ЕЛЕКТРОТЕХНИКА
И ЕЛЕКТРОНИКА
ге1НяЯи1ж^Д1з1шИиИм1й
Условии означения на електроизмервателните уреди
Вид на уреда: амперметър А, волтметър V, галванометър G
ватметър W, омметър Q, електромер kWh,
честотомер Hz, фазомер cos ср
Вид на тока: постоянен —, променлив ~, постоянен и променлив^
Работно положение: хоризонтално—►, |	; вертикално j, | , _L
Система иа уреда	Г рафично означение		Приложение	Вид иа тока	Клас на точное г
Магнитоелектрична	с		V, A, G	Г - 1 1	0,1
Детектор на	0 -и-		V, А	1 оё I	0,2—0,5
Термоелектричиа	D		А	1 ОС 1	1 — 1,5
Магнитоелектричеи логомер		3	Q		
Електромагнитна			V, A, Hz Hz, cos<p	ОС	0,2—0,5
Електромагнитен логомер					
Електродинамична	( п и		V, A, W	ос	0,2—0,5
Феродинамична			V, A, W	— 		
Електродииамичен логомер	м		Hz, cosy		
Индукционна			W, kWh		1—2,5
Електростатична			V	ос	1 — 1,5
Вибрациоина	%	1 / 1/	Hz, V		1
Доц. инж. ИЛИЯ ТОНЕВ ИЛИЕВ
ЕАЕКГРОТЕХНИКА
И ЕАЕКГРОНИКА
УЧЕБНИК ЗА XI КЛАС (II СТЕПЕЙ) НА ЕСПУ
ДЪРЖАВНО ИЗДАТЕЛСТВО „ТЕХНИКА-
СОФИЯ. 1984
УДК 621.31/.38 (075. 8)
Учебникът е предназначен за XI клас (II степей) на ЕСПУ
за всички иеелектротехиически професци. В него са засегнати
различии области от електротехниката и електроииката. След
кратък преговор иа осиовните закони на електротехниката в
учебника са разгледани най-важиите свойства иа веригите за
променлив ток, трнфазиите вериги, траисформаторите, асин-
хронните двигатели, машините за постоянней ток. Дадени са
също известии сведения от областта на електрозадвижването
н управлеиието му, полупроводниковите елементи, еЛектронни-
те усилватели, логическите елемеити и тяхното приложение,
токоизправителите и стабилизаторите. Този широк кръг от
въпроси ще даде възможност учениците да получат опреде-
леии осиовии познания от областта на електротехниката и
електроииката, конто ще им бъдат полезии в тяхната бъдеща
Дейиост.
Учебникът е одобрен от МНП по предложение на комнсия в
състав:
Председател проф. к.т.н. ииж. Георги Вълчев Барбутов
Рецензента: 1) к.п.н. инж. Михаил Костадииов Чаушев
2) инж. Веска Аврамова Гинчева
3) инж. Аврора Николова Костова
Научен редактор проф. к.т.н. инж. Самуил Леон Фархи
Редактор иа издателството инж. Илия Асенов Иванов
Членове: 1) ннж. Снежаиа Стоева Георгиева, представител
на МНП
2) инж. Нниа Денева Деиева, зав. редакция
© Илия Тоней Илиев
с/о Jusautor, Sofia, J 983
37(075)
ДРАГИ УЧЕНИИИ,
Вне erne вече в последний клас ни един нити
средни политехническо училище. Както сте забеля-
зали досега, животът на съвременния човек е не-
мислим без електричеството. Уредите, машините
и гъоръженията, в конто са намерили практичес-
ки приложение електромагнитните явления, са на-
влезли широко в бита и производствената дейност
на чсвека.
Електротехниката и електрониката се зани-
мавагп с практическото приложение на електро-
магнигпнигпе явления в различайте области на тех-
никата и науката
Ето защо е необходимо вески млад човек неза-
висимо от това, киква дейност ще извършва в бъ-
деще, да познана електротехниката и електрони-
ката .
А в т о р ъ т
3
ГЛАВА ПЪРВА
ОСНОВНИ ВЕЛИЧИНИ И ЗАКОНИ В ЕЛЕКТРОТЕХНИКАТА
Част от елементарните частици, от конто са изградени веществата, имат
електрически заряд: протоните — положителен, електроните — отрица-
телен, Те са заобиколени от електромагнитно поле.
С различии опитни постановки се откриват редица явления, свързани
с електромагнитното поле. Повечето от тях вие сте изучили в курса по
физика.
Практическото приложение на електромагнитните явления дава възмож-
ност за взаимно преврыцане на неелектрическа (топлинна, механична, свет-
линна и химична) енергия в електрическа и обратно, за пренасяНе на елек-
трическата енергия на големи разстояния, за получаване, обработване и
предаване на информация, за управление на машини и технологични про-
неси и т.н.
Тук ще припомним основните величини и закони на електротехниката.
1.1. ЗАКОН НА ОМ
Знакът на Ом дава връзката между електрическия ток, напрежението
(или е.д.н., или напрежението и е.д.н.) и съпротивлението.
Той се разглежда за три случая :
1. За част от електрическа верига със съпротивление R (фиг. 1.1).
Токът / е право пропорционален на напрежението U и
обратно пропорционален на съпротивлението R-.
ал)
Обратната величина на електрическото съпротивление е
електрическата проводимост G:
°=4-
2. За затворена електрическа верига
(фиг. 1.2).
Токът е числено равен на отношението на е.д.н. на
източника Е и общото съпротивление на веригата RB+R-
I
Фиг. 1.2
(1.2)
/=-с—
Rb+R
5
Формула (1.2) може .да се напише и но следния начин:
(1.3)
E=-RBI~i-Rl RJ + U-
Тогава за напрежението на изводите на източника се получава
(1.4)
U-E -RJ.
Следователно напрежението U на изводите на източника е равно на
е.д.н. на източника Е минус вътрешния над на напрежението /?в/.
3. За част от електрическа верига сьс съпротивление /? и включен из-
точник на е.д.н. Е (фиг. 1.3).
Фнг. 1.3
(1.5)
Токът се опраделя с отношение™
I АВ =
R ~
В (1.5) знакът е „ + когато е.д.н. има по-
сока от А към В, а „ —“ — в обратния слу-
чай, означен на фиг. 1.3 с прекъсната линия.
1.2. ЗАКОНИ НА КИРХОФ
1. Първи закон на Кирхоф
Алгебричната сума от токовете в една възлова точка е равна на нула
(1.6)
2/ = 0.
За вьзловата точка от фиг. 1.4 първнят закон
на Кирхоф дава следния резултат:
Л-ь/з—/з-
2. Втори закон на Кирхоф
Алгебричната сума от електродвижещите напрежения в един затворен
контур от електрическа верига е равна на алгебричната сума от падовете
на напрежението в клоновете на контура:
(1.7)

6
Като приложим втория закон на Кир-
хоф за затворения контур от фиг. 1.5,
ще получим следното равенство:
— Е3+Е4= - - Rjlj R2I24 R3I3- R4I4
1.3.	РАБОТА И МОЩНОСТ
НА ЕЛЕКТРИЧЕСКИЯ ТОК
• Когато напрежението върху един
консуматор е U и за време t е прене-
сен електрически заряд Q~ It, в кон-
суматора’е извършена работа
(1.8) A-=UQ=-Ult.
Мощността на консуматора, т.е.
работата, извършена за единица време, е
(1.9) Р UI.
Фиг. 15
Ако консу матор ът е резистор сьс сънротивление R, напрежението върху
който е U -RI, за време t в резистора се отдели топлина Qt:
(IЮ)	Qi^A^Ult	t = GUH.
1\
Получената зависимост изразява закона на Джаул —- Ленц.
Често електрическата енергия се измерва с единицата киловатчас (kWh)
1 kWh ..= 3 600 000 J.
1.4. ЕЛЕКТРОМАГНЕТИЗЪМ
Около всеки проводник с електрически ток възниква магнитно поле
Това поле се открнва посредством отклоняването на магнитна стрелка от
нормалното й положение север-юг, чрез штата, с която полето действува
върху Друг проводник с ток или чрез индуцираното е.д.н. в движещ се
проводник.
За да се получи известна зрителна представа за магнитното поле, прието
е то да се изобразява с магнитна силови линии (линии на магнитната
индукция).
Силовото действие на магнитното поле в дадена негова точка се определи
от величината магнитна индукция. Тя е векторна величина Във всяка точка
на полето векторът на магнитната индукция е ориентпран ио доиирателната
към магнитната снлова линия
Силата F, с която магнитното поле действува на един проводник, в който
протича електрически ток, зависи от положението на проводника спрями
магнитните линии. Оиитно е установено, че тазн сила е най-голяма в дадена
точка на полето, когато ироводникът е разположен перпендикулярно на
магнитните линии.
Когато ироводникът е праволинеен и е перпендикулярен на магнитните
линии,силата F числено е равна на произведението на магнитната индукция
В, тока / и дължината на проводника / :
(1.11)	F-BII.
7
Магнитният поток Ф през една повърхиина 5, перпендикулярна на Mai -
ните линии, числено е ранен на произведението на магнитната индукция В
по повърхнината при положение, че полото е равномерно, или
(1.12)
При еднакви други условия магнптното поле, което се създава от опре-
делен ток, зависи от средата. Затова връзката на магнптното поле с тока,
конто го създава, се дава с величината интензитет на магнптното поле Н,
която не зависи от свойствата на средата, ако тя е хомогенна.
За безкрайно дълъг праволинеен проводник съществува следната врьзка
между тока в проводника / и интензитета на магнптното поле Н-.
където г е разстоянието от оста на проводника до точката. в която се раз-
глежда и о лето.
Интензитетът на магнптното поле Н зависи от тока и от броя на навив-
ките, ако магнитното поле се създава от една бобина. Големината на шГтен-
знтета е пропорционална на произведението от броя на навивките /V и тока
/ през тях. Величината NI се нарича магнитодвижещо напрежение и се из-
мерва в ампери. В СИ интензитетът на магнитното иоле се измерза с еди-
ницата ампер на метър (А/гп).
Във вакуум съществува връзката
(1.14)	В^Н.
Величината р0е магнитната константа(магнитната проницаемост на вакуума)
и в СИ има стойност 4л . 10~7 = 1,257.10~е /7'ш.
За материална среда има аналогична зависимост —
,1.15)	B=V-H,
където р е абсолютната магнитна проницаемост на средата и има същата
размерност както р0. Безразмерната величина
r Г*и
се нарича относителна магнитна проницаемост.
Според магнитните си свойства веществата се разделят на три групи:
диамагнитни, парамагнитно и феромагнитни.
Диамагнитните вещества отслабват магнитното поле в сравнение с това
във вакуум. За тях имаме р<р0 (Рг<1). Диамагнитни вещества са медта,
среброто, цинкът, оловото, бисмутът и много други.
Парамагнитните вещества усилват магнитното поле, т.е. те могат да се
намагнитват. При тях Цг>1, но стойностите на (ф са близки до единица.
Парамагнитни вещества са кислороъдт, алуминият, калаят, манганът и др.
Феромагнитните вещества се поддават много лесно на намагнитване. Те
рязко усилват магнитното поле в сравнение с това във вакуум и при тях
Р>|\). Друга характерна особеност на феромагнитните материали е нели-
нейната зависимост на магнитната индукция от интензитета на полето, както
и от предишното магнитно състояние. Затова при тях магнитната пронкцаемост
не е постоянна величина. Елементите желязо, никел и кобалт имат феро-
8
линия, конто се нарича
магнитни свойства. Никои техни съединения исплави са също феромагнитни
материала.
Ако феромагнитният материал е подложен на циклично пренамагнитване
с амплитуда на магнитния интензитет Нт, магнитното състояние, т.е, зави-
симостта B се опксва от едн;а затворена
хистерезисен цикъл (фиг. 1.6).
При Н-0 в материала се запазва из-
вестна индукция Вг, наречена сстатъчна маг-
нитна индукция. За да се размагнити мате-
риалът, т.е. да се получи В = 0, трябва дасе
приложи външно магнитно поле в обратна
посока с интензитет Нс. Величината Нс се
нарича размагнитващ интензитет.
За пренамагнитването на феромагнитни-
те материали се изразходва енергия, необхо-
дима за осъществяването на необратимите
процеси Доказва се, че площта на затво-
рения хистерезисен цикъл е пропорционална
на енергнйните загуби в материала за един
цикъл на пренамагнитване. Тезн загуби се
наричат загуби от хистерезис.
Основно феромагнитните материали се делят на две групп : магнитномеки
и магнитнотвърди.
1. Магнитномеките материали им ат голяма магнитна проницаемост, малък
размагнитващ интензитет и малки загуби от хистерезис. Такива са : техни-
чески чистого желязо, нисковъглеродните стомани, листовата електротехни-
ческа стомана, сплавите от типа пермалой и др.
2. Магнитнотвърдите материали се характеризират с голяма остатъчна
индукция и голям размагнитващ интензитет. Най-разпространени са сплавите
на желязото с никел и алуминий, често легирани с други елементи (Со, Си,
Мп, Si и др.), наречени алии, алнико, магнико. Волфрамовата и кобалтовата
стомани също са магнитнотвърди материали. Най-голям размагнитващ интен-
зитет имат сплавите на желязото и кобалта с платината Магнитнотвърдите
материали се използувит за направата на постоянни магнити.
1.5. ЕЛЕКТРОМАГНИТНА ИНДУКЦИЯ
Явлението електромагнитна индукция се състои в индуциране на елек-
тродвижещо наирежение, когато един проводник пресича магнитните силови
линии или когато проводников контур се намира в променливо магнитно
поле. Законът за електромагнитната индукция гласи :
индуцираното електродвижещо иапрежение числено е равно на скоростта
на изменение на магнитния поток, обхванат от контура, т.е.
d Ф.
~dt *
(1.16)
е - -
ДФ
р — - —
A t А /"*(),
Знакът изразява правилото на Ленц. Най-просто то се формулира по
следния начин -.
Посоката на индуцираното е.д.н. е такава, че то се стреми да предиз-
вика ток, конто да се противопостави на причината пораждаша електро-
движещото иапрежение.
9
Ако контурът се състои от 7V навивки, конто обхващат един и същи
магнитен поток, основната формула на закона на електромагнитната индукция
се видоизмени така:
(117)
, ,</ф
N ' —
аг
е~ -
Във всяка метална част, с която
се свързва променлив магнитен поток,
се индуцира е.д.н. Например такива
масти са магнитопроводите на електри-
ческите машинн и апарати. В метала
протичат токове, конто се наричат вих-
рови. При плътен материал тези токо-
ве са големи. Отдели се голямо коли-
чество топлина, която не се оползотво-
рява и само излишне загрява електри-
ческата машина или апарат. Електри-
ческата енергия, превьрнала се в топ-
лина в металните нетоководещи части
на електрическите машини и апарати
вследствие на вихровите токове, се на-
рича загуби от вихрови токове.
