Электромеханика. — Государственный комитет Российской федерации по высшему образованию. — М., 1995. — 26 с.
5. ↑ Высшая Аттестационная Комиссия Министерства образования и науки Российской Федерации. Справочные материалы. (неопр.) (pdf) (недоступная ссылка). Паспорта специальностей научных работников. Паспорт специальности 05.09.01 Электромеханика и электрические аппараты.. Дата обращения 17 июня 2013. Архивировано 8 июня 2013 года.
6. ↑ ОКСО 140600 — Электротехника, электромеханика и электротехнологии
7. ↑ Направления подготовки и специальности высшего профессионального образования. Электромеханика. Российское образование. Федеральный портал
8. ↑ History of the Institute of Electrical Engineering. The Institute of Electrical Engineering (ETI) of the Grand Ducal Technical University of Karlsuhe. (неопр.) (недоступная ссылка). Дата обращения 26 мая 2013. Архивировано 16 апреля 2013 года.
9. ↑ Иосифьян А. Г. Электромеханика в космосе. — «Знание», 1977. — 64 с. — («Космонавтика, астрономия»). Архивная копия от 14 июня 2013 на Wayback Machine
10. ↑ Воробьев В. Е. Основы электромеханики: Письменные лекции.. — СПб.: СЗТУ, 2003. — 79 с.
11. ↑ Steven M. Kaplan. Wiley Electrical and Electronics Engineering Dictionary. — John Wiley & Sons, Inc, 2004. — ISBN 978-0-471-40224-4.
12. ↑ ^{1 2} Гольдберг О.Д., Хелемская С.П. Электромеханика: учебник для студ. высш. учеб. заведений / под. ред. Гольдберга О.Д.. — М.: Издательский центр «Академия», 2007. — 512 с. — ISBN 978-5-7695-2886-6.
13. ↑ Копылов И. П. Математическое моделирование электрических машин. Учеб. для вузов. — 3-е изд., перераб. и доп.. — М.: Высш. шк., 2001. — 327 с.
14. ↑ Основное уравнение электрической машины (неопр.) (недоступная ссылка). Дата обращения 11 мая 2013. Архивировано 9 июня 2016 года.
15. ↑ ^{1 2} Вольдек А. И. Электрические машины. Учебн. для студ. высш. техн. учеб. заведений.. — изд. 2-е, перераб. и доп.. — Л.: Изд-во «Энергия», 1978. — 840 с.
16. ↑ Juha PyrhЁonen, Tapani Jokinen and Valґeria Hrabovcovґa. Design of Rotating Electrical Machine. — John Wiley & Sons, Ltd., 2008. — С. 330. — 512 p. — ISBN 978-0-470-69516-6.
17. ↑ Копылов И. П. Электромеханические преобразователи энергии. — М.: «Энергия», 1973. — С. 393. — 400 с.

Масса (электротехника) — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

«Масса» — (то же «корпус», «минус») термин в электротехнике, электронике, применяемый в цепях постоянного тока^[1]: силовых, управления, измерения^[2]. Используется в транспорте общего и специального назначения, авиации, космических аппаратах.

«Массой» называется провод, соединяющий минусовой вывод электрического элемента (например, электромагнита^[3]) с корпусом изделия, в котором он установлен. Положительный вывод электрического элемента может соединяться, к примеру, с источником питания, образуя замкнутый контур^[4], по которому потечёт ток. «Массой» может быть не только провод, но и корпус самого электроэлемента. Например, анодный вывод диода 2Д203А1^[5], на который накручивается гайка.

Исторически сложилось так, что использовать в качестве минусового провода корпус изделия было экономически обосновано экономией материалов, в том числе дорогостоящих проводников, и с целью уменьшения массы изделия. Это решение было настолько простым и рациональным, удобным в использовании, что термин сохранился в практической электротехнике до настоящего времени.

1. ↑ Постоянный ток — общие понятия, определение, единица измерения, обозначение, параметры, Школа для электрика: статьи, советы, полезная информация. Дата обращения 17 сентября 2018.
2. ↑ Электрические цепи: определение, элементы, схемы. Топология и методы расчета (рус.). zaochnik.ru. Дата обращения 17 сентября 2018.
3. ↑ Что такое электромагнит? Их виды и назначение (рус.), FB.ru. Дата обращения 17 сентября 2018.
4. ↑ Контур электрической цепи (рус.). kurstoe.ru. Дата обращения 17 сентября 2018.
5. ↑ DataLife Engine > Версия для печати > Диоды типа: 2Д203А-2Д203Д, КД203А-КД203Д (неопр.). elektrouzel.ru. Дата обращения 17 сентября 2018.

Электрический аппарат — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Указательное реле

Электрический аппарат — электротехническое устройство, предназначенное для управления электрическими и неэлектрическими устройствами, а также для защиты этих устройств от режимов работы, отличных от нормального.

Ввиду большого разнообразия электрических аппаратов и возможности выполнения одним аппаратом нескольких различных функций нет возможности провести строгую классификацию их по какому-то признаку. Обычно электрические аппараты разделяют по основной выполняемой ими функции. Таким образом, можно выделить группы:

По назначению[править | править код]

Коммутационные[править | править код]

Коммутационные аппараты служат для различного рода коммутаций (включений, отключений). К коммутационным аппаратам относятся разъединители, рубильники, переключатели, силовые выключатели и т. д.