Вихровите токове, а оттам и съ-
о гветните загуби се ограничават, като
магнитопроводите на електрическите
машини и апарати се нзработват от
изолирани един от друг листове, разположени успоредно на магнитните
линии (фиг. 1.7). Допьлнително се вземат мерки за увеличаване на специ-
фичното съпротивление на материала. За тази цел към стоманата се сплавя
силиций и така получената листова стомана се нарича електротех ни ческа.
Като полезен ефект вихровите токове се използуват при индукционните пеши
за топене на метали.
ЗАДАЧИ И КОНТРОЛНИ ВЪПРОСИ
1. Колко е напрежението на изводите на един източник, който има е.д.н. 12 V и вът-
решно съпротивление 0,2 2, ако захранва консу.матор със съпротивление 8 2? Отг. 11,7 V.
2. Какво трябва да бъде съпротивленнето на един нагревател, захранван с напрежение
220 V, за да загрее 10 1 вода от 20 до 60°С за 15 минута, като се има предвид, че поло-
Фис. 1.8
вината от гпделената от нагревателя топлина се излъчва
в околното пространство и специфичният топлинен ка-
пацитет на водата е С=4,17 Jzg°C? Отг. 15,58 2.
3. Да се намерят токовете в клоновете на елек-
трическата верига от фиг. 1.8, ако са известии съпро-
тивленията и е.д.н. Кога източннкъ! на е.д.н. £2 ще се
превърне в консуматор?
4. По колко начина може да се размагнити един
постоянен магнит?
10
ГЛАВА ВТОР’А
ЕЛЕКТРИЧЕСКИ ВЕРИГИ ЗА ЕДНОФАЗЕН ПРОМЕНЛИВ ТОК
2.1. ПРОМЕНЛИВИ Е.Д.Н., НАПРЕЖЕНИЯ И ТОКОВЕ
ОБЩИ СВЕДЕНИЯ
В широкия смисъл на думата променливите еле!ктродвижещи напрежения и токове се
изменят във времето. Стойностите на величиннте в Даден момент на времето t се наричат
моментни. Прието е те да се означават с малки букви от латинската азбука — за електро-
движещото напрежение е, за напрежението и и за тока i. Тогава
(21)	e-F^t), u=F2(t) и 1^?з(/).
Много често в електротехниката и електроннката се нзползуваг е.д.н., напрежения и
токове, чиито стойности се повтарят през равнн инте,рвалн от време. Те се наричат перио-
дичнн и за тях са в сила равенствата
( e=Fi (0=Л	Г),
(2.2)	)u=F2(t)^F2((+kF),
( i-F3(t)=Fs(t + kT).
В горниле формулн k може да бъде всяко цяло число, а Г е най-малкия! интервал от
време, наречен период, след конто велнчините се повтарят. Периодът се измерва в секунди.
Рецнпрочната величина иа периода се нарича честота и се означава с /. Следователно
(2.3)
, 1 1
/— j. и Т— у
От формулата се внжда, че честотата е равна числено на броя на перподите за единица
време. В СИ единицата за честота е херц, Hz (1 Hz—s-1)- Честотата е 1 Hz, когато имаме
един период за една секунда.
За енергийни цели се използуват е.д.н., напрежения и токове с ннски честоти (при
енергийните системи на Европа честотата е 50 Hz, а в САЩ — 60 Hz). В електроннката,
радиотехниката, радиолокационнага техника и др. е.д.н., напреженията и токовете имат
честоти от няколко десетки херца до милиарди херци.
За енергийнн цели най-целесъобразно се е оказало е.д.н., напреженията
и токовете да се изменят по синусоидален закон. Синусондалните величини
се наричат още хармонични и се изразяват по следния начин :
(2.4)
u=Um sinf^-H-ф»),
z = /msin / + .
И
В горшие равенства едииетвена променлива величина е времето /.а Т е
периодът.
Най-големите абсолютна с тсйности, конто достигат е.д.н„ напрежението
и токът, са съответно Emt Um и 1,„. Те се наричат амплитуди.
Величината, конто във всеки момент на времето t определи състоянието
на едно трептене, се нарича фаза.
В случая фазите на е.д.н., нап]режението и тока са съответно
(2.5)
( 2л
J®*- Т
2л
еи=-у
^+4/и>
/ н,.
Аргументите	и иа сииусоидалиите функции, конто определят е.д.н., иапреже
нието и тока за момента /==0, се наричат начал ни фази.
Те зависят от момента, който е избран за начало на отчитаие на времето.
Величината «> 2л Т~2nf се нарича ъглова (кръгова) честота.
llo-чесю във формулите на сниусоидалпите е.д.н., напрежения и токове фигурнра
ъгловата чес юта;
(2.6)
e=Em sin (ш/-Нд,),
.H=t/,nsin(w/+-p„).
i	(w / pi,).
Разликата на началните фази на две синусоидални функции с еднаква
честота се нарича фазова разлика.
Например, ако разглеждаме синусоидата
на тока спрямо синусоидата на напрежението,
фазовата разлика се означавас и ще има-
ме у	На фиг. 2.1 са изобразени в
декартова координатна система синусоидите
на напрежението и тока и са означени тех-
ните начални фази ф„ и ф,- и фазовата раз-
лика -р.
Фиг 2.1
ЕФЕКТИВНА СТОЙНОСТ
Прието е за големината на променливия ток да се съди не по момент-
ната или максималната, а по така наречената ефективна стойност. Тя пред-
ставлява стойността на постоянен ток, който, като протича през елемент със
същото съпротивление, ще отдели за време едиП период същото количество
топлина, както и променливият ток. Ясно е, че ефективната стойност ще
бъде по-малка от максималната. Ефективните стоимости на е.д.н., напреже-
нието и тока се означават съответно с буквите Е, U и /
12
При синусоидална форма на тока съществува следната врьзка между
ефективната и максималната стойност;
(2.7)	/ = ^--
&
Същото важи и за сьответните стоимости на е.д.н. и напрежението
и
v'2	?2
Скйлите на уредите за мзмерване на променливи напрежения и токове
са' градуирани в ефективни стойности. Например, ако с волтметър е изме-
рено налрежение 220 V, максималната стойност на променливото напрежение
е 2201 2 = 311,08 V.
2.2. ПОЛУЧАВАНЕ НА СИНУСОИДАЛНО Е.Д.Н.
В генераторите за променлив ток се получават електродвижещи напре-
жения със синусоидална форма.
Ще разгледаме принципа на действие на най-простня генератор, чието
устройство е показано на фиг. 2.2. Генераторът се състои от електромагнит
NS и навивка, съставена от проводниците / и 2. Краищата на навивката са
свързани с пръстените 4. конто са изолиранп един от друг. Върху тях се
трият четкнте 3. Навивката, заедно с пръстените, може да се върти във въз-
душната междина на електромагнита, който се възбужда с постоянен ток,
протичат през неговата намотка. За получаване на по-силно магнитно поле
навивката е разположена върху цилиндър от феромагнитен материал.
Приема се, че магнитното поле
във въздушната междина е равно-
мерно, т.е. във всяка точка магнит-
ната индукция има една и съща по-
сока и еднаква големина. Когато
навивката се върти, магнитният по-
ток, който тя обхваща, се измени
и в нея се индуцира е.д.н. На
фиг. 2.3 са представени различии
положения, конто навивката зае-
ма в магнитното поле. Тезн по-
ложения съответствуват на ъглина
завъртане на навивката по 45°. От
фигурата може да се съди за ско-
ростта на изменененпе на обхватния
магнитен поток. В положения /, V
и /А' навивката обхваща най-голям
Фиг 2.2
магнитен поток, но при нейното
въртене, когато преминава през тези положения,
хлъзгат по магнитните линии и магнитният поток не се
проводниците й се
измени. Следователно
индуцираното е.д.н. ще бъде равно на нуля. В положения /// и 17/ равнп-
ната на навивката е успоредна на магнитните линии и обхвапатият магнитен
поток е равен на нула, но при преминаван ето през споменатите положения
скоростта На изменение на магнитния поток е максимална (проводниците на
навивката пресичат магнитните линии с най-голяма скорост, тъй като те се
пресичат под прав ьгъл).
13
На фиг 2.3 е начертана графиката на изменение на индуцираното е.д.н
за едно завъртане на- навивката. Индуцираното е.д.н. е синусоидално. Ако
се приеме начален момент на окчитане на времето, когато навивката се на-
мпра в положение I, това е.д.н. се измени по закона
(2.8)	e = ZTmsinwf,
Фиг. 2.3
където Ет е максималната стойност, aw— ъгловата честота.
Чрез четките 3 навивката може да се свърже към външна електрическа
верига. В получената затворена електрическа верига ще протича ток със си-
нусоидална форма.
2.3. ИЗОБРАЗИВ АНЕ НА СИНУСОИДАЛНИ ВЕЛИЧИНИ С ВЕКТОРИ
Често в електротехниката спнусоидалните величини се изобразяват с век-
тори. Това опростява разглеждането и дава възможност за извършване по
много лесен начин на действията събиране. и изваждане на синусоидални
величини.
На фиг. 2.4 е пояснено векторного изобразяваие на синусоидално е.д.н.
В определен мащабсе начертава вектор, чиято дължина съответствува на мак-
сималната стойност на е.д.н. Ет. Векторът се върти с постоянна ъглова
скорост, равна на ъгловата честота, в посока, обратна на посоката на въртене
на часовниковата стрелка. Проекцията на вектора върху вертпкалната ос
определи момёнтната стойност на е.д.н. в интересуващия ни момент на
времето t.	- '
Събираненето на две или повече синусоидални е.д.н. (напрежения или
токове) се извършва, като се съберат геометрично векторите, конто ги изо-
бразяват. Дължината на получения вектор определи максималната стойност
на е.д.н. Раз положен пето на вектора спрямо останалите вектори определи
фазовите разлики между резултатното е.д.н. и останалите е.д.н.
Много често ни интересуваг само максималните стойности (или ефектив-
ните стойности) на е.д.н., напреженията или токовете и фазовите разлики
14
между тях. Тогава е важно взаимного разположенне на векторите един
спрямо друг, но не и тяхното разположенне спрямо осите. В такъв случай
един от векторите се разполага както е удобно, но
да бъдат прави.тно ориентирани
наложшелно и то не се показва
всички останали трябва
спрямо него. Въртенето на векторите не е
на чертежа.
фИ1 2.4
Съвкупността от
напрежения и токове
грама на веригага.
векторите, конто изобразяват синусоидалните е.д.н ,
в една електрическа верига, се нарича векторна диа-
2.4.
ЕЛЕМЕНТИ НА ВЕРИГИ ТЕ ЗА ПРОМЕН ЛИВ ТОК
Явленията във вериппе за променлив ток се \сложияват от променливото
магнитно поле,
За ио-лесно изследване на веригите за променлив ток се правят никои идеа-
лизации, конто се състоят в следното. Ы редина устройства електрическата
енергия се превръща в топлива или в топлина и светлина. Магнитннят поток,
конто се свързва с тези устройства, е много малък. Затова той може да се
пренебрегне. В такъв случай остава да се отчита само съпротнвлението на
проводника, от който е направено устройството Получава се елемент — ре-
зистор, който се характеризира само с активно сънротивление R. За опреде-
лена цели във веригите за променлив гок се включват бобини. С бобината
се свързва голям магнитен поток, докато съпротнвлението на проводника, от
конго тя е навита, с много малко. То моеке да се пренебрегне. Тогава боби-
ната ще се характеризира само с индуктивността си
Кондензагор, включен към източник на постоянно е.д.н., ее зарежда до
напрежението на източника, след което нъв вершсла не протича ток. Дие-
лектрикът на кондензатора прекъсва електрическата верига. Кондензаторът се
характеризира с каиацитета си С.
Ако обаче същият кондензатор се свърже към източник
е.д.н., ще се получи периодично зарсждаие и разреждане на
във веригата ще протича също променлив ток. Напрежението,
ху електродите иа кондензатора, ограничава тока през него,
торът оказва известно ст,противление на променливия ток.
което се получава около проводи идите с електрически ток.
на променливо
кондензатора и
получено вър-
т.е. конденза-
15
Вьв връзка с това във веригите за променлив ток се разглеждат три
вида елементи :
1)	резистора;
2)	бобини;
3)	кондеизатори.
Нан-напред тези елементи ще бъдат разгледани поогделно. Целта е да
се установи каква връзка съществува между ефективните стойности на пода-
дсното към елемента напрежение и прютичащия през него ток и каква е фа-
зовата разлнка.
Резистор
За участък от електрическа верига със съпротивление А? (фиг. 2.5а) важи
законы иа Ом:
« RI.
Ако е подадено синусоидално напрежение a-^(/msinw/. токът I ще бъде
(2.9)	i = —sintat-imsinw I.
fx r\
Между амплитудите на тока и напрежението съществува връзката
и
(2.10)
Същата връзка съществува и между ефективните стойности :
U
(2.11)	/=~
Токът се измени по закона, по> който Се измени напрежението, т.е. i
съвпада по фаза с и.
На фиг. 2.5 6 са начертани синусоидите на напрежението и тока На
фиг. 2.5 в са дадени и векторите, конто ги изобразяват. Те съвпадат по по-
сока, тъй като между тока и напрежението няма фазова разлика.
Фиг. 2.5
Бобина
Когато към бобина с индуктивност L (фиг. 2.6а) е подадено синусои-
дално напрежение, протича ток, конто също има синусоидална форма. Да
х / Л D DT Г) К;
16
видим каква връзка съществува между иапрсж( iiuv 10 и тока. С бобината се
свързва магнитен ноток на самоиндукция
(2.12)
'Pt ~ U,
конто се изменя, ако токът е променлив В бобината се индунира е.д.н на
самоиндукция
Фиг. 2.6
Когато токът се изменя по закона
/ = Im si п w I.
е.д.н. на самоиндукция ще бъде
I о t л l	। т sin t)	/<
(2.14)	ei = - L—--------- = ш£/тcoseuf
Нека съпротивлението на проводника, от който е навита бобината, е
равно на нуда (R — 0). Тогава подаденото към бобината напрежение и се
уравновесява от индуцираното е.д.н. на самоиндукция ?д. те,
(2.15)	ц= ед =toL/mcosft>/ = t/mcoswf.
Амплитудата иа индуктивното напрежение се получава, като амплиту-
дата на тока се умножи с «о
Величината
(2.16)	А'д =wL
се нарича индуктивно сьпротивление. Тя има размерност на съпротивление
Ефективната стойност на тока се получава, като ефективната стойност
на напрежението се раздели с индуктивното съпротивление:
(2.17)
? Елентратехникэ и еле ктроимка
17

М Г ТА 1 L7C А
От зависимостите
с = со L/m cos at = uLImsin[at +	>
еь = -co LIm ccs co t= co LImsin (co t —
ce установяват следните фазови съотношения :
Индуктивного напрежение (напрежението върху бобината) изпреварва
по фаза тока с ъгъл
Напрежението и е.д.н. на самоиндукция са в противофаза (фазова раз-
лика -к).
Е. е. н. на самоиндукция изостава по фаза от тока с ъгъл
На фиг. 2.6 6 са начертани синусоидите на тока, напрежението и е.д.н.
на самоиндукция, а на фиг. 2.6в— векторната диаграма. При начертаването
й за изходен е взет векторът на тока. Спрямо него векторът на напрежението
е завъртян на ъгъл в положителна посока, а векторът на е.д.н. на само-
индукция — на ъгъл -g в отрицателна пссока.
Кондензатор
Нека към кондензатор с капацитет С е подадено външно синусоидално
напрежение w=L/msinco/ (фиг. 2.7 с). Връзката между заряда Q на един от
електродите на кондензатора и напрежението U е
(2-18)
<2 = С(/.
Фиг.2.7
Ако за елементарно време dt зарядът Q се измени с dQ, токът във ве-
ригата на кондензатора ще бъде
(2.191	<=Т=С^'
При синусоидално напрежение w=t7msinco/ от (2.19) се получава
18
(2.20) i Со) CU,„ cos (о t - -p.sin (ы t + у ) -/m sin (u> Z + '' )
<i> c
Токът през кондензатора e синусоидален и изпреварва по фаза напреже-
нието с ъгъл ' Амплитудата и ефекгивната стойност на тока се опре-
делят така
I
/ т	J	11 /	I
у-	W (.	Ой С
Величината конто има размерност на сънротивление. се нарича ка-
пацитнвно сопротивление и се означава с Ас :
<2.21)	Хс- '
от С
На фиг. 2 76 са начертанн синссондите на напрежението и тока, а на
фиг. 2/в е дадена векторната диаграма. Векторьт на тока / е изместен
на ъгъл в положителна поиска спрямо вектора на напрежението U.
2.5.	ЕЛЕКТРИЧЕСКА ВЕРИГА ОТ ПОСЛЕДОВ АТЕ Л НО СВЪРЗ АНИ
РЕЗИСТОР, БОБИНА И КОНДЕНЗАТОР
На фиг 2.8а е дадена електрическа верига, която се състои от носледо-
вателно свързани резистор със сънротивление /?. бобина с нндсктивност /
и кондензатор е канацитет (' Когато към веригага е подадепо променливо
Фиг. 2.8
иапрежение и, през нея протича променлив ток i и във всеки елеменг се
получава съответно иапрежение, в резистора и^, в бобината - uL , и в кон-
дензатора ис При последователно свързване на елементите в еле ктрическата
1У
верига сотого напрежение и е равно на сумата от напреженията върху
отделяйте счастъци
(2.22|	и = uR л- ul + uc .
От това равенство може да се определи връзката между максималните
или ефективннте стойности на напрежението и тока и фазовата разлика.
За нелта се построява векториата диаграма по горното равенство, като
се приема, че токът се изменя по закона i = /,„sin<i>/.
Напрежението върху резистора
uR = Ri Rlm sin «о / = Uft„, si n to t
съвпада no фаза с тока. Напрежението върху бобината изпреварва по фаза
тока с ъгъл и има амплитуда Следователио то се изменя по закона
ul - <•» Ыт sin (w /+ -~ ) -= Ui.m sin (юt + —)
Напрежението върху конлензатора изостава по фаза от тока с ъгъл и има
амплитуда . За това напрежение можем да напишем
«с -^csin (‘'I/--^) = иСтып(ы t “ )
При построяване на векторната диаграма (фиг. 2.86) изходен е векторът
на тока 1т. В мащаб за напрежението се чертаят векторите на напреженията
върху резистора, бобината и кондензатора. Напрежението върху резистора
uR съвпада по фаза с тока. Затова векторът, конто изобразява ttR, съвпада
по посока с вектора на тока i и има дължина, пропорционална на VRm-=Rlm.
Напрежението върху бобината н/ изпреварва по фаза тока с ъгъл Затова
векторът, който изобразява т., е завъртян на ъгъл -5- в положителна по-
сока спрямо вектора на тока /т и има дължина, пропорционална на Uun = i>> Llm
Напрежението върху кондензатора Ис изостава по фаза от тока на ъгъл
~ . Затова векторът. който изобразява ис,езавъртян на ъгъл в отрица-
телна посока спрямо вектора на тока /т и има дължина, пропорционална на
^ст = ^. Векторът, който изобразява общото напрежение, се получава като
геометрична сума на векторите на отделяйте напрежения :
Иm~URm Т" Ul.m +- Ucm
Като се приложи Питагоровата теорема за правоъгълния триьгълник с
хипотенуза Um и катети RIт и [<•> L (1й<)С)]/ст, се получава
т т \ и С ' и
откъдето
(2:23)
или
20
1—1=^—-
^Р2+(®/--^сУ
\ CO C /
Величинатa
Р-2-Ц
се нарича пълно съпротивление на електрическата верига, а величината
Х=Х£-Лс =«£--L —
® с
реактивно съпротивление.
Наименован него реактивно съпротивление е дадено, понеже при проти-
чането на ток в идеалната бобина и идеалния кондензатор електрическата
енергия не се преобразува в друг вид енергия. В резисторите електрическата
енергия се превръща в топлина.
Ъгълът ф между векторите на напрежението Um и тока 1т е фазовата
разлика между тях. Ог фиг. 2.8 6 следва равенство™
1
<!>/.- —у,
(2-25)	tgT=—
Фазовата разлика между напрежението и тока зависи от съотношенията
между съпротивленията. За
со С
фазовата разлика е положителна и напрежението гзпреварва по фаза тока.
Този случай е показан на векторната диаграма. За
со£—L<0
ш С
фазовата разлика е отрицателна и токът изпреварва по фаза напрежението.
2.6.	ЕЛЕКТРИЧЕСКА ВЕРИГА НА ПАРАЛЕЛНО СВЪРЗАНИ
РЕЗИСТОР, БОБИНА И КОНДЕНЗАТОР
На фиг. 2.9а е дадена електрическа верига, състояша се от паралелно
свързанн резистор с активно съпротивление R, или активна проводимост
0=1//?, бобина с индуктивност L и кондензатор с капацитет С. Когато към
веригата е подадено променливо напрежение и, през всеки от елементите
протича променлив ток: през резистора /#, през бобината /д и през конден-
затора ic  Общият ток във веригага i според първия закон на Кирхоф е
сумата от токовете в паралелните клонове:
(2.26)	I—Ir -\~i-L 4~/с •
Като построим векторната диаграма по горною равенство, ще намерим връзката между
максималните или ефективните стойности на напрежението и и общия ток i и фазовата раз-
лика ф. При построяване на векторната диаграма нзходен е векторът на напрежението Um,
като се приема, че и—£/m since/. Токът в резистора
21
isk=	— Gn—GG’sin 01 /
съвиада no фаза с напрежението и. Векторът I^m, който нзобразява i съвпада по посока
с вектора на напрежението н в мащаба за токовете има дължина Ipm=GUm (фиг. 2.9 6).
Токъг през бобнната iL има амплитуда lLm и нзостава по фаза от напрежението
и на ъгъл . Затова векторът ILm, който нзобразява ц, е завъртян на ъгъл в отри-
им
цателна посока спрямо вектора на напрежението н има дължина, пропорционална иа '
1
Величината В, ——г, която нма размерност на проводимост, се нарича индуктивна прово-
L tu L
димост.
Токът през кондензатора ic има амплитуда /Ст=ыСит и изпреварва по фаза иа-
прежението и с ъгъл . Затова векторът който нзобразява i^., има дължина, пропор-
п
ционална на ICm=aCUm и е завъртян на ъгъл в положителна посока спрямо вектора
на напрежението Um. Величината Вс = аС, която нма размерност на проводимост, се на-
рича капацитивна проводимост.
Векторът /„, който нзобразява общия ток i, е геометрична сума на векторите на от-
деляйте токове:
(2.27)	4n =	Ст'
От Питагоровата теорема за правоъгълния триъгълнпк с хипотенуза 1т и катети GUm
и (1ко L—<о С) Um следва
откъдето
(2.28)
или
I ( 1 А2
22
Величината
(2.29)
r-^G2+(i-“c)2
се нарича пълна прэводнмост на електрическата верига, а величината
~&С ~о, Д~“ б
се нарича реактивна проводимост.
Ъгълът ср между векторите на напрежението и Тока е фазовата разлика. Тангенсът на
този ъгъл е
1 г
(2.30)	tg ------£-----
Фазовата разлнка между напрежението в тока зависн от съотношенията между про-
воднмостите. За
1
—7 —СО С> 0
(О С
фазовата разлнка е положителна и напрежението изпреварва по фаза тока. За
~т — со С <0
О) L
фазовата разлика е отрицателна и токът изпреварва по фаза напрежението. На векторната
диаграма на фнг. 2-9 о е представен този случай-
2.7. МОЩНОСТ ВЪВ ВЕРИГИТЕ ЗА ПРОМЕНЛИВ ТОК
Видяхме, че когато кьм една електрическа верига се подаде синусоидал-
но напрежение tz=L7msinwZ, в най-общия случайтокът есъщо синусоидален,
но изместен по фаза на ъгъл ф от напрежението / = /msin(w/ —ф).
Мощността р, която се получава, като се умножат моментните стои-
мости на напрежението и то-
ка, се нарича моментна мощ-
ност. Нейният израз е
(2.31)
p = Ui= UmImSin(£>t . 51П((»/-ф).
На фиг. 2.10 са начертани
графиките на напрежението,
тока и моментната мощност,
като е прието, че токьт изос-
тава по фаза от напрежението
на ъгъл ф. Моментната мощност
има както положителни, та-
ка и отрицателии стойности.
Когато моментната мощност е
положителна, от източника постъпва електрическа енергия във веригата.
Една част от нея се превръща в друг вид енергия, а остан алата се за-
пасява като енергия на полетата (магнитно около бобините и проводниците
иелектрическо— в кон де нзат орите), свързани с веригата. Когато моментната
мощност е отрицателна, запасената енергия в полетата на веригата се връща
обратно към източника.
23
При веригите за променлив ток средната стойност на момеитиата мощиост
за един период се нарича активна мощност. Тя се бележи с Р и се опре-
дели с формулата
(2.32)	P=t//cos?.
Активната мощност е числено равна на произведението на ефективните стой-
ности на напрежението и тока и косинуса от фазовата разлика между тях.
Множителят cosep се нарича фактор на мощността. Активната мощност се
измерва с единицата ват, W.
При веригите за променлив ток се въвеждат още два вида мощност:
реактивна и пълна (привидна). Реактивната мощност Q е евързена с обмяната
иа енергия между източника и полетата на веригата и се дава с израза
(2.33)	Q = Ul sinep.
Реактивната мощност се измерва с единицата волт-ампер реактивен, var.
Произведението от ефективните стойности иа напрежението и тока се
нарича пълна мощиост и се означава с 5, като
(2.34)	S-U/.
Пълната мощност се измерва с единицата волт-ампер, VA. Пълната мощност
може да се разглежда като най-голямата активна мощност, която може да
се получи във веригата при зададените ефективни стойности на напрежението
и тока.
Работата, извършена за интервал от време t, се определи числено, като
активната мощност се умножи по времето:
(2.35)	А = Р1.
ЗАДАЧИ И КОНТРОЛ НИ ВЪПРОСИ
1.	Кой ток е променлив?
2.	Как зависят различните съпротивления от честотата ?
3.	Как зависят различиите проводимости от честотата ?
4.	При какво условие в електрическа верига от последователно евързаии резистор,
бобина и кондензатор няма да има фазова разлика между напрежението и тока ?
5.	При какво условие в електрическа верига от паралелно евързаии резистор, бобина
и кондензатор няма да има фазова разлика между напрежението и тока ?
6.	Дадена е електрическа верига, съетояща се от последователно евързаии резистор
със съпротивление 8 S, бобина с иидуктивиост 0,03185 Н и кондензатор с капацитет 800 |1F.
Да се намерят индуктивного, капацитивиото, реактивного и пълиото съпротивление (/=50 Hz).
Ако захранващото напрежение е с ефективиа стойност 220 V, да се определят токът, ак-
тивната мошност, реактивната мошност и пълната мощност. Да се иамери фазовата разлика
между напрежението и тока. Отг. 10 S, 4 й, 6 а, 10 а, 22 А, 3872 W, 2904 var, 4840 VA,
36°52'.
7.	Консуматор на електрическа енергия представлява паралелно евързаии резистор със
съпротивление 2,5 О и бобини с иидуктивиост 0,01062 Н. Ако захранващото напрежение
има ефсктивна стойност 220 V (/=50 Hz), да се определят токът във веригата, фазовата
разлика между напрежението и тока, активната мощиост и факторът на мощността. Какъв
ще стане токът във веригата, ако паралелно иа коисуматора се евърже кондензатор с ка-
пацитет 570 pF? Ще се измени ли активната мощност? Отг. 110 А, 36°52', 19 360 W, 0,8,
91,96 А.
24
ГЛАВА ТРЕТА
ТРИФАЗНИ СИСТЕМИ
3.1.	ОБЩИ ПОЛОЖЕНИЯ
Електрическата енергия се произвежда, пренася на големи разстояния и
разпределя между консуматорите изключително в трифазни системи. При-
чините за това са предимствата на трифазните системи, най-важните от конто са:
1.	Значителното намаляване на разхода на проводници при пренасянето
на електрическата енергия.
2.	Получаването по много прост начин на въртящо се магнитно поле,
на което се основава действието на променливотоковите електрически дви-
гатели.
3.	Наличието на две стойности на напреженията в една и съща захран-
ваща мрежа, което се използува при пускането на някои електрически дви
гатели.
Трифазните системи са предложена от руския инженер М. О. Доливо-
Доброволски. Той създава трифазен генератор, трифазен трансформатор и
трифазен двигател и за първи път през 1891 г. осыцествява пренасяне на
електрическа енергия на голямо разстояние при високо напрежение посред-
ством трифазна система.
Трифазна система електрически вериги наричаме три електрически
вериги, в конто действуват електродвижещи напрежения с една и сыца че-
стота, но с различна фаза. Всяка отделна електрическа верига се нарича
също „фаза4*.