Защитные[править | править код]

Защитные аппараты предназначены для защиты электрических цепей от ненормальных режимов работы, таких как, например, перегрузка или короткое замыкание, нарушение последовательности фаз, обрыв фазы. К защитным аппаратам относятся различного рода автоматы и предохранители, а также защитные реле — например, реле контроля фаз, дифференциальные реле и др.

Ограничивающие[править | править код]

Основное предназначение ограничивающих электрических аппаратов — ограничение токов короткого замыкания и перенапряжений. К этим аппаратам относятся реакторы, разрядники, ограничители перенапряжений.

Пускорегулирующие[править | править код]

Пускорегулирующие аппараты предназначены для управления различного рода электроприводами или для управления промышленными потребителями энергии. К этой группе относятся контакторы, пускатели, реостаты и пр.

Контролирующие[править | править код]

Задача контролирующих аппаратов — контроль заданных параметров (напряжение, ток, температура, давление и пр.). К этой группе относятся реле и датчики.

Регулирующие[править | править код]

Аппараты этой группы служат для регулирования заданного параметра системы. К ним относятся, например, стабилизаторы.

По напряжению[править | править код]

• Аппараты низкого напряжения (до 1 кВ)
• Аппараты высокого напряжения (1 кВ и выше)

По роду тока[править | править код]

По другим признакам[править | править код]

К этим признакам можно отнести исполнения, быстродействие, границы защищаемых или контролируемых участков и пр.

Требования к электрическим аппаратам[править | править код]

Каждый электрический аппарат должен удовлетворять ряду требований. К этим требованиям относятся:

Термическая стойкость[править | править код]

Аппарат должен длительное время выдерживать нагревание, происходящее за счет протекания по нему электрического тока.

Электродинамическая стойкость[править | править код]

Аппарат должен выдерживать кратковременные не номинальные режимы электрической сети, такие, как короткое замыкание или перегрузка.

Другие требования[править | править код]

К ним относятся ряд индивидуальных требований, касающихся специфики работы аппарата. Кроме того, аппарат должен иметь по возможности меньшие габариты, массу и стоимость, он должен быть простым в эксплуатации и быть надежным.

• Родштейн Л. А. «Электрические аппараты: Учебник для техникумов» — 3-е изд., Л.:Энергоиздат. Ленингр. отд-ние, 1981.
• Электрический аппарат — статья из Большой советской энциклопедии. 

Электрический контакт — Википедия

Разобранный тройник. Видны штыри его вилки, к которым прикреплены пластины, образующие скобы, в которые входят штыри электроприборов

Электрический контакт — поверхность соприкосновения проводящих электрический ток материалов, обладающая электропроводностью, или приспособление, обеспечивающее такое соприкосновение (соединение). В зависимости от природы соприкасающихся материалов различают электрические контакты типа проводник—проводник (механические контакты), проводник—полупроводник и полупроводник—полупроводник.

Электромеханический контакт в выключателе света с нормально разомкнутой контактной парой

Реальная площадь контакта в сотни раз меньше номинальной площади контактирующих поверхностей из-за шероховатости, неровности, наличия непроводящих плёнок. При этом под воздействием нагрузки разные области площади деформируются по-разному, электрический ток проходит только через область контакта, линии тока стягиваются к ним, в итоге возникает «сопротивление стягивания». Сопротивление стягивания для контакта материалов с удельным сопротивлением ρ{\displaystyle {\rho }}:

Rc=ρ/2a{\displaystyle R_{c}=\rho /2a},

где a{\displaystyle a} — радиус контактной области.

Таким образом, общее контактное сопротивление складывается из сопротивления материалов. Проблема создания надежных электрических контактов до сих пор является нерешённой. Трудность этой задачи заключается в следующем:

• Поскольку поверхности электрических контактов являются шероховатыми, а сопротивление проводника обратно пропорционально площади его поперечного сечения, то рабочая площадь электрического контакта заметно меньше его геометрических размеров. Форма неровностей поверхности, значительно влияет на величину переходного сопротивления и эксплуатационные свойства электрических контактов: износоустойчивость трущихся поверхностей, коррозионную устойчивость и др.
• Окружающая среда оказывает существенное влияние на работу электрических контактов. В случае контакта между разнородными металлами, имеющими разные электрохимические потенциалы, при взаимодействии содержащихся в атмосфере различных оксидов (CO₂, SO₂ и др.) с влагой воздуха образуются растворы кислот, которые являясь электролитом, вызовут гальванический процесс между электродами контактной пары. Электрохимическая коррозия приведёт к постепенному разрушению контактного соединения. Кроме того, с течением времени возможно окисление самих контактных поверхностей, приводящее к возрастанию переходного сопротивления.
• На долговечность электрических контактов также оказывают влияние такие факторы как: возможный перегрев площади контакта, фреттинг, электромиграция, различия коэффициентов термического расширения контактирующих проводников, сила тока и др.

Неразъёмные контакты в полном смысле этого слова не являются абсолютно неразъёмными, но для их разъединения требуется, по меньшей мере, частичное разрушение контакта.

Примеры неразъёмных контактов:

Контакты, разъём которых осуществляется при помощи инструментов[править | править код]

К контактам, разъём которых производятся при помощи инструментов, относятся:

• клеммы
• резьбовое соединение (например, токоведущие шины, навинчивающиеся на наконечники проводов).

В более широком смысле, паяные и соединения и монтаж накруткой также относятся к контактам, разъём которых может быть произведён при помощи инструмента (условно-разъёмным соединениям).