Трите електродвижещи напрежения, конто действуват в отделните фази,
образуват трифазна система електродвижещи напрежения. Трите тока, про-
тичащи в отделните фази, образуват трифазна система променливи токове.
Трифазната система електродвижещи напрежения (токове) може да бъде си-
метрична или несиметрична. Тя е симетрична, когато величините имат
еднакви амплитуди и са изместени по фаза една спрямо друга на ъгъл 2я/3
(120°). Ако е нарушено едното или и двете условия едновременно, трифаз-
ната система е. д. н. (токове) е несиметрична.
Трифазните генератори произвеждат симетрична трифазна система нап-
режения.
3.2.	ПОЛУЧАВАНЕ НА ТРИФАЗНА СИСТЕМА ЕЛЕКТРОДВИЖЕЩИ
НАПРЕЖЕНИЯ
Трифазните генератори са построена на принципа на електромагнитната
индукция. На фиг. 3.1. е показано принципното устройство на тъкьв гене-
25
ратор. Той се състои от две основни части: неподвижна, наречена статор и
подвижна — ротор. .Роторът представлява електромагнит, който се възбужда
с постоянен ток и създава основного магнитно поле в машината. Частта на
генератора, която създава
магнитного поле, се нарича индуктор. В случая
роторът е индукторът на машината.
Статор ът е кух стоманен цилин-
дър, направен от изолирани един от
друг листове електротехническа стома-
на. Роторът може да се върти във
вътрешността на статора. По вътреш-
ната повърхност на статора има из-
рязани канали, в конто са положени
три навивки : А—X, В—Y и С—Z.
Осите на навивките са изместени в
пространството една спрямо Друга на
Фиг. 3.1
На фиг. 3.2 са начертани
съответните положения на ротора, когато
ъгъл 2к/3 (120°).
Роторът на генератора се завърта
от някакъв двигател. Когато роторът
се върти с постоянна скорост, магнит-
ните линии преснчат проводниците на
навивките, конто лежат в каналпте,
и в тези проводници се индуцира е.
д. н. със синусоидална форма. При то-
ва обаче синусоидалните е. д. н. ел ,
ев и ес на трите фази са дефизирани
взаимно на ъгъл 2тс/3 (120°).
Описаният генератор се нарича
синхронен. Във всички електрически
централи генераторите са синхронии,
графиките на трите е. д. н. ед, ес и
отделните е. д. н. преминават
през своя максимум.
Фиг. 3.2
Частта на машината, в която се индуцират електродвижещите напреже-
ния, се нарича котва. При реалните генератори в котвата има голям брой
канали, разположени равномерно по вътрешната й повърхност. В тези канали
26
се полагат навивките на три бобини, чиито оси са изместени в пространст-
вото на ъгъл 2я/3. Поради големия брой навивки в бобините се индуцират
е. д. н. с голем и стойности.
На фиг. 3.3 е дадена векторната диаграма на трите е. д. н. на трифаз-
ния генератор. Тя представлява три вектора ЕА, Ев и Ес с еднакви дъл-
жини, конто са изместени взаимно на ъгъл 2тс/3. Геометричната сума на
трите вектора е нула:
(3.1)	Еа + £в+£7=0.
От това равенство следва, че сумата от моментните стойности на
е. д. н. на симетрична трифазна система е равна на нула:
(3-2)	еА + £в + ^с =0.
3.3.	НЕСВЪРЗАНИ ТРИФАЗНИ СИСТЕМИ
На схемите трифазните генератори се изобразяват с три намотки: А—X,
B—Y и С—Z, както е показано на фиг. 3.4. Ако към всяка фаза на генера-
тора се включи консуматор, съответно ZA, ZB и Zc, в трите вериги гце
протекат токове tA, 1В и ic. Когато консуматорите са еднакви, токовете 1А,
1в и ic ще имат еднакви амплитуди и ще бъдат дефизирани на един и
същи ъгъл от съответните напрежения. Тогава трифазната система токове е
симетрична и важи равенството
(3-3)	iA +iB -|-/с =0
Товар на трифазната система, при който се получава симетрична сис-
тема токове, се нарича симетричен.
В трифазната система от фиг. 3.4 няма връзка между отделяйте вериги
на системата, затова тя се нарича несвързана. При несвързаната трифазна
система са необходими шест проводника за предаване на електрическата
енергия от генератора към консуматорите. Поради това несвързаните три-
фазни системи не се прилагат на практика.
27
3.4	СВЪРЗАНИ ТРИФАЗНИ СИСТЕМИ
Броят на проводниците, необходими за пренасяне на електрическата
енергия от трифазния генератор към консуматорите, може да се намали, ако
се използуват така наречените свързани трифазни системи.
ТРИФАЗНА СИСТЕМА, СВЪРЗАНА В ЗВЕЗДА
Броят на проъодниците в трифазната система може да бъде намален,
ако вместо трите обратим проводника използуваме един общ проводник. Към
този проводник се свързват краищата X, Y и Z на трите фази на генератора
и краищата на трите фази на консуматора (фиг. 3.5). При това условията на
работа на консуматорите не се изменят, защото напрежението между нача-
лото и края на всяка фаза, както и при несвързаната система, е равно на
напрежението на съответната фаза на генератора. Получената трифазна сис-
тема се нарича свързана. Понеже фазите на генератора и консуматора са
свързани във вид на трилъчева звезда, свързването се нарича звезда.
Общата точка, вкоятоса свързани краищата на фазите на генератора или
консуматорите, се нарича съответно нулева или неутрална точка на генера-
тора или консуматорите. Проводникът, който свьрзва двете неутрални точки,
се нарича нулев или неутрален проводник.
Съгласно първия закон на Кирхоф токът в нулевия проводник г0 е ра-
вен на сумата от токовете г’д, г£ и ic:
При симетричен товар в трифазната система съгласно (3.3) имаме
гл + 1в + ic = О,
т. е, в нулевия проводник няма да има ток. Ето защо този проводник може
да бъде отстранен. Така се получава трипроводна трифазна система, свързана
28
в звезда. Тази система може да работи правилно само при симетричен товар.
В противен случай напреженията на фазите на консуматора няма да бъдат
еднакви и равни на фазовите напрежения на генератора.
Трите проводника, конто излизат от началото на фазите на генератора,
се наричат линейни проводници. Напреженията в краищата на фазите на ге-
нератора или консуматора (напреженията между линейните проводници и
нулевия проводник) се наричат фазови напрежения, а напреженията между
линейните проводници — линейни напрежения. Токовете във фазите на гене-
ратора или консуматора се наричат фазови токове, а токовете в линейните
проводници—линейни токове.
' При свързване в звезда фазовите и линейните токове са еднакви, което
се вижда непосредствено от фиг. 3.5. На същата фигура фазовите напреже-
ния са означени с мл, мв и «с> а линейните — с Uab, иве и uca- Ефективната
стойност на фазовите напрежения се означава с l/ф, а на линейните с Un.
Между тях съществува връзката
(3.5)	U„ =]/3 (/ф .
При трифазните системи за ниско иапрежение, използувани в жилищни
и административни сгради, както и в заводите за осветление и за захран-
ване на консуматори с ниско иапрежение, ефективната стойност на фазовите
напрежения е =220 V. Линейните напрежения имат ефективна стойност
Un =380 V.
У нас е прието еднофазните консуматори (осветителни тела, електродо-
макински уреди и др.) да се включват към трифазната система при свърз-
ване в звезда. Всеки консуматор получава един линеен проводник (ц случая
той се нарича фаза) и нулевия проводник. Нулевият проводник поддържа
стойността на фазовото иапрежение на генератора на мястото на консума-
тора. Този проводник винаги се заземява от гледна точка на безопасност на
работещите с електродомакински уреди. Затова предпазител във веригата на
нулевия проводник не се поставя.
ТРИФАЗНА СИСТЕМА, СВЪРЗАНА В ТРИЪГЪЛНИК
Ако включим три консуматора Zab, Z-вс и Zca непосредствено към про-
водниците на трипроводната линия, която идва от трифазния генератор, без
да използуваме нулев проводник, ще получим свързване на консуматорите в
триъгълник (фиг. 3.6). При това свързване фазовите и линейните напрежения
съвпадат. Тук имаме разлика между фазовите токове на консуматора мв.
«вс и i’ca, чиито положи телни посоки се приемат от А към В, от В към С и
от С към А, и линейните токове /л, 1в и «с, чиито положителни посоки както
преди са от генератора към консуматора.
От първия закон на Кирхоф, приложен за точките А, В и С, се полу-
чава съответно
«А = «АВ— «СА,
1в=1вс—1ав,
ic = 1СА~1вС-
Когато товарът е симетричен, фазовите токове. образуват симетрична система.
Системата на линейните токове е също симетрична. Ефективната стойност на
’ •’зовите токове се означава с /ф, а на линейните — с /л. При симетричен
29
товар съществува следната връзка между ефективните стойности на линей-
ните и фазовите токове:
(3.6)	7Л =]/3 /ф .
У нас в триъгълник се свързват само трифазни консуматори. Такива са
трифазни електрически пещи, трифазни електродвигатели и др.
В триъгълник могат да се свържат и фазите на генератора. За да обра-
зуват линейните напрежения симетрична система, краищата на фазите на
генератора трябва да се свържат по строго определен начин- Например това
може да стане така : краят на първа фаза—с началото на втора фаза, краят
на втора—с началото на трета, и краят на трета—с началото на първа (фиг.
3.7). Ако няма включени консуматори, в така получения затворен триъгъл-
ник ток, не протича, понеже сумата на моментните стойности на трите е. д.
н. е равна на нула. Във фазите на генератора протича ток само когато са
включени консуматори. При симетричен товар и тук е в сила съотноше-
нието 7л = р 3 7ф .
Свързването в триъгълник не се използува за фазите на генератора, но
то се прилага широко за намотките на трифазните трансформатори.
3.5.	МОЩНОСТИ В ТРИФАЗНИТЕ СИСТЕМИ
Активната мощност на трифазната система е равна на сумата от ,ак-
тивните мощности на отделните фази, т. е.
(3.7)	р=рА^рв+Рс.
При симетри1-';’ 1 т ар мощностите на отделните фази са еднакви (Ра —
=Рв=Рс) и се получава
(3.8)	Р=ЗРА.
30
Като се има предвид изразът за активната мощност (Р— U/ cos у), за актив-
ната мощност на симетрична трифазна система се намира
(3.9)	Р^Зб/ф/ф coscp,
където е фазовата разлика между фазовия ток и фазовото напрежение.
Много често ефективните стойности на фазовите величини се изразяват с
ефективните стойности на линейните величини и формулата за активната
мощност се видоизмени така:
(3.10)	Р=УЗ ия /л coscp.
Във формула (3.10) е отчетено, че при^свързване в звезда имаме (/л — |3(7Ф
и /л =/ф, а при триъгълник — съответно С/л = С/ф и /л = ]/ 3 /ф Тук, както
преди, ср е фазовата разлика между фазовия ток и фазовото напрежение.
Величината
(3.11)	Q—^З ил /л sin ср
се нарича реактивна мощност на симетрична трифазна система, а величината
(3.12)	8 = |ГЗГ7Л/Л-
пълна мощност.
ЗАДАЧИ И КОНТРОЛНИ ВЪПРОСИ
1.	Каква е разликата между свързана н несвързана трифазна система ? Коя се изпол-
зува на практика и защо ?
2.	Kora е необходим нулевият проводник ?
3.	Защо при симетричен товар мощностите се изразяват с ефективните стойности на
линейните величини ?
4.	В четирипроводна трифазна система са включени следните консуматори: в първа
фаза електрическа лампа с мощност 75 W, във втора фаза котлон с мощност 1200 W, в трета
фаза няма консуматор. Какви ще станат напреженията върху двата консуматора, ако се
прекъсне нулевият проводник, а фазовите напрежения са били 220 V ? Каква мощност има
всеки от консуматорите? Отг. 357,65 V, 22,35 V, 198,2 W, 12,38 W.
31
ГЛАВА ЧЕТВЪРТА
ЕЛЕКТРИЧЕСКИ ИЗМЕРВАНИЯ
4.1.	ОБЩИ СВЕДЕНИЯ ЗА ЕЛЕКТРОИЗМЕРВАТЕЛНИТЕ У РЕДИ
Измерването на една величина се състои в сравняването й с величина
от същия вид, чиято големина е приета за единица.
Според това, как се извършва сравняването на измерваната величина с
измервателната единица, електроизмервателните уреди се разделят на уреди
за непосредствена сценка и уреди за сравняване.
Уредите за непосредствена оценка дават направо числителната стойност
на измерваната величина. За тази цел те са снабдени с показващо уст-
ройство (например стрелка и скйла) и предварително се градуират посредст-
вом сравнителния метод.
При уредите за сравняване стойността на измерваната величина се опре-
дели чрез непосредственото й сравняване със съответен еталон. Уреди за
сравняване са например различимте мостове и компенсаторите.
Уредите за непосредствена сценка се класифицират по редица признаци :
по принципа на действие, по вида на измерваната величина, по вида на тока,
по степента на точност, по начина на монтажа и др.
В зависимост от физпчните явления, конто се използуват за действието
на уредите за непосредствена оценка, те се подразделят на следните системи:
магнитоелектрична, магнитоелектрична с преобразуватели, електромагнитна,
електродинамична, индукционна, електростатична, топлинна, електролизна.
По вида на измерваната величина уредите се делят на амперметри, волт-
метри, омметри, ватметри, електромери и т. н.
По вида на тока електроизмервателните уреди са за постоянен ток, за
променлив ток и уреди за постоянен и променлив ток.
Измервателният механизъм на всеки уред за непосредствена оценка се
състои от две основни части: подвижна и неподвижна. При работа на уреда
в измервателния механизъм се създават сили, под чието действие подвиж-
ната част се премества. От полученото преместване се определи измерваната
величина. В съвременното уредостроене почти винаги се използува ъглово
завъртане на подвижната част. Затова тя се закрепва на ос и се снабдява с
подходяще устройство за отчитане на завъртането.	_ .»
Подвижната част на измервателния уред се завърта под действието на
въртящ момент Л1. Големината на момента зависи от стойността на измерва-
ната величина X, т. е.
(4.1)	M=f(X\
За дане се отклонява подвижната част при всяка стойност на измер-
ваната величина до ограничителя в края на скалата, необходимо е в уреда
32
да се създава още и противодействуващ момент , насочен срещу двигате-
лния. Големината на Д4П зависн от ъгъла на завъртане на подвижната част.
При съЕременните уреди противодействуващият момент се създава най-често
посредством спирални пружинки. Ценно качество на спиралните пружинки е,
че създаваният от тях противодействуващ момент е пропорционален на ъгъла
на завъртане на подвижната част 6, т. е.