Штекерные соединения, резьбовые соединения с винтами или резьбой Эдисона (лампочки, винтовые фиксаторы) можно отсоединить вручную. Разъёмные контакты должны выдерживать меньше срабатываний, чем коммутационные контакты, при этом на первый план выходит сохранение низкого контактного сопротивления. Поэтому они часто изготавливаются из базовых материалов с серебряным или золотым покрытием. Другими распространенными покрытиями являются олово и хром. Съёмные штекерные и винтовые контакты без покрытия изготавливают, например, из меди, бронзы или латуни.

Стабильное контактное сопротивление является важной характеристикой хорошего контакта. Изменения контактного сопротивления могут иметь различные причины. Одна из них — электрическое пробивание высокоомных коррозионных и внешних слоев, также называемое фриттингом. Для устранения влияния фриттинга штекерных соединений используются испытательный ток и максимально допустимое падение напряжения. Явным признаком фриттинга является излом напряжения и тока, который указывает на скачок контактного сопротивления. Решающее значение для изменения контактного сопротивления вследствие фриттинга является напряжение на контакте. При общих испытаниях штекерных соединений использование слишком большого измерительного тока и чрезмерно высокого напряжения разомкнутой цепи может привести к фриттингу. Поэтому стандарт проверки штекерных разъёмов Norm IEC512 Teil 2 предписывает максимальный измерительный ток 100 мА, а также максимальное напряжение холостого хода — 20 мВ.

Переключающий контакт от реле крупным планом: слева — новый, справа — после порядка 100 000 циклов переключения, хорошо заметно обгорание контактов

Переключающие контакты можно встретить в контакторах, реле, кнопках / переключателях^[1]. Они являются самыми сложными электрическими контактами, потому что им часто приходится поддерживать свои механические и электрические свойства в течение многих миллионов рабочих циклов (циклов переключения):

• чтобы не происходило окисления, требуется устойчивость к коррозии — используются благородные металлы в качестве материала, либо контакт работает в вакууме, защитном газе или масле
• чтобы не происходило электроэрозии, они имеют высокую температуру плавления (вольфрам) при высоких мощностях.
• для достижения низкого контактного сопротивления они должны иметь очень хорошую электропроводность (медь, серебро)
• они не должны иметь тенденцию к сварке (например, серебро с примесью оксида олова, ранее — оксид кадмия).

Высоковольтный (380 кВ) переключатель на АЭС Крюммель, использующий SF₆ в качестве изолирующей среды

Все эти свойства не могут быть объединены в одном переключающем контакте, поэтому контакты для высокой мощности состоят из других материалов, нежели контакты для малой мощности. Часто переключающие контакты также состоят из комбинаций материалов — например, медные или бронзовые контакты, покрытые благородным металлом для небольших значений мощности, а также пористые вольфрамовые контакты, заполненные серебром, для больших мощностей.

Распространены также позолоченные серебряные контакты, которые при малой мощности переключения сохраняют свое низкое контактное сопротивление (слой золота) и, как только они используются для большой мощности переключения, теряют свой золотой слой, обнажая прочный серебряный контакт. Переключающие контакты в реле и небольших переключателях часто рассчитаны на то, чтобы их можно было использовать как для сигнальных целей, так и для высоких коммутационных мощностей.

Несмотря на высокую проводимость, серебро имеет ограниченную пригодность только для небольших коммутационных мощностей, поскольку оно образует слои сульфида серебра.

Рубильник в старом станке

Наиболее важными характеристиками переключающего контакта, указываемыми производителем, являются:

• коммутационная способность
• максимальное напряжение переключения
• термально терпимый ток длительной нагрузки
• максимальный пусковой ток и разрывная мощность на определенной нагрузке.

Переключающие контакты (клавиши, клавиатуры) для высокоомных сигналов часто состоят из сопряжения эластомерного разъёма с одной стороны и золота с другой стороны. Они очень надёжны и демонстрируют низкий дребезг контактов.

Дребезг переключающих контактов — это периодическое замыкание и повторное размыкание в момент переключения. Это приводит к усилению обгорания контактов переключателя или даже к сварке («склеиванию») контактов. Цифровые схемы иногда работают так быстро, что без контрмер многократный контакт будет интерпретироваться при одном нажатии будет интерпретироваться как многократная команда, в таких случаях необходима отладка.

Щётки электродвигателя имеют скользящие контакты

Скользящие контакты предназначены для контакта движущихся деталей. В качестве примеров могут служить коммутаторы, токоприёмники, контактные кольца и датчики положения, такие как потенциометры или энкодеры. В качестве материалов используются сопряжения из меди/медных сплавов и графита, а также сопряжения благородных металлов.

Самоочищающийся контакт — это тип контакта с действием, при котором при котором один из контактов трется о противоположный, тем самым очищая примеси, осевшие в точке трения. Использование гибкого контактного рычага приводит к тому, что очищаемая поверхность контакта трётся о противоположную, когда рычаг слегка согнут. Это удаляет ржавчину и загрязнения с поверхности электрического контакта, препятствуя электрическому сопротивлению, вызванному скопившейся грязью.

В раздвоенном контакте каждый контактный рычаг разделен на два меньших рычага, каждый со своим собственным контактом. Для этой схемы может использоваться только одна электрическая цепь. Это конструктивная особенность, помогающая обеспечить более стабильную механическую работу, улучшить электрический контакт и лучшее рассеяние тепла.

Национальная ассоциация производителей реле и её преемник, Ассоциация производителей реле и коммутаторов, определяют 23 различных типа электрических контактов, использующихся в реле и выключателях^[2]. Из этих форм контактов наиболее распространены следующие:

Контакты формы A[править | править код]

Обычно контакты формы A — это нормально разомкнутые контакты. Контакты разомкнуты, когда отсутствует питающая сила (магнит или реле соленоида). Когда она присутствует, то контакт замыкается. Обозначается как SPST-NO^[2].

Контакты формы B[править | править код]

Нормально замкнутые контакты. Действие логически обратно действию контактов формы A. Обозначаются SPST-NC^[2].

Контакты формы C[править | править код]

Небольшое реле, использующее контакт формы C

Контакты формы C («переключающие» или «передающие» контакты) состоят из двух пар контактов — нормально замкнутой и нормально разомкнутой, которые управляются одним и тем же устройством; между контактами каждой пары имеется общее электрическое соединение, в результате которого образуются только три типа зажимов. Обычно они обозначаются как нормально разомкнутые, взаимные и нормально закрытые (NO-C-NC). Обозначается SPDT^[2].

Эти контакты довольно часто встречаются в электрических выключателях и реле, поскольку общий контактный элемент обеспечивает механически экономичный способ обеспечения большего числа контактов^[2].

Контакты формы D[править | править код]

Контакты формы D (контакты «с непрерывной передачей») отличаются от контактов формы C только одним аспектом — порядком прерывания во время перехода. Если форма C гарантирует, что на короткое время оба соединения разомкнуты, то форма D обеспечивает что на короткое время все три зажима будут замкнуты.Это относительно необычная конфигурация^[2].

Контакты формы K[править | править код]

Контакты формы K (центральные) отличаются от формы C тем, что имеется центральное или нормально разомкнутое положение, при котором не выполняется ни одно соединение. Тумблеры SPDT с центральным положением выключения распространены, а вот реле с такой конфигурацией встречаются относительно редко^[2].

Контакты формы X[править | править код]

Тумблер с одним контактом формы X. При активации движущийся контакт поворачивается влево, чтобы перекрыть зазор между двумя неподвижными контактами.

Контакты формы X, или двойные контакты, эквивалентны двум последовательным контактам формы A, механически соединённым и управляемым одним приводом, а также могут быть описаны как контакты SPST-NO. Они обычно встречаются в контакторах и тумблерах, предназначенных для работы с индуктивными нагрузками высокой мощности^[2].

Контакты формы Y[править | править код]

Контакты формы Y, или контакты с двойным размыканием, эквивалентны двум последовательно соединенным контактам формы B, механически соединённым и управляемым одним приводом, а также могут быть описаны как контакты SPST-NC^[2].

Контакты формы Z[править | править код]

Контакты типа Z, или двойные контакты с двойным замыканием, сходны с контактами формы C, но они почти всегда имеют четыре внешних соединения: два для нормально разомкнутого соединения и два для нормально нормально замкнутого. Как и в случае форм X и Y, оба пути тока включают два последовательных контакта, механически соединённых и управляемых одним приводом. Также как и форма C, обозначаются SPDT^[2].

Ртутный контакт. В настоящее время запрещены RoHS. В старых машинах иногда использовались из-за их высокой коммутационной способности постоянного тока. Переключение ртутного контакта путём его механического наклона

К покрытию поверхности электрических контактов предъявляются высокие требования^[3], особенно в электрических реле с большим количеством циклов переключения (рабочих циклов). При напряжениях выше 50 вольт и сильных токах образуются дуги. Они могут расплавить основной материал и способствовать окислению поверхности. Соединения вольфрама устойчивы к высоким температурам, но имеют довольно высокое контактное сопротивление. Золотое покрытие хорошо проводит ток и защищает от коррозии, но быстро изнашивается.

Для реле малой мощности (приблизительно до 20 Ампер) хорошим решением является сплав серебро-никель. Для высоких нагрузок (100 Ампер) оптимальным материалом, предотвращающим спайку контактов, считается оксид кадмия, сплавленный с серебром (AgCdO). С другой стороны, директива RoHS предписывает по возможности отказаться от кадмия. Хорошей альтернативой служит оксид олова, также сплавленный с серебром.

Основные требования к материалу контакта^[3]:

• устойчивость к коррозии
• высокая электро- и теплопроводность
• низкая эрозия
• устойчивость к образованию плёнки с высоким сопротивлением
• высокие значения напряжения
• высокая температура плавления (дугостойкость)
• простота обработки материала
• невысокая стоимость.

В целом, контакты могут быть изготовлены из самых разнообразных материалов. Типичными материалами являются^[4][5]:

Классификация по составу[править | править код]

Твердотельное реле содержит полупроводниковый переключатель и больше не имеет движущихся частей Геркон с одним нормально замкнутым контактом