(4.2)	М„ =/<0.
Коефициентът К е специфичният противодействуващ момент на спиралните
пружинки.
г Равновесното положение на подвижната част, т. е. ъгълът на завъртане,
се определи от равенство™ на двата момента
(4.3)
/И=М„
След заместване на (4.1) и (4.2) в (4.3) се получава
(4.4)
/(A)=tf0
или
(4.5)
0=4- f(X)
Следователно ъгълът на завъртане на подвижната част на уреда вависи от
стойността на измерваната величина.
Подвижната част на уреда е закрепена на една ос или на две полуоси,
конто лагеруват в специални опори:
при прецизни уреди опорите са от
благородии камъни — рубин, рап-
фир, ахат, а в по-евтините — от бронз
или стъкло.
Единият край на спиратната
пружинка 1 (фиг. 4.1) е закрепен за
оста 2 на подвижната част, а дру-
гнят — за коректора 3. Посредст-
вом въртене на коректорния винт 4,
който е закрепен към кутията на
уреда, положение™ на стрелката 5
може да се мени в известии граници
спрямо скалата 6. Това дава въз-
можност предн измервания стрелката
да се установи срещу нулево скално
деление. За да имаме правилни по-
казания на уреда, това установява-
не е задължително. Противотежестите
7 служат за уравновесяване на под-
вижната част, т. е. за да балансират
нейното тегло, така четя да се върти
около ос, която минава през центъ-
фиг. 4.1
ра на тежестта й.
Характерът на движение™ на подвижната част (трептящо или апериоди-
чно) зависи от всички моменти, конто действуват през време на движение™
върху нея : двигателей, противодействуващ, инерционен и момент от триене.
Най-често подвижната част трепти, докато се установи в равновесно поло-
жение. За да се намалят трептенията на подвижната част и тя да заеме по-
3 Елекгротехника и елекгроника
33
скоро свсето равновесно положение, тя се снабдява с успокоптелно устрой-
ство. Най-голямо разпространенке са получили въздушните и магнитните
успокоители.
На фиг. 4.2 е показано принципното устройство на въздушен успокои-
тел. Една лека алуминииева лопатка Л. свързана с оста на уреда О, се
Фиг. 4.2
Фиг. 4.3
движи в камерата К. При движението на подвижната част лопатката среша
съпротгвителното действие на въздуха, поради ксето трептенията на подвиж-
ната част затихват по-бързо.
На фиг. 4.3 е дадено принципното устройство на магнитен успокоител.
Той се състои от тънък алуминиев полудиск Д, закрепен на оста на под-
вижната част на уреда, който има възможност да се движи между полюбите
на един постоянен магнит М. При движението в диска се индуцират вих-
рови токове, конто си взаимодействуват с полето на постоянния магнит и
създават успокоителен момент.
Ако действителната стойност на измерваната величина е А, определе-
ната чрез измервателния уред величина най-често се различава от А.
Абсолютната грешка АЛ е разликата между двете стойности:
(4.6)	ДА=ДЛ А.
Приведената грешка со определи чрез отношението между абсолютната
грешка и най-голямата стойност А(| , която може да бъде измерена от
Уреда:
'4.7.	=Х100°'о== Л'
За грешките, конто дават уредите за непосредствена оценка, се съди по
техния клас на точност. Той представлява най-голямата приведена грешка в
проценти, която може да се получи от уреда за всички стойности на измер-
ваната величина, отчитан г и уреда. По степента на точност измервателните
уреди се делят на осем ; х а ; 0, 05; 0,1; 0,2; 0,5; 1 ; | ,5; 2,5 и 4.	_ -
Константа на измервлслийя уред се нарича стойността на измерваната
величина, която съответствуьа на едно скално деление. Тя се определи, като
разделим номиналния обхват на уреда ('най-голямата стойност, която може
да измери уредът и при която стрелката се отклонява на последнего
скално деление) на броя на скалните деления 6Н , т. е
(4.8)	А=А
'и
34
4.2. УРЕДИ ОТ МАГНИТОЕЛЕКТРИЧНАТА СИСТЕМА
При уредите от магнитоелектричната система двигателният момент се
създава от взаимодействието между магнитното поле на постоянен магнит и
един или няколко токови контура.
На фиг. 4.4 е показано устройството на
уред от магнитоелектричната система. Магнит-
ната система на уреда'се състои от един непод-
вижен постоянен магнит /, полюсни накрайници
2 ищилиндрнчно ядро 3. Магнитът се изработ-
ва от волфрамова, кобалтова, хромова или нике-
лово-алуминиева стомана, а полюсните накрай-
ници и цилиндричното ядро — от магнитномек ма-
териал. Във въздушната междина между полюс-
ните накрайници и ядрото се образува сравни-
телно силно радиално магнитно поле. Пдовижната
част на уреда е бобинката 4, която обхваща яд-
рото и може да се върти във въздушната меж-
дина. Бобинката е направена от тънък меден или
алумгниев проводник с лакова изолация, навит
върху лека алуминиева рамка. Рамката слу-
жи и за магнитен успокоител. Бобинката е закрепена
чиито краища се трият в опорните лагери 6. На едната
стрелкат? 7. Нейният край се премества над скалата 8.
новесява от противотежестите 9.
От взаимодействието на тока в бобинката с магнитното поле на постоян-
ния магнит се създава вьртящ момент, който се стреми да завърти бобината
около оста й. Противодействуващият момент се създава от две взаимноизоли-
рани спирални пружинки 11, конто едновременно служат и за подвеждане
на тока към бобинката. С единия си край двете пружинки са закрепени към
оста, вторият край на едната пружинка е закрепен към неподвижната част
на уреда, а вторият край на другата пружинка—към лоста на коректора
12. Чрез ексцентричния винт 10 на коректора подвижната част може да се
установява така, че преди измервания стрелката да сочи нулата на скалата.
Когато през уреда протича ток /, върху подвижната част действува вър-
тящ момент
(4-9)
11 11
Фиг. 4.4
към две
полуос е
Стрелката се урав-
полуоси 5,
закрепена
Af=50As/,
където 50 е магнитната индукция във въздушната междина, А — броят на
навивките на бобинката, s — площта на бобинката.
Като се има предвид, че противодействуващият момент е Л4П = К 6 и че
равновесного положение на подвижната част се определи от равенството
Afn = М за ъгъла на завъртане на подвижната част се получава
(4.Ю)
B0Ns
f) = -JT/=SL
От израза за ъгъла на завъртане се вгжда,
равномерна, чувствителността е еднаква по цялата
ден за измервания само при постоянен ток.
Така полученият уред е милиамперметър или
нитоелектричната система. Граничната стойност на
че скалата на
скйла и уредът
уреда е
е приго-
микроампермет ър
измервания ток
от маг-
се опре-
35
Фиг. 4.5
Фиг. 4.6
Фиг. 4.7
деля от допустимая ток за бобинката и спи-
ралните пружинки. За да се разшири измер-
вателният сбхват, паралелно на измервател-
ния механизъм сесвързва резистор, наречен
шунт. Така получен ият уред се включва по-
следователно във веригата на измервания ток
(фиг. 4.5 ъ
От измервателния механизъм на магнито-
електричната система ще се получи волтметър,
ако последователно с бобинката се включи
допълнителен резистор RA, а уредът се свър-
же към точките, между конто искаме да изме-
рим напрежението (фит. 4.6). Токът / през бо-
бинката е пропорционален на приложеното
към изводите на уреда иапрежение U. Ска-
лата на уреда се градуира в единици за на-
прежение (mV или V).
При неизменна стойност на напрежение-
то на захранващия източник (i7 = const) то-
кът в бобинката на измервателния механизъм
ще зависи от съпротнвлението на веригата на
бобинката В този случай скалата на уреда се
градуира направо в единици за сьпротивление
и се получава омметър от магнитоелектрична-
та система.
Възможни са две схеми на омметрите от
магнитоелектричнага система:
1. Последователи а — когато измерваното
съпротивление Rx се включва последователно
с бобинката на уреда (фиг. 4.7).
2. Паралелна — когато измерваното съп-
ротивление е свързано паралелно на измерва-
телния механизъм (фиг. 4.8).
Токът през бобинката на уреда е:
за последователната схема —
Фиг. 4.8
R+Rx
за паралелната схема —
! URX
RRX+Ra (R+Rx).
където R е съпротнвлението на самия измерва-
телен механизъм.
Като се заместят тези изрази за тока във
формула (4.10), за ъгъла на завъртане на под-
вижната част ще се получи съответно:
за омметър с последователям схема —
(4.1П	е=5с/тах.
за омметър с паралелна схема —
36
(4.12)
Я
0s5C/ RRx+Ra(R+Rx)
От формулите се вижда, че и при двата вида омметри скалите са нерав-
номерни.
Уредите от магнитоелектричната система имат следните положителни
качества: висока чувствителност, голяма точност, равномерна скала (за
волтметри и амперметри), малка собствена консумация и незначително влия-
ние на външни магнитни полета върху показанията.
г Недостатъци на уредите от магнитоелектричната система са: непри-
годност за измервания във вериги за променлив ток, неиздръжливост при
претоварвания и сравнително висока цена.
4.3	. УРЕДИ ОТ МАГНИТОЕЛЕКТРИЧНАТА СИСТЕМА
С ПОЛУПРОВОДНИКОВИ ТОКОИЗПРАВИТЕЛИ
За да мсгат да се използуват предимствата на магнитоелектричиите уреди
и при измервания във верггите за променлив ток. към тях се свързват полу-
проводникови диоди. Така получените уреди се наричат детекторни.
На фиг. 4.9 е дадена мостова токоизправителна схема, при която двете
полувълни на променливия ток преминават в една и съща посока през из-
мервателния механизъм от магнитоелектричната система. За едната полувълна
токът тече през диода 1, измервателния механизъм и диода 3. а през дру-
гата — през диода 2, измервателния механизъм и диода
Скалата на магнитоелектричния уред се гра-
дуира в ефективнн стойности на променливия ток.
Предвид на нелинейната характеристика на токо-
изправителните елементи в началото си скалата е
неравномерна.
От магнитоелектричната система се изработ-
ват комбинирани уреди за измерване на напреже-
ние и ток при постоянен и променлив ток. Уредите
са многообхватни и имат отделни скали за отчитане
на величииите при двата вида ток. Много често в
кутията на тези уреди има възможност да се по-
стави батерия. Тогава уредът може да се използува
и като омметър. Комбинираните уреди са намерили
много широко приложение в пракгиката.
4.
Фиг. 4.9
4.4	УРЕДИ ОТ ЕЛЕКТРОМАГНИТНАТА СИСТЕМА
При уредите от електромагнитната система двигателният момент се съз-
дава от въздействието на магнитното поле на един токов контур върху ядра
от магнитномек материал, едното от конто е свързано с подвижната част
на уреда.
Според своята конструкция уредите от електромагнитната система биват :
уреди с плоска бобина и уреди с крыла бобина.
В първата конструкция (фиг. 4.10) измерваният ток преминава през
бобината /, която има плоска форма с тесен отвор. Пластинката 2 от маг-
нитномек материал е закрепена ексцентрично на оста 3 и може да прониква
в отвора на бобината, като с това завърта оста на уреда. Под действието на
37
Фш. 4.10
магнитното поле на бобината плас-
тинката се стреми за заеме такова
положение, че да усили магнитното
поле, т. е. да влезе в бобината.
Противодействуващ момент се създава
от спиралната пружина 4. Камерата
5 и буталото 6 образуват въздушен
успокоител.
При втората конструкция (фиг.
4.11) във вътрешността на една
кръгла бобина / са разположени две
пластинки от магнитномек материал.
Едната (2; е закрепена неподвижно
към вътрешната повърхнсст на бо-
бината, а другата (3) е закрепена на
оста на уреда. Когато през бобина-
та протича ток, Двете пластинки се
намагнитват едноименно и се от-
блъскват взаимно, при което з<авър-
тат оста на уреда.
Уредите от електромагнитната
система могат да работят при постоянен
и при променлив ток. Въртящият момент е пропорционален на квадрата на тока
при променлив ток на квадрата на ефективната му стойност). Затова скалата
на тези уреди е неравномерна. Посредством конструктивни мерки е постиг-
нато скалата да бъде почти равномерна в работната си част — след първите
25—ЗОо/0.
фиг. 4.11
От електромагнитната система се правят амперметри и волтметри, конто
са намерили широко приложение особено за измервания във вериги за про-
менлив ток.
Уредите от електромагнитната система имат проста конструкция, поради
което са сравнително по-евтини спрямо уредите от другите системи. Те из-
държат претоварване, понеже измерваният ток преминава през неподвижна
38
бобина, която може да се навие от сравнително дебел проводник. Това дава
възможност за измерване на сравнително големи токове.
Уредите от електромагиитната система нмат малка точност. Обикновено
те са с клас на точност 1,5 и 2,5. Изключение правят уредите с ядра от
пермалой, където е достигнат клас на точност 0,2.
Волт.метрите и амперметрите в електрическите табла за променлив ток са
изключително от електромагиитната система
4.5	УРЕДИ ОТ ЕЛЕКТРОДИНАМИЧНАТА СИСТЕМА
Двигателиият момент на уредите от електродинамичната система се съз-
дава от взаимодействието между два токови контура—неподвижен и под-
вижен.
На фиг. 4.12 е дадено прннципното устройство на измервателен механи-
зъм от електродинамичната система. Във вътрешността на неподвижната
бобина А, съставена от две секции, за да се получи между тях по-равноме
рно магнитно поле, може да се върти свободно подвижната бобина Б. Боби-
ната Б е здраво свързана към оста /, към която са закрепени две спирални
пружинки 2. Те създават противодействуващ момент и служат за подвеждане
на тока към подвижната бобина, поради което са изолирани електрически една
Фиг. 4.14
от друга. На оста са закрепени стрелката 3, която се движи над скалата 6,
буталото 4 на въздушния успокоител и противотежестите, конто не са даден и
на чертежа.
При протичане на токове в двете бобини се създават сили на взаимодей-
ствие, конто се стремят да завъртят подвижната бобина. Ако в бобините
протичат постоянни токове, породеният въртящ момент е пропорционален
39
на произведението на двата тока. Когато в бовините протичат променливи
токове с една и съща честота, двигателният момент е пропорционален на про-
изведението на ефективните стойности на двата тока и косинуса от фазовата
разлика между тях.
От електродинамичната система се правят амперметри, волтметри и ват-
метри. При електродинамичните амперметри и волтметри неподвижната и под-
вижната бобина се свързват последователно, като във втория случай към
тях се свързва и един допълнителен резистор (фиг. 4.13.1. И при двата уреда
скалата е неравномерна. Посредством конструктивни мерки е постигнато тя
да бъде почти равномерна в работната си част.