• Полупроводниковые контакты. В случае полупроводниковых переключателей трудно говорить о контактах, так как полупроводник просто проводит или не проводит ток. Однако и здесь во время включения или коммутации некоторое количество энергии будет рассеиваться в полупроводнике. В разомкнутом состоянии полупроводник всегда имеет небольшую утечку тока, которая вызывает потерю мощности и, следовательно, нагрев. В замкнутом состоянии всегда происходит падение напряжения на полупроводнике, что также вызывает нагрев. Наибольший нагрев происходит в цепи, где протекает много тока, если на полупроводнике уже высокое напряжение. Нагревание — главная проблема полупроводниковых переключателей. Второй момент заключается в том, что при сильных индуктивных нагрузках, генерируемых скачками напряжения, рассеяние энергии в полупроводнике становится недопустимо большим.
  • твердотельные переключатели. В зависимости от использования изготавливаются с МОП-структурой, симистором или БТИЗ.
  • тиристорные переключатели. Тиристор часто используется в простых регуляторах мощности. С тиристором угол зажигания регулируется относительно переменного напряжения таким образом, чтобы регулировалось среднее напряжение. Разновидностью тиристора является симистор. Используется в диммерах. Симистор может пропускать ток в обоих направлениях, тиристор — только в одном направлении.
  • БТИЗ-переключатели. Для переключения очень сильных токов используются не тиристоры, а БТИЗ.
  • МОП-переключатели
  • Транзисторные контакты. Используется, например, в бесконтактных выключателях. Существуют версии NPN и PNP, поэтому их необходимо подключать по-разному.
• Фиксированные металлические контакты — наиболее часто используемые контакты, которые мы встречаем в реле, контакторах, кулачковых переключателях, микропереключателях или герконах.
• Ртутные контакты в настоящее время запрещены директивой RoHS. В старых установках ртутные контакты иногда использовались из-за их высокой коммутационной способности постоянного тока.

Большой вклад в теорию и применение электрических контактов внёс Рагнар Холм (Ragnar Holm), шведский физик и исследователь в области электротехники^[9][10].

Макроскопически гладкие и чистые поверхности микроскопически шероховаты и на воздухе загрязняются оксидами, адсорбированными водяными парами и атмосферными загрязнителями. Когда два металлических электрических контакта соприкасаются, фактическая площадь контакта металла с металлом мала по сравнению с общей площадью соприкосновения между контактами. В теории электрических контактов относительно небольшая область, где электрический ток протекает между двумя контактами, называется a-точкой, где «a» обозначает «неровность» (англ. asperity). Если небольшую a-точку рассматривать как круговую область и удельное сопротивление металла однородно, то ток и напряжение в металлическом проводнике имеют сферическую симметрию, и простой расчёт может связать размер a-точки с сопротивлением стыка электрического контакта. Если между электрическими контактами имеется контакт металл-металл, то электрическое контактное сопротивление, или ECR (в отличие от основного сопротивления металла контакта) в основном обусловлено протеканием тока через очень маленькую область, a-точку. Для контактных точек с радиусами, меньших среднего свободного пробега электронов λ{\displaystyle \lambda }, возникает баллистическая проводимость электронов, что приводит к явлению, известному также как сопротивление Шарвина^[11]. Контактное усилие или давление увеличивает размер a-точки, что уменьшает сопротивление сжатию и сопротивление электрического контакта^[12]. Когда размер контактных неровностей становится больше среднего свободного пробега электронов, контакты типа Холма становятся доминирующим транспортным механизмом, что приводит к относительно низкому контактному сопротивлению^[13].

Защита людей[править | править код]

Контакты, особенно выключатели, не должны представлять опасности для пользователя (например, поражение электрическим током, механические травмы). Это класс, который определяет уровень электрической защиты.

Контакты также делятся на 2 категории:

Их определения выражают не степень влажности, а происхождение изменения состояния. Пример: ртутное реле с влажным контактом.

Защита от внешних элементов[править | править код]

Контакты, особенно выключатели, соответствуют стандарту защиты в зависимости от их использования (влажная или пыльная среда). Это класс защиты (IP). Этот стандарт не определяет защиту от газов. Но если наличие газа является ограничением, IP68 полностью герметичен^[15].

В зависимости от выбора производителя, контакты содержат более или менее окисляемые материалы. Класс защиты людей, выбранный при проектировании, обязывает гарантировать поддержание этого уровня безопасности на протяжении всей жизни контакта. Конструкция и производство должны быть спроектированы таким образом, чтобы минимизировать профилактическое обслуживание и сохранять характеристики переключения и проводимости.

Самый простой метод — чистка контактных поверхностей проволочной щёткой или наждачной бумагой. Устройство выключают и протирают до исчезновения оксида.

• Федоров А. А., Попов Ю. П. Эксплуатация электрооборудования промышленных предприятий. — М.: Энергоатомиздат, 1986. — 280 с.
• Wolfgang Schufft Taschenbuch der Elektrischen Energietechnik. — München: Carl Hanser Verlag, 2007 ISBN 978-3-446-40475-5
• Ney Contact Manual — Electrical Contacts for Low Energy Uses (англ.). — reprint of 1st. — Deringer-Ney, originally JM Ney Co., 2014. (недоступная ссылка) (NB. Free download after registration.)
• Electrical Contacts: Principles and Applications (англ.). — Electrical and Computer Engineering. — CRC Press, Taylor & Francis, 2014. — Vol. 105. — (Electrical engineering and electronics). — ISBN 978-1-43988130-9.
• Electric Contacts: Theory and Application (англ.) / Williamson, J. B. P.. — reprint of 4th revised. — Springer Science & Business Media, 2013. — ISBN 978-3-540-03875-7. (NB. A rewrite of the earlier «Electric Contacts Handbook«.)
• Electric Contacts Handbook (неопр.). — 3rd completely rewritten. — Berlin / Göttingen / Heidelberg, Germany: Springer-Verlag, 1958. — ISBN 978-3-66223790-8. [1] (NB. A rewrite and translation of the earlier «Die technische Physik der elektrischen Kontakte» (1941) in German language, which is available as reprint under ISBN 978-3-662-42222-9.)
• Elektrische Kontakte, Werkstoffe und Anwendungen: Grundlagen, Technologien, Prüfverfahren (нем.) / Vinaricky, Eduard; Schröder, Karl-Heinz; Weiser, Josef; Keil, Albert; Merl, Wilhelm A.; Meyer, Carl-Ludwig. — 3. — Berlin / Heidelberg / New York / Tokyo: Springer-Verlag, 2016. — ISBN 978-3-642-45426-4.

1. ↑ How Relays Work | Relay diagrams, relay definitions and relay types (неопр.). www.galco.com. Дата обращения 13 ноября 2019.
2. ↑ ^{1 2 3 4 5 6 7 8 9 10} Section 1.6, Engineers’ Relay Handbook, 5th ed, Relay and Switch Industry Association, Arlington, VA; 3rd ed, National Association of Relay Manufacturers, Elkhart Ind., 1980; 2nd Ed. Hayden, New York, 1966; large parts of the 5th edition are on line here Архивировано 5 июля 2017 года..
3. ↑ ^{1 2} Ошибка в сносках^?: Неверный тег <ref>; для сносок mat1 не указан текст
4. ↑ Electrical Contact Materials (англ.). PEP Brainin (13 December 2013). Дата обращения 13 ноября 2019.
5. ↑ http://www.deringerney.com/products-and-capabilities/electrical-contact-manufacturing/contact-rivets/
6. ↑ Silver Contacts: CMW Electrical Contacts (неопр.). web.archive.org (6 сентября 2011). Дата обращения 13 ноября 2019.
7. ↑ Contacts — Shin-Etsu Polymer Europe B.V. (неопр.). www.shinetsu.info. Дата обращения 13 ноября 2019.
8. ↑ Wayback Machine (неопр.). web.archive.org (14 мая 2012). Дата обращения 13 ноября 2019.
9. ↑ IEEE HOLM Conference (неопр.). ieee-holm.org. Дата обращения 13 ноября 2019.
10. ↑ 416 (Vem är det : Svensk biografisk handbok / 1969) (швед.). runeberg.org. Дата обращения 13 ноября 2019.
11. ↑ Zhai, C. et al. Interfacial electro-mechanical behaviour at rough surfaces (англ.) // Extreme Mechanics Letters : journal. — 2016. — Vol. 9. — P. 422—429. — doi:10.1016/j.eml.2016.03.021.
12. ↑ Electric Contacts: Theory and Applications (англ.). — 4th. — Springer (англ.)русск., 1999. — ISBN 978-3540038757.
13. ↑ Zhai, C.; Hanaor, D.; Proust, G.; Gan, Y. Stress-Dependent Electrical Contact Resistance at Fractal Rough Surfaces (англ.) // Journal of Engineering Mechanics : journal. — 2015. — Vol. 143, no. 3. — P. B4015001. — doi:10.1061/(ASCE)EM.1943-7889.0000967.
14. ↑ IEC 60050 — International Electrotechnical Vocabulary — Details for IEV number 714-18-10: «wetted contact» (неопр.). www.electropedia.org. Дата обращения 14 ноября 2019.
15. ↑ Полина Осокина. Что такое IP68: без влаги и пыли (рус.). Онлайн-журнал CHIP. Дата обращения 14 ноября 2019.

Обсуждение:Электротехника — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

А при чём тут полёт Гагарина?—Nxx 19:01, 10 апреля 2006 (UTC)

Переработка статьи по электротехнике[править код]

Статью необходимо серьёзно доработать. Одна из ключевых статей в технике всё-таки. В англовики даже избранная. Softy 12:40, 30 января 2007 (UTC)

Ну, так дорабатывайте! 😉 Никто же не запрещает 🙂 —Panther ^@ 13:42, 30 января 2007 (UTC)

Ок. В ближайшее время приложу все усилия именно к этой статье. Приглашаю к соучастию! 😉 Softy 17:13, 30 января 2007 (UTC)

Полностью согласен! Статью необходимо серьёзно доработать. А историческую справку перенести в отдельную статью — «исория электротехники» SamvlaMiX 18:52, 28 декабря 2007 (UTC)

«Метод схемных определителей»[править код]

Убираю сюда следующую фразу:

• 1998 г.
  • Опубликована статья В.В. Филаретова «Топологический анализ электронных схем методом выделения параметров» в журнале «Электричество», в которой излагается новый метод анализа электрических цепей на основе схемного подхода В. Фойснера, получивший название «метод схемных определителей».

То, что это именно «достижение электротехники», следует подтвердить независимыми (от автора метода) источниками. Методов анализа электрических цепей много. А у этого — три ссылки в Яндексе. —Владимир Иванов 14:34, 25 февраля 2009 (UTC)

Историю в отдельную статью[править код]

Предлагаю хронологию по электротехнике записать в отдельную статью —Ashik ^talk 22:49, 25 февраля 2009 (UTC)

Электротехника и электроника[править код]

В начале статьи чётко сказано, что электротехника занимается передачей энергии, а электроника — передачей информации. Если так, то разделы «Системы автоматического управления» и «Микроэлектроника» следует перенести отсюда в статью «Электроника». К слову, это определение ссылается на некий FAQ, а не что-нибудь более авторитетное, вроде энциклопедии. Интуитивно же представляется, что электроника является частью электротехники и эти статьи должны быть связаны ссылками друг на друга. Т.е. думается, что должно быть так: тут два основных подраздела — «Электроэнергетика» и «Электроника», а из них идут ссылки на основные статьи с теми же названиями.