При електродинамичните ватметри двете бобини образуват самостоятелни
вериги фиг. 4.14). Неподвижната бобина А се прави от сравнително дебел
проводник и се свързва последователно във веригата, чиято мощност се из-
мерва Тя се нарича токова верига на ватметъра. Подвижната бобина Б се
прави от тънък проводник и заедно с един допълнителен резистор /?д се
свързва паралелно на веригата. Тя се нарича напрежителна верига на ват-
метъра.
При ватметрите двигателният момент е пропорционален на мощността на
веригата 'при постоянен ток) или на активната мощност при променлив tokj.
Затова те имат равномерна скала.
Ако сменим посоката на тока само в една от веригите на ватметъра, ще
се смени и посоката на въртящия момент. Тогава стрелката ще се отклонява
наляво от нулата. За да може ватметърът да се включва винаги правилно,
единият край на токовата и единият край на напрежителната верига се оз-
начават например със звезда или стрелка. Тези краища се наричат генерато-
рни, защото при свързването им към единия извод на генератора стрелката
се отклонява надясно по скалата.
За ватметрите се да ват номиналното напрежение на напрежителната ве-
рига 17ц и номиналният ток на токовата верига /„ и уредите се конструират
така, че при номинални напрежение и ток стрелката се отклонява на пос-
ледното скално деление. Затова константата на ватметъра се определи по
формулата
(4.13)	Kr=-2LJL_f
където 6п е броят на скалиите деления.
Предимствата на уредите от електродинамичната система са:висок клас
на точност и пригодност за измервания при постоянен и променлив ток.
Тези уреди имат следните недостатъци: неиздръжливост при претовар-
ване, голяма собствена консумация, сравнително висока цена и значително
влияние иа външни магнитни полета върху показанията.
4.6. УРЕДИ ОТ ИНДУКЦИОННАТА СИСТЕМА.
ИНДУКЦИОННИ ЕЛЕКТРОМЕРИ
При уредите от индукционната система двигателният момент се създава
от взаимодействието между променливите магнитни полета на няколко то-
кови контура и индуцираните от тях вихрови токове в подвижната метална
част на уреда.
40
От принципа на действие на индукционните уреди се вижда, че те могат
да се използуват за измервания само във вериги за променлив ток- От тази
система се правят предимно ватметри и електромери. Индукционните елек-
тромери са получили много широко приложение за измерване на консумираната
енергия във веригите за променлив ток.
На фиг. 4.15 е показано устрой-
ство™ на еднофазен индукционен
електромер. Във въздушните меж-
дини на електромагнитите I и 2 е
разположен алуминиевият диск 5.
Той' е закрепен на оста 7 и може
свободно да се върти. Бобината на
електромагнита 1 се свързва после-
дователно във електрическата вери-
га (както токовата верига на един
ватметър), а бобината на електро-
магнита 2 — паралелно (както нап-
режителната верига на ватметъра).
Протичащите токове в бобините на
електромагнитите създават бягащо
магнитно поле. Картината на маг-
нитного поле в въздушните меж-
дини на електромагнитите с тече-
ние на времето се измени както кар-
тината на магнитного поле на пре-
местващи се един след друг полюси
на постоянен магнит. От това ид-
ва и наименование™ на полето „бя-
гащо“. Магнитните линии на бя-
гащото магнитно поле пронизват
алуминиевия диск и индуцират в
него вихрови токове. Тези токове си
взаимодействуват с бягащото маг-
нитно поле и създават въртящ момент,
Фиг. 4.15
под чието действие дискът започва
да се върти по посоката на преместване на полето. Създаденият двигателей
момент е пропорционален на активната мощност на електрическата верига,т.е.
(4.14)	M=kP,
където k е постоянен коефициент.
Ако върху диска денствува само постоянен въртящ момент, движението
на подвижната част на електромера ще бъде равноускорително. За да се
получи равномерно движение, върху диска трябва да действува и противо-
действуващ момент. За тази цел служи постоянният магнит 6. При върте-
нето магнитного поле на посгоянния магнит индуцира вихрови токове в диска.
Те си взаимодействуват с полето, коего ги поражда, и създават противодей-
ствуващ момент. Установената скорост на въртене на диска се получава при
равенство на въртящия и противодействуващия момент.
Противодействуващият момент е пропорционален на честотата на вър-
тене на диска. Тогава честотата на въртене на диска е пропорционална на
активната мощност на електрическата верига. Броят на оборотите, напра-
вени от диска за даден интервал от време, е пропорционален на консумира-
ната енергия за същото време.
41
За да се oiunrai оборотите на диска, електромерът е снабден с иреда-
вателния механизъм 3 и брояча 4. Предавателното число е подбрано така,
че цифрите от ролките на брояча отчитат електроенергията в киловатчасове
(IkWh 3 600000 J . Консумираната енергия за даден интервал от време се
отчнта, като от иоказанието на електромера в края на интервала се извади
покйзанието в началото на интервала.
На габелката на електромера се дават номиналното напрежение на
напрежителната бобина, номпналният ток на токовата бобина и броят на
оборотите на диска за отчитането на 1 kWh електроенергия
Предимства на индукционннте електромери са: създаване на голям вър-
тящ момент и голяма издръжливост при претоварване.
Техни недостатъци са : непригодност за измервания при постоянен ток,
влияние на много фактори върху точността на измерването (температура,
честота на тока, изменение на мрежовото напрежение). Във връзка с това
електромерите за битови цели се изработват с клас на точност 2,5.
КОНТРОЛ НИ ВЪПРОСИ
1.	В какво се състои измерването на елна величина?
2.	В коя част на скалата е по-голяма точността на един уред за неносредствена оценка?
3.	Какво значи клас на точност на един електроизмервателен уред?
4.	За какъв ток са предназначенн уредите от магнитоелектричната система и каквн
величини се измерват с тях ?
5.	Зато уредите от електромагнитната система могат да работят при постоянен н прн
променлив ток ?
6.	Какви величини могат да се измерват с уредите от електродинамичната система ?
7.	Защо уредите от електродинамичната система работят прн постоянен и при про-
менлив ток ?
8.	Какви моменти трябва да действуват върху въртящия се диск на електромера, за да
се получи пропорционалност между направеннте обороти от диска за даден интервал от
време и консумираната електроенергия за същия интервал от време ?
9.	Зато показанията на индукционния електромер зависят от честотата на промен
Ливия ток ?
12
ГЛА ВА ПЕТА
ТРАНСФОРМАТОРИ
5.1. ПРЕДНАЗНАЧЕНИЕ, ПРИНЦИП НА ДЕЙСТВИЕ
И УСТРОЙСТВО НА ТРАНСФОРМАТОРИТЕ
Икономически най-изгодно е електрическата енергия да се произвежда
на местата, където са естествените източници на други видове енергии—
топлинна (залежи на въглища, нефт.), хидравлична < падаща вода) и др. В
много случаи обаче консуматорите на електрическа енергия са разположени
на значително разстояние от електрическите централи. Това налага прена-
сянето на електрическата енергия на големи разстояния. Целесъобразно е
пренасянето на електрическата енергия да става при колкого е възможно
по-високо напрежение и по-малък ток, тъй като топлинните загуби в пре-
носните линии са пропорционални на съпротивлението на линията и на
квадрата от ефективната стойност на тока (/?л Z2). При високи напрежения
ще се намали и напречното сечение на проводниците, което води до иконо-
мия на материал. Но произвеждането на електрическата енергия в генера-
торите непосредствено при високото напрежение (HOkV, 220 kV, 400 kV,
750 kV,i, необходимо за пренасянето й на стотици километри, е технически
невъзможно. Още по-големи затруднения се явяват при консумирането на
електрическата енергия при тези високи напрежения. Всичко това налага
преобразуването на електрическата енергия с ниско напрежение и голям
ток в енергия с високо напрежение и малък ток и обратно. В момента тази
задача е разрешена просто и икономично само при променлив ток посред-
ством трансформаторите.
Трансформаторите са статични електромагнитни устройства, чието дей-
ствие се основава на явлението електромагнитна индукция. Те преобразуват
променливотоковата електрическа енергия с едно напрежение в променливо-
токова електрическа енергия с друго напрежение, но със същата честота.
Трансформаторът се състои от затворен магнитопровод, върху който са
разположени най-често две намотки. Магнитопроводът се прави от листова
електротехническа стомана. Листовете са дебели от 0,2 до 0,3 mm. В зави-
симост от формата на магнитопровода трансформаторите се делят на ядрени
и маНтийни. Намотките се правят цилиндрични или дискови.
На фиг. 5.1 е показано принципното устройство на един еднофазен яд-
рен трансформатор. Частите на магнитопровода, върху конто се поставят
Намотките, се наричат ядра, а частите, свързващи ядрата отгоре и отделу—
яреми. Намотките са навити върху цилиндри от изолационен материал и са
монтирани една в друга. Те са разделени по на две върху двете ядра. На-
мотката за ниското напрежение е означена с Н. Н, а за високото — с В. Н.
43
в.н.
Фиг. 5.1
1ози вид намотки сенаричат цилин-
дрични. При големи мощности за по-
добро използуване на пространст
вото напречното сечение на маг-
нитопровода се прави със стъпално
изрязани ъгли. Това води и до ико-
номия на меден проводник, поне-
же при еднакво напречно сечение на
Фиг. 5.2
А4
стоманата навивките ще имат по-малък диаметър при стъпалното сечение,
отколкото при правоъгълното.
Принципното устройство на еднэфазен магнитен трансформатор е дадено
на фиг. 5.2. Тук стоманеният магнитопровод покрива намотките отвън по-
добно на мантия. Намотките са изработени във вид на отделни секции,
конто наподобяват дискове. Затова са наречени дискози намотки.
Едната намотка се свързва към източник за променлив ток с определено
напрежение. Тя се нарича първична. Към другата намотка се свързват кон-
суматори. Тя се нарича вторична. Когато първичната намотка е за н: ско
напрежение, трансформаторът е повишаващ, а'когато тя е за високо напэе-
жение— понижаващ.
Трансформаторите за малки мощности и писки напрежения (220 V, 380
V) се правят с естестеено въздушно охлаждане. Отделяната поради загуби
топлина в трансформатора (в стоманения магнитопровод от вихрови токозе
и хистерезис и в намотките на трансформатора от ефекта на Джа ул Ленц;
се изльчва в околното пространство, без да се повиши температурата на
трансформатора над допустимата.
Трансформаторите за мощност над 20 kVA се правят с маслено охлаж-
дане. Магнитопроводът с намотките се поставя в казан, който се напълва
със специално трансформаторно масло. Маслото има двойна роля: от една
страна, то служи като топлопредаваща среда и спомага за охлаждане на
трансформатора, а от друга — изолира намотките от стените на заземения
за безопасност казан. За по-добро отделяне на топлината в околната среда
стените на казана се правят с ребра или към тях се заваряват охлаждащи
тръби, в конто се създава естествена циркулация на маслото.
В трансформаторите за много големи мощности се осигурява интен-
зивно охлаждаде. За целта охлаж-
дащите тръби се обдухват с венти-
латор плисе използува помпа за при-
нудителна циркулация на маслото,
което се прекарва през външен въз-
душен или воден охладител.
На фиг. 5.3 е показано уст-
ройството на трансформатор с ес-
тествено маслено охлаждане. Час-
тите на трансформаторасаозначени,
както следва: 1—магнитоировоД, 2—
намотка за високо напрежение<дис-
кова), 3—намотка за ниско напре-
жение (цилиндрична), 4—казан, 5—
изводи за високо напрежение, 6 -
изводи за ниско напрежение, 7—прев-
ключвател за изменение на коефици-
ента на трансформация, 8—охлади-
теля» тръби, 9—съд за поемане раз-
Фиг. 5.4
ширението на маслото при нагрява-
пето му, 10—указател за нивото на маслото, //—отвор за доливане на масло.
На фиг. 5.4 е даден външният вид на трансформатор за голяма мощност.
45
5.2 РЕЖИМ НА ПРАЗЕН ХОД
Трансформаторът се намира в режим на празен ход, когато към пър-
вичната намотка е включено номинално напрежение, а към вторичната на-
мотка не са свързани консуматори и през нея не протича ток. Това състоя-
ние на трансформатора схематично е показано на фиг. 5.5. Величините,
конто се отнасят за първичната намотка,
с означаватс индекс 1, а тези за вто-
ричната—с индекс 2. Така например
първичната намотка има Л\ навивки и
съпротивление Същите величини за
вторичната намотка са и R2.
За всеки трансформатор се дава но-
миналната мощност, за която е оразме-
рен. Тя се получава при определени
стойности на първичните напрежения и
токове. Тези стойности се наричатноми-
нални. Те се означават .на табелката
на трансформатора по следния начин;
Фиг. 5.5
номинално пьрвично напрежение t/lH, номинален първичен ток /|н, номи-
нално вторично напрежение (Л„, номинален вторичен ток /-2Н.
При режим на празен ход в първичната намотка на трансформатора
протича ток i10- Той създава променлив магнитен поток Фо, чиитомагнитни
силовн линии се затварят през феромагнитния магнитопровод, така че всички
магнитни линии се свързват с всички навивки на двете намотки. Затова об-
хванатите пълни магнитни потопи са съответно: за първичната намотка
Ч'1 = Аг1<1,0 и за вторичната ф2=Д/2Ф0.
В първичната и вторичната намотка се индуктират е. д. н.
dt
(5.1)
чиито ефективни стойности са
(5.2)
^=4,44 NJ%m,
£2=4,44 N2f^Qm.
В (5.2) Фот е амплитудата на променливия магнитен поток Фо, a f—често
тэта на пьрвичното напрежение uv
Отношението на величините Ег и Е2 е
(5.3)
_ N,
Е2 ~ На
Величината /<=A\/W2 се нарича коефициент на трансформация.
Понеже в режим на празен ход през вторичната намотка не протича
ток (Ц=0), на изводите на вторичната намотка се получава напрежение,
което е равно на електродвижещото напрежение, т. е. U2 — E2.
Първичният ток при празен ход /10 е много малък в сравнение с номи-
налния първичен ток Лн. Отношението /1О'Лн е около 0,03—0,06, като мал-
46
ките стоимости са за трансформатори с голяма мощност, големите— за транс-
форм атори с малка мощност.
С първичната намотка на трансформатора се свързват магнитни линии,
конто не се затварят през формагнитния магнитопровод, а през въздуха,
без да се свързват с вторкчната намотка. Те образуват магнитния поток на
разсейване Фр) около първичната намотка. Той е много малък в сравнение
с основния магнитен поток 'Само няколко процента). Магнитният поток на
разсейване обуслагя известно индуктивно съпротивление на първичната на-
мотка, което се означава с A'pj.