Энергетическая и информационная электротехника[править код]

Электротехника делится на силовую (энергетическую) и информационную. Информационная электротехника это связь и компьютеры. Электроника относится к информационной электротехнике. Информационная электротехника делится на аналоговую и дискретную (цифровую). Некоторые устройства могут не попадать ни под ту и не под эту классификацию. Например, старые схемы автоматики не являются аналоговыми устройствами, но и цифровыми тоже не являются. Такие устройства являются дискретными. Яков. 83.149.48.20 04:28, 27 сентября 2012 (UTC)

любопытный ОРИСС..)

Системы автоматического управления[править код]

1. Системы автоматического управления — это объект изучения, объект для науки. Но ни коим образом ни сама наука.
2. Однако и сама теория систем автоматического управления (специальность — «управление в технических системах») тоже не относится к Электротехнике. К математике — вполне возможно. К вычислительным системам — может быть.
3. «Задачами автоматических систем управления (и автоматизации в целом) является моделирование различных динамических систем и разработка систем управления, которые заставляют работать динамические системы нужным образом». Это как?!! Задача САУ — разработка САУ!!??? Задача объекта моделирования — моделирование??? Это две ошибки)).
Вывод по пп. 1, 2: Данный раздел к теме статьи не имеет отношения. Он должен быть удалён из статьи, перенесён в статью система управления.
Коллеги, прошу высказать свои соображения. —Dim 20:12, 15 июня 2013 (UTC)

Конечно, перенести в другую статью, здесь, может, оставить только упоминанание о САУ энергосистем.Д.Ильин 22:02, 24 июня 2013 (UTC).

Электротехника — Википедия. Что такое Электротехника

Электроте́хника — область техники, связанная с получением, распределением, преобразованием и использованием электрической энергии. А также — c разработкой, эксплуатацией и оптимизацией электронных компонентов, электронных схем и устройств, оборудования и технических систем^[1]. Под электротехникой также понимают техническую науку, которая изучает применение электрических и магнитных явлений для практического использования^[2][3][4]. Электротехника выделилась в самостоятельную науку из физики в конце XIX века. В настоящее время электротехника как наука включает в себя следующие научные специальности: электромеханика, ТОЭ, светотехника, силовая электроника. Кроме того, к отраслям электротехники часто относят энергетику^[2], хотя легитимная классификация^[5] рассматривает энергетику как отдельную техническую науку. Основное отличие электротехники от слаботочной электроники заключается в том, что электротехника изучает проблемы, связанные с силовыми крупногабаритными электронными компонентами: линии электропередачи, электрические приводы, в то время как в электронике основными компонентами являются компьютеры и другие устройства на базе интегральных схем, а также сами интегральные схемы^[6]. В другом смысле, в электротехнике основной задачей является передача электрической энергии, а в слаботочной электронике — информации.

История

Основы для развития электротехники заложили обширные экспериментальные исследования и создание теорий электричества и магнетизма. Широкое практическое применение электричества стало возможно только в XIX веке с появлением вольтова столба, что позволило как найти приложение открытым законам, так и углубить исследования. В этот период вся электротехника базировалась на постоянном токе.

В конце XIX века, с преодолением проблемы передачи электроэнергии на большие расстояния за счёт использования переменного тока и созданием трёхфазного электродвигателя, электричество повсеместно внедряется в промышленность, а электротехника приобретает современный вид, включающий множество разделов, и оказывает влияние на смежные отрасли науки и техники^[4].

Разделы

Электротехника имеет множество разделов, самые важные из которых описаны ниже. Хотя инженеры работают каждый в своей области, многие из них имеют дело с комбинацией из нескольких наук.

Электроэнергетика

Электроэнергетика — наука о выработке, передаче и потреблении электроэнергии, а также о разработке устройств для этих целей. К таким устройствам относят: трансформаторы, электрические генераторы, ТЭНы, электродвигатели, низковольтную аппаратуру и электронику для управления силовыми приводами. Многие государства мира имеют электрическую сеть, называемую электроэнергетической системой, которая соединяет множество генераторов с потребителями энергии. Потребители получают энергию из сети, не тратя ресурсы на выработку своей собственной энергии. Энергетики работают как над проектированием и обслуживанием сети, так и над энергетическими системами, присоединёнными к сети. Такие системы называются внутрисетевыми и могут как поставлять энергию в сеть, так и потреблять её. Энергетики работают также и над системами, не присоединёнными к сети, называемыми внесетевыми, которые в некоторых случаях являются более предпочтительными, чем внутрисетевые системы. Имеется перспектива создания энергетических систем, контролируемых со спутника, имеющих обратную связь в реальном времени, что позволит избежать скачков напряжения и предотвратить нарушения энергоснабжения.

Электромеханика

Электромеханика  рассматривает общие принципы электромеханического преобразования электрической энергии и их практическое применение для проектирования и эксплуатации электрических машин. Предметами изучения электромеханики являются: преобразование электрической энергии в механическую и наоборот, электрические машины, электромеханические комплексы и системы. Цель электромеханики — управление режимами работы и регулирование параметров обратимого преобразования электрической энергии в механическую. К основным направлениям электромеханики относятся: общая теория электромеханического преобразования энергии; проектирование электрических машин;анализ переходных процессов в электрических машинах.

Системы автоматического управления

Задачами автоматических систем управления (и автоматизации в целом) является моделирование различных динамических систем и разработка систем управления, которые заставляют работать динамические системы нужным образом. Для создания таких устройств могут использоваться электрические схемы, процессоры цифровой обработки сигналов, микроконтроллеры и программируемые логические контроллеры. Системы управления имеют широкую область применения от систем, встраиваемых в энергетические установки (например, на коммерческих авиалайнерах), автоматов постоянной скорости (имеющихся во множестве современных автомобилей) и ЧПУ в станках до систем управления на базе промышленных ПК в автоматизации промышленного производства.

Инженеры часто используют обратную связь при проектировании систем управления. Например, в автомобиле с автоматом постоянной скорости скорость транспортного средства постоянно отслеживается, и данные передаются системе, которая соответственно регулирует выходную мощность двигателя. Если имеется стандартная система обратной связи, можно использовать теорию управления для определения того, как система должна реагировать на поступающую информацию.

Электроника

См. также

Примечания

Литература

Ссылки

Электрическая плита — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 28 мая 2016; проверки требуют 40 правок. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 28 мая 2016; проверки требуют 40 правок. У этого термина существуют и другие значения, см. Плита. Одноконфорочная электрическая плита с открытой спиралью

Электрическая плита — кухонная плита, работающая на электричестве.

С точки зрения электротехники, электроплита является нагревательной электроустановкой, так как прохождение тока через сопротивления (нагревательные элементы)^[1] по закону Джоуля-Ленца сопровождается выделением тепловой энергии, используемой для приготовления пищи.

Электроплита с открытыми ТЭНами-конфорками Стационарная электроплита с чугунными дисковыми конфорками Электроплита (встраиваемая варочная панель) со стеклокерамической поверхностью

По варианту исполнения

По типу поверхности

• С открытой спиралью или ТЭНом
• С чугунной конфоркой
• Со стеклокерамической поверхностью

По способу управления

• Механическое
• Сенсорное

По способу включения в электросеть

По конструкции

• Напольные
• Встраиваемые
• Портативные (одно- и двухконфорочные)

Классические[править | править код]

С точки зрения электротехники принцип основывается на выделении тепловой энергии при прохождении электрического тока через резистивный нагревательный элемент (закон Джоуля-Ленца). Нагревательный элемент представляет собой проводник из металла с высоким удельным сопротивлением, выполненный обычно в форме спирали.

Регулировка мощности конфорок осуществляется либо ступенчато, путём изменения количества включённых спиралей и их переключения с параллельного на последовательное соединение, либо бесступенчато с помощью биметаллического терморегулятора.

По исполнению резистивные электроплиты делятся на несколько видов:

• С открытой спиралью в керамических канавках конфорки
• С закрытой под стеклокерамикой спиралью
• Со спиралью скрытой в сплошной дисковой металлической конфорке
• С открытым ТЭНом
• С мощными галогенными лампами под стеклокерамическим покрытием

Индукционные[править | править код]

Стационарная индукционная электроплита (встраиваемая варочная панель)

В качестве нагревательного элемента используется дно посуды, которое индукционно нагревается вихревыми токами, наведёнными в нём катушкой индуктивности плиты. В связи с этим для работы с индукционной плитой требуется посуда с ферромагнитным (например, стальным, чугунным или нержавеющим, впрочем, есть и немагнитные стали и чугуны, они не подходят) первым снизу слоем в дне.

Индукционная катушка одноконфорочной индукционной электроплиты (слева). Горячая конфорка электроплиты со стеклокерамической поверхностью (посередине) и устройство её нагревательного элемента (справа) Вариант разъёма, рассчитанного на ток до 32 ампер

Электрическая плита — это обычно один из самых мощных бытовых электроприборов^[2]. Включенная плита может потреблять ток до 50 А, а во время приготовления пищи приходится часто прикасаться к частям электроплиты, возможно также попадание в плиту воды. Неправильная установка и подключение электроплиты может привести к пожару или к поражениям электрическим током. Поэтому предъявляются жесткие требования к подводящим проводам и заземлению. Для подключения мощной плиты к электросетям как правило недостаточно стандартных бытовых разъёмов общего назначения, т.к. стандартная евро-розетка расчитана на ток до 16А. Для подключения электроплиты используются либо промышленные разъёмы, либо нестандартные, предназначенные именно для электроплит, либо используется «прямое» подключение, когда кабель выпускается из стены и без использования розетки-вилки подключается прямо на вводные клеммы електроплиты. также обязательно заземление либо установка УЗО в цепи питания плиты (источник???).

Для электрической плиты как с высокотемпературными элементами нагрева, так и без таковых, по-прежнему применяются одни и те же требования пожарной безопасности.

«Электрическая плита» для кипячения чайника упомянута в романе Беляева Прыжок в ничто (1933)

• «Торгово-технологическое оборудование» 1983 г.
• ГОСТ 27570.34-92. Безопасность бытовых и аналогичных электрических приборов. Частные требования к электрическим кухонным плитам, шкафам и конфоркам для предприятий общественного питания.
• ГОСТ Р 52161.2.6-2006 Безопасность бытовых и аналогичных электрических приборов. Часть 2.6. Частные требования для стационарных кухонных плит, конфорочных панелей, духовых шкафов и аналогичных приборов.
• Роман Кульченко. Эволюция электрических плит: от спирали к индукционной катушке (неопр.) (недоступная ссылка). CNews (14 января 2008). Дата обращения 12 сентября 2012. Архивировано 2 мая 2012 года.

1. ↑ Кроме индукционных электроплит, которые работают по иному принципу.
2. ↑ Для снижения максимальной потребляемой мощности, в некоторых моделях присутствует блокировка включения одной конфорки при работе духового шкафа.

• Плитки электрические настольные // Товарный словарь / И. А. Пугачёв (главный редактор). — М.: Государственное издательство торговой литературы, 1959. — Т. VII. — Стб. 84—88