Понеже токът /10 е достатъчно малък спрямо тока Цн, падовете на
напрежението /?1/10 и Api/10 в активного Rr и индуктивного A"pi сьпротив-
ление на първичната намотка са незначителни в сравнение с Е^, ние можем
да ги пренебрегнем и да приемем L^-E^
Тогава в режим на празен ход
U-ГЁ, N2
(5.4)
Прието е коефициентът на трансформация да се определи чрез отношението
на ^напреженията при празен ход на трансформатора.
Мощността, която трансформаторът консумира в режим на празен ход, е
1.5.5)	/’io=t/i/iocos<plo,
където <р10 е фазовата разлика между ut и «10 (<р10<тг/2). Тази мощност се
определи от загубите от вихрови токове и хистерезис във феромагнитния
магнитопровод, тъй като токът /10 е много малък спрямо и топлинните
загуби в първичната намотка RiEw могат да се пренебрегнат.
5.3. РАБОТА НА ТРАНСФОРМАТОРА ПРИ ТОВАР
. Ако към вторичната намотка на трансформатора се свърже външен то
вар Z, през нея ще протече ток 12 (фиг. 5.6). Токът /2 се определи от съп
ротивлението Z и е дефазиран от на-
прежението и2 на ъгъл<р2. Работата на
трансформатора при товар е неговият
обикновен работен режим, при който
трансформаторът предава електрическа
енергия от първичната мрежа към
консуматора със съпротивление Z.
Съгласно правилото на Ленц вто-
ричният ток i2 оказва размагиитващо
влияние върху магнитния поток Фо.
Намаляването на потока Фо води до
намаляване на е. д. н. elt поради ко-
Фиг. 5.6
ето първичният ток h ще се увеличи.
Наново ще настъпи увеличение на потока Фо, а оттам ина и равнове-
сието в трансформатора ще се възстанови. За да се определи първичният
ток, се пренебрегват падовете и A'pi/1 в първичната намотка спрямо е.
д. н. и се отчита фактът, че ефективната стойност на първичното нап-
режение е постоянна и не зависи от натоварването на трансформатора.
При направените предположения ще бъде изпълнено равенството
47
Следователно магнитният поток през феромагнитния магнитопровод ще
остане един и същи— такъв, какьвто е бил в режим на празен ход. При
режим на празен ход магнитният поток Фо се създава от магнитодвижещото
напрежение Л\/10 иа първичния ток Z1Q. При натоварване на трансформатора
вторичният ток създава магнитодвижещо напрежение което действува
размагнитващо. За да не настъпи изменение на магнитния поток Фо, раз-
магнитващото действие на вторичния ток Л^г' трябва изцяло да се ком-
пенсира от увеличението на първичния ток. Следователно магнитодвиже-
щото напрежение на първичния ток ще има две съставки : магнитодви-
жещото напрежение което създава магнитния поток Фо, и магнито-
движещото напрежение — М2/2, което компенсира влиянието на тока /2, т.е.
(5.6)	N = /V j/i0 А/2(2,
или
(5.7)	li—г-, j.
Съставката на първичния ток ( - М2, АД) Д се нарича приведен вторичен ток
към пьрвичната намотка.
Токът /2 във вторичната намотка създава магнитно поле, чиито магнитни
линии се свързват само с навивките на вторичната намотка. Тези магнитни
линии определят магнитния поток на разсейванг Фр_> около вторичната на-
мотка (фиг. 5.6). Той обуславя известно индуктивно съпротивление на вто-
ричната намотка Хр2.
От протичащите през намотките на трансформатора токове ij и z2 в тях
се получават падове R^ и A’pi/j в активното Rx и индуктивното Api съп-
ротивление на първичната намотка и /?2/2 и Хр>12 в активното R2 и индук-
тивното Хр> съпротивление на вторичната намотка. При стойности на токо-
вете,близки до номиналните, тези падове представляват няколко процента
от съответните номинални напрежения на трансформатора. Затова при ра-
бота на трансформатора при товар напреженията на изводите на трансфор-
матора се различават от индуиираните в намотките му е. д. н.
Консуматорът със съпротивление Z получава от трансформатора мощно ст
(5.8)	P2—U2I2 cos у2.
Мощността, която трансфэрматорът консумира от мрежата за променлив
ток, е
(5.9)	Л = cos Ф1,
където е фазовата разлика между първичното напрежение иу и първич-
ния ток Д Мощността Рх е равна на полезната мощност Р2 и загубите в
трансформатора Рза, :
(5.10)
В трансформатора има загуби във фгромагнитния магнитопровод, РС1.
конто ((вж. т. 5.2) са ранни на консумираната мощност в режим на“празен
ход Р1о. Освен това има още и загуби в първичната и вторичната намотка от
ефекта на Джаул—Ленц: Rj^ и Р2/2. Тогава се получава
(5.11)	Р1 = Р2+Р10+Р1^+Р2^-
Коефициентът на полезно действие на трансформатора ц представлява
отношението на полезната мощност Р2 към консумираната мощност Рьт.е
48
Ч
<5.12,
pi+ рз*т
Трансформаторите имат висок коефициент на полезно действие. Обик-
новено той е 95—96°/0. а при никои случаи дсстига до 98%.
Токът на празен ход /10 е малък в сравнение с тока Лн. Тогава при
токове в трансформатора, близки до номиналните, величината /10 в равен-
ство (5.7) може да се пренебрегне и се получава
или
(5.13)
Лг
1
Т^~~ЫГ К '
Следователно отношението на токовете в намотките на трансформатора
при товар, близок до номиналния, е равно на реципрочната стойност на
коефициента на трансформация, т. е токовете се отнасят обратно пропор-
ционалио на броя на навивките на съответните намотки.
5А. РЕЖИМ НА КЪСО СЪЕДИНЕНИЕ. ОПИТ НА КЪСО СЪЕДИНЕНИЕ
Ако изводите на вторичната намотка на трансформатора се свържат с
проводник, чието съпротивление е много малко и може да се приеме равно
на нула, се казва, че вторичната намотка е затворена „накъсо". Ако към
първичната намотка е подадено номиналното напрежение, в намотките на
трансформатора протичат токове, конто са 10-=-20 пъти по-големи от номи-
налните. Тогава в намотките се отдели много голима топлина, те се пре-
гряват, изолацията им се овъглява и травсформаторът се поврежда. Следо-
вателно режимът на късо съединение е опасен за трансформатора. За пред-
пазване на трансформатора от по-големи токове от номиналните се изнолзуват
стопяеми предпазители или специална релейна защита.
Опит иа късо съединение
Той се провежда по следния начин. Вторичната намотка се свързва с
дебел меден проводник, т. е. тя се дава накъсо. Към първичната намотка сс
подава такова понижено напрежение, при което в намотките на трансфоре-
матора протичат номиналнн токове.
Следсвателно опитът на късо съединение не е опасен за трансформа-
тора. Първичното напрежение, при което се получават номиналните токове,
се .нарича напрежение при опит на късо съединение. То представлява 5 до
10% от номиналното първично напрежение, като по-големите стойности са
за трансформатори с по-голяма мощиост, а по-малките — за трансформатори
с по-малка мощност. На табелката на трансформаторите се дава относи-
телното напрежение при опит на късо съединение
£к%^10°.
При опит на късо съединение трансформаторът не предава енергия към
консуматори. Ето защо получената от трансформатора мощност от мрежата
4 Електротехника и електроника
49
представлява загуби на мощност в него. Понеже наппежението при опит на
късо съединение е малко спрямо номиналното П71к=ф),О5-^О,1 £ЛН>, загубите
в стоманата, конто са пропорционални на квадрата на първичното напре-
жеш.е, са под 1 " () от загубите при режим на празен ход и могат да се пре-
небрсгнат. Тогава мощността PtK при опит за късо съединение представлява
мощността, която се отделя в намотките на трансформатора, когато през
тях протичат номннални токове, т. е.
5.14	РХк- RJi + RJi.
5.5.	АВТОТРАНСФОРМАТОРИ
За изменение на напрежението не е необходимо грансформаторъг да
има две намотки. Дсстатъчно е да се използува намотката за високото
иапрежение, без разлика дали тя е първичната или вторичната. Изводите
за ниското иапрежение се вземат от единия край на намотката и никоя
междинна нейна точка, така подбрана, че да се получи желаното напре-
жение .фиг. 5.7 Такъв трансформатор с едва намотка се нарича автотранс-
форматор.
Ако между точките А и С има N, навивки, а между В и С N., навивки,
общият брой навивки на намотката ejA|-pA.>.
В режим на празен ход напреженията се огнасят право ироиорцио
нално на броя на навивките. Затова в разглеждания случай имаме
5.15
И М+а2
(/Л:	’	_
Величината К' се нарича коефициент на трансфоомания на автотрансфэр
матора. От последнего равенство може да се определи брояг на навивките
А.2> когато са известии общият брой навивки 7^4-Аг и напреженията.
От първия закон на Кирхсф, приложен за точкага следва, чевчаст-
та на намотката между точките б и С токът е i.,-
Ако коефициентът на трансформация е близък до единша, токовете »,
и 1.2 са почти еднакви, като разлнката им г, - it ще бъде малка величина в
сравнение с всекн
от тях. Тева дава възможност частта на намотката
между точките В и С да се нанке от по-тънък провод-
ник. Така намотката на автотрансформатора ще бъ-
де ио-евтина от намотките на еквпвалентния ио мощ-
ност двунамотъчен трансформатор Магнитопроводът
на автотрансформатора ще има по-малки размери, за-
щото намотката от по-тъньк проводник заема по-мал-
ко място- По такъв начин автотрапсфэрмалорът е по-
икономичен спрямо трансформатора с две намотки.
С увеличаване на коефшиента на трансформация
споменатите предимства намаляват. понеже частта на
намотката между точките В и С представлява малка
част от цялата намотка. При автотрансформатора
съществува непосредствена електрическа връзка между
Фиг. 5.7	Мр€ЖЗТ<1
иапрежение. Тази връзка е
за ниско иапрежение трябва
прежение. Пряката връзка
конто използуват мрежата за
за високо иапрежение и мрежата за ниско
нежелана, тип като изолацията на мрежата
Да бъде като 1„зи на мрежата за високо на-
между двете мрежи крие опасност за хората.
ниско иапрежение.
50
Автотрансформаторите се използуват при сравнително малки измене-
ния на напреженията Д'^2), например за пускане на мощи и асинхронни
и синхронии двигатели при намалено напрежение с цел ограничаване на
пусковите им токове За лаборатории цели се използуват специални авто-
трансформатори с плавно изменение на напрежението от 0 до 220 V. Това
се постига чрез контакт, който се плъзга по намотката на автотрансфор
матора.
5.6.	ТРИФАЗНИ ТРАНСФОРМАТОРИ
' Енергията на променливия ток се полхчава и пренася на големи раз
стояния изключително в трифазни системи. За трансфэрмиране на енергията
в трифазни системи от едно напрежение в друго могат да се използуват
три отделив еднофазни трансформатора фиг. 5.8 . Този начин се прилага
само при много големи мощности,
когато трансформаторите имат го-
леми размери и тегло.
Трифазният трансформатор има
иагнитопровод с три ядра, вьрхх ко-
мто са поставени намотките за трите
фази фиг. 5.9 В даден момент от
времето магнитният поток на едното
ядро се затваря през другите две,
тъй като трите магнитни потока об-
разуват симетрична трифазна сис-
тема и сумата от техните моментни
стойности е равна на нула.
Последователността на редхване
Фиг. 5.8
на фазите се означава по следния
начин: изводите на намотките за високо напрежение — началните с А,
В, С, а крайните с Д', У, Z; изводите на намотките за ниското нанре-
жение началните с а. Ь, с и крайните с х, у. z
Намотките на трифазните трансформатори могат да се свьрзват в три-
ъгълник и звезда. Видът на свързването се означава по следния начин:
Д— триъгълник, Y—звезда, Yo— звезда с изведен неутрален проводник
Пързиините и вторичните намотки на трифазните трансформатори могат
да се свързват по различии начини, например Y/Y, Y.Y0,Y Д, Д/Д, Д/Y и т.н.
51
5.7.	ИЗМЕРВАТЕЛНИ ТРАНСФОРМАТОРИ
Измервателните трансформатори отделят измервателните уреди от ли-
мните за високо напрежение и разширяват обхватите на тези уреди
Измервателните трансформатори се делят на напрежителни и токови.
Напрежителният измервателен трансформатор представлява специален ма-
ломощен трансформатор. Първичната му намотка се свързва с точките,
между конто трябва да се измери напрежението, а към вторичната му на-
мотка се свързва вэлтметър (фиг. 5.10). Паралелно на волтметъра могатда
се свързват и напрежителните веруги на други измервателни уреди (електро?
мери, ватметри и др.). За предпазване от линията за високо напрежение към
веригата на първичната намотка са поставени предпазители. За безопасност
на обслужващия персонал една точка от вторичната верига се заземява.
Напрежителният измервателен трансформатор работи в режим близък
до режима на празен ход, тъй като уредите към вторичната намотка имат
много голямо съпротивление.
Затова между напреженията съществува връзката
(5.16)
или
Al м
йг~чГКи'
U^U^KuU^
Токовият измервателен трансформатор е маломощен трансформатор със
специална констпукция. Неговото свързване е дадено на фиг. 5.11. Пър-
Фиг. 5.11
вичната му намотка се включва последователно в линията, чиито ток
трябва да се измери, а към вторичната му намотка се свързва амперметър.
Последователно с амперметъра мсгат да се свържат токовите вергги и на
други измервателни уреди (ватметри, електромери и др.). За безопасност
на обслужващия персонал при линии за високо напрежение една точка от
вторичната вгрига се заземява.
52
Токовите измервателни трансформатори работят в режим, близък до
режима на късо съединение, тъй като вторичните им намотки са свързани
към измервателни уреди с много малко съпротнвление.В такъв режим магнит-
ният поток на трансформатора е много малък. Съответно много малък е и
токът, необходим за неговото създаване. Затова в равенството Л\*'1=Л\«ю—
-N& величината Л\/10 може да се пренебрегнат и ще се получи
(5.(7)	^ = -Vz2,
или
‘t-
При досега разгледаните трансформатори първичният ток зависи от
вторичния. При токовите измервателни трансформатори обаче първичният
ток 1у е независим, тъй като това е токът в линията, който се определи от
включените към нея консуматори. Обикновено той е много ио-голям от вто-
ричния ток i2 и затова броят на навивките на първичната намотка А\ е
много по-малък от броя на навивките на вторичната намотка W2.
Ако през време на работа на трансформатора се прекъсне вторичната
верига, т. е. (2=0, а първичният ток не се измени, се получава ^г1=Л/1110
и целият първичен ток става намагнитващ. Магнитният поток се увеличава
многократно и във вторичната намотка се индуцира иапрежение с големи
стойности, конто могат да бъдат опасни за човешкия живот. Увеличаването
на магнитния поток предизвиква загряване на магнитопровода на трансфор-
матора, което в много случаи може да се окаже фатално за него. Затова
вторичната верига на работещ токов трансформатор нигога не трябва да се
прекъсва.
Разновидност на токовите измервателни трансформатори са така наре-
чените измервателни клещи. Те представляват токов трансформатор, чиито
Фиг. 5.12
магнитопровод се отваря и обхваща проводника, в който се измерва токът
(фиг. 5.12). Постоянно включеният към вторичната намотка на трансформа-
тора амперметър отчита тока.
5.8.	ТРАНСФОРМАТОРИ ЗА ДЪГОВА ЗАВАРКА
Дъговата заварка се осъществява от топлината. отделена при гореието на електрическа
дъга между частите за заваряване и метален електрод, който постепенно се стапя в процеса
на заваряването. Горенето на дъгата се поддържа прн иапрежение 16—20 V, докато токът в
някои случаи достига до няколкостотнн ампера.
53
Когато дъговата заварка се осъщеетвява с променлив ток, се използуват специални
трансформатори. Те се захранват от мрежата за ннско напрежение. Затова тяхиото първично
напрежение е 220 или 380 V. На празен ход вторичното им напрежение е 50—70 V.
Дъговата заварка се извършва по следния иачин. Единият, извод на вторичната намотка
се свързва със заваривания метален (железен) предмет, а другият—с-електрода (фиг. 5.13).
Електродът се допира за кратко време до предмета, при което се получава късо съединенне
Фиг. 5.13
и във веригата протича много голям ток. При отдалечаването на електрода възииква елек-
трическа дъга, която се поддържа чрез запазване на известно разстояние между предмета и
електрода.
За ограничаване и регулиране на вторичния ток последователно във веригата се включ-
ва бобина с феромагнитен магнитопровод с въздушна междина. Токът се регулира посред-
ством изменение иа въздушиата междина с поДвижната част на ядрото.
ЗАДАЧИ И КОНТРОЛНИ ВЪПРОСИ
1.	Какво ще се получи, ако към първичната намотка на трансформатора вместо про-
менливо се подаде постоянно напрежение ?
2.	При празен ход на трансформатор е измерено вторично напрежение 24 V. Какъв
е коефициентът на трансформация, ако първичното напрежение е 220 V? Отг. 9,17.
3.	Как се измерват загубите в стомаиения магнитопровод и в намотките иа трансфор-
матора ?
4.	Какъв е коефициентът иа полезно действие на трансформатор, който при вторично
напрежение 220 V и вторичен ток 120 А има загуби 1800 W, ако факторът на мощността на
консуматора е cos %=0,8? Ще се изменят ли загубите в трансформатора, ако при същия
вторичен ток факторът на мощността на консуматора е cos ср2—0,1 ? Какъв става тогава
коефициентът на полезно действие ? Отг. 0,92; 0,59,
5.	Какво трябва да се има предвнд при използуването на токов измервателен транс-
форматор ?
54
ГЛАВА ШЕСТА
АСИНХРОННИ МАШИНИ
6.1.	ОБЩИ СВЕДЕНИЯ ЗА ЕЛЕКТРИЧЕСКИТЕ МАШИНИ
Обикновено под електрически машини се разбират устройствата, конто
преобразуват механична енергия в електрическа или електрическа енергия
в механична. Когато машината извършва първото преобразуване, тя се на-
рича генератор, а при второто — двигател. Към електрическите машини се
о^насят синхронните и асинхронните машини, машините за постоянен ток и
колекторните машини за променлив ток.
Всички електрически машини са обратими, т. е. една и съща машина
може да работи като генератор и като двигател.
Работният й режим завися от подадената към нея енергия от външен енер-
гиен източник. Ако към машината се подава механична енергия, тя работи
като генератор, а ако се подава електрическа енергия — като двигател.
Всеки генератор или двигател има две основни части: едната непод-
вижна, наречена статор, а другата подвижна, наречена ротор.
При електрическите машини с въртящи се части скоростта на вьртене
по-често се определи не чрез ъгловата скорост, чиято единица в СИ е
s—1 (rad/s), а чрез броя на оборотите за единица време. Така получената еди-
ница за въртеливото движение се нарича честота на въртене. Честотата на
въртене се измерва с броя на оборотите за една секунда (tr/s) или за една
минута (tr/min).
Конструктивно всяка електрическа машина е оразмерена за определена
мошност, която се нарича номинална мощност. На табелката на машината
се посочва таза мощност. За генераторите се дава електрическата мощност.
Когато генераторът е за променлив ток, посочва се пълната мощност. За
електрическите двигатели се дава механичната мощност, която те развиват
на своя вал.
Електрическата машина работи с номиналната си мощност при опреде-
лени стойности на величините, конто характеризират режима й. Тези стой-
ности се наричат номинални и също се посочват на табелката на машината.
За генераторите те са: номинално напрежение, номинален ток, номинален
възбудителен ток, номинална честота на въртене, коефициент на полезно
действие при номинално натоварване и т. н., а за двигателите: номинален
въртящ момент, номинална честота на въртене, номинална стойност на за-
хранващото напрежение, номинален ток, кратност на максималния момент
към номиналння, кратност на пусковая въртящ момент към номиналния,
кратност на пусковая ток към номиналная, коефициент на полезно действие
при номинално натоварване. Ако двигателят е за променлив ток, се посочва
и факторът на мощността cos ср при номинално натоварване.
55
Според конструктивного си изпълнение всички електрически машини с
въртящи се части (асинхронни, синхронии, колекторни) се делят на следните
групп :
1.	Открити машини — без специални защитни приспособления за пред-
пазване от попадане в машината на външни предмети, прах и влага.
2.	Защитени машини — със специални щитове с малки отвори или мрежи,
конто не позволяват в машината да попадат малки предмети.
3.	Защитени от дъжд и капки машини — със специални защитни ко-
зирки, конто прикриват отворите в канаците и преграждат пътя на падащи
отгоре капки.
4.	Закригпи машини — затворени от всички страни достатъчно плътно, но
не и херметически. Тези машини не са защитени от проникването на въздух,
газове или прах.
5.	Взривобезопасни машини — осигуряват безопасност при използч ването
им във взривоопасни помещения.
6.	Херметически затворени машини — вътрешността на машината е за-
творена херметически чрез специални уплътненпя.
6.2.	ПОЛ УЧ АВАНЕ НА ВЪРТЯЩО СЕ МАГНИТНО ПОЛЕ
Да разгледаме магнитното поле около една плоска бобина. За точкнте
по оста на бобината магнитната индукция е перпендикулярна на равпината
на бобината. Ако през бобината проткча променлгв ток, около нея се полу-
чава променливо магнитно поле. За споменатите точки векторът на магнит-
ната индукция запазва направлението си, но променя своята големииа и по-
сока. Такова магнитно поле се нарича пулсиращо.
Ако един постоянен магнит се върти около напречна ос, която минава
през центъра му, се получава въртяшо се магнитно поле. Такова е основного
магнитно поле в разгледания от нас генератор.
Въртящо се магнитно поле се получава и от трифазна система про-
менливи токове, какъвто е случаят при трифазните машини за промен-
лив ток.
Затова ще видим как е разположена трифазната намотка в електрическпте
машини и какво е създаденото от нея магнитно поле.
По вътрешната повърхност иа статора, който представлява кух стоманен
цилнндър, направен от листова електротехничсска стомана, са положени три
намотки, чиито оси са изместени една спрямо друга на ъгъл 120° (фгг. 6.1).
За нагледност на чертежите всяка намотка е изобразена с по една навивка,
въпреки че броят на навпвките е голям. С буквите А, В ч С сз означени
началата на намотките, а с буквите X, Y и Z — техните крашца. Намотките
са свързани в звезда.
Когато изводите А, В ч С се включат към трифазна мрежа, в трите на-
мотки протича симетрична трифазна система промеиливи токове. Всяка на-
мотка създава свое пулсиращо магнитно поле, чиято ос е перпендикулярна
на равнината на съответната бобина. На фиг. 6.1 б са начертани векторите
на магнитните индукции Ва. Вц и Вс на трите пулсиращи магнитни полета
в точката, която е център на бобините. Посоките на векторите на магнитната
индукция са в съответствие със следните посоки на токовете в проводииците
56
на трифазната намотка; в началата Д, В и С токовете протичат от чертежа
към нас, а в краищата X, Y и Z— от нас към чертежа.
Във вьтрешността на трите бобнни се създава магнитно поле, което е
резултат от наслагването на трите пулсиращи магнитни полета, т. е. резултат
от съвместното намагнитващо действие на токовете в трите бобини.
За да се определи кар-
та пата на резултатното маг-
нитно поле, трябва да се на-
мери токовото разпределе-
ние във времето в провод-
ницйте на трифазната на-
мотка.
На фиг. 6.1 в е предста-
вено изменението на токове-
ге във времето на симетрич-
на трифазна система. При-
ет е начален момент/ = 0, ко-
гато токът в първа фаза 1д пре-
минава през нула. Токът във
фаза В е отрицателен, а
вт.в фаза С — положителен.
Следователно в този момент
няма ток в проводниците А
и X, в проводниците В и
Z токьт протича от нас към
чертежа, а в проводниците С
и Y—от чертежа към нас
(фиг. 6.2а). При това раз-
Фиг. 6.1
пределение на токовете по
нравилото на свптите пръсти
на дясната ръка
магнитните линии са насочени отделу нагоре, т. е. вдол-
ната част на вьтрешността на статора имаме северен полюс, а в горната
част — южен.
В момента	4) токът във фаза А е положителен, а вьв фазите
В и С отрицателен. Следователно в проводниците A, Y и Z токовете са от
Фиг. 6.2
чертежа към нас, а в проводниците В, С н X—от нас към чертежа (фиг. 6.26).
Магнитното поле се е завъртяло на ъгъл 90° по посока от фаза А към фаза
В (по посока на въртене на часовниковата стрелка) спрямо първоначалното
си положение.
57
В момента /2	токовете във фази А и В са положителни, а
токът във фаза С е отрицателен. Следователи© в проводниците А, В и Z то-
ковете са от чертежа към нас, а в проводниците С, X и Y—от нас към
чертежа (фиг. 6.2в). Магнитното поле се е завъртяло в същата посока на
още по-голям ъгъл спрямо първоначалното си положение.
а
По такъв начин с течение на времето става непрекъснато и равномерно
изместване на направлението на магнитното поле, което създава трифазната
намотка, т. е. получава се въртящо се магнитно поле.
Да размен им местата на две от фазите, например В и С. Ако разгле-
даме полученото магнитно поле в същите моменти от времето, както преди:
/=0 (щиг. 6.3«), (фиг. 6.36) и t2 (фиг. 6.Зе), забелязваме, че сега маг-
нитното поле се върти в посока, обратна на посоката на въртене на часов-
никовата стрелка.
След един период Т токовете
и магнитното поле ще бъде разположено в пространството както в момента,
разглеждането. Следователно за времето на един период Т
магнитното поле правя
един оборот. Ако токове-
те имат честота f, магнит-
ното поле ще извършва
f оборота за секунда или
60 f оборота за една ми-
на
по-
ще имат същите стойности, както при /=0
който започна
от
фиг. 6.4
едка
p-та част от вътрешната повърхност на
нута, т. е. честотата
въртене на магнитното
ле е «о=6О/, tr/min.
по-
Полученото магнитно
ле е с едка двойка полюси.
Ако искаме да получим въртя-
що се магнитно поле с р двой-
ки полюси, трябва да поста-
вим в каналите на статора р
трифазни намотки, като рей-
ка трифазиа намотка ще' заеме
____. ________ . При поле с одна двойка полюси
началото на всяка следваща фаза е изместено иа ъгъл 2я/3 спрямо началото на предход-
ната фаза. При поле с р двойки полюси началото иа всяка следваща фаза в една трифаз-
на намотка ще бъде изместено върху вътрешната повърхност на статора на ъгъл 2тг/3р
спрямо началото иа предходната фаза.
За време един период иа променливия ток въртящото се магнитно поле ще измине раз-
стоянието, което заема всяка една трифазна намотка, т. е. то ще се завърти на ъгъл 2я/р.
Тогава честотата на въртене на магнитното поле при р двойки полюси е
статора.
58
(6.1)	nu=™L. _1L_.
р mm
На фиг. 6.4 а е представеио принципното разположение на намотките за получаване
на въртящо се магнитно поле с две двойки полюси (р=2). И тук за нагледност всяка страна
на отделна намотка е поставена само в един канал. Началата на първата трифазна намотка
са означенн с Ах, Bt и Сь а краищата—с Xlt и Zv Началата на втората трифазна на-
мотка са означенн с А2, В2 н С2, а краищата — с Х2, У2 н На фиг. 6.4 е дадена кар-
тината на магнитното поле в момента, когато токът в първа фаза е иула. За един период
на про.менливия ток въртящото се магнитно поле извършва половин оборот.
Въртящо се магнитно поле се създава и от двуфазната система токове
1аsintot и iB—lmcos,wt, когато те протичат в две взаимно перпендику-
лярны бобини. Така се получава магнитното поле при пускането на едно-
фазните асинхронни двигатели.
6.3.	УСТРОЙСТВО НА АСИНХРОННИТЕ МАШИНИ
Асинхронните машини са електрически машини за променлив ток, конто
преобразуват електрическата енергия в механична и обратно чрез въртящо
се магнитно поле. Те се използуват предимно като електрически двигатели
и в момента са най-разпространените електрически машини. Това се дължи
на простата им конструкция, лесисто обслужване и голямата сигурност при
работа.
Магнитопроводът на асинхронната машина се състои от два коаксиални
цилиндъра, конто са съставени от изолирани един от друг листове електро-
технкческа стомана. Външннят цилиндър е статорът, а вътрешният—роторът.
На фиг. 6.5 са показани листовете, от конто се правят статор^ .ят и ротор-
ният пакет. Между двата пакета се образува въздушна междина, която дава
Фиг. 6.5
Фиг. 6-6
вьзможност за свободно въртене на ротора. По вътрешната пилиндрична по-
върхност на статорния пакет и по цилиндричната повърхност на роторния
пакет са изрязани. канали, в конто се поставят намотките Листовете на ста-
торния и роторния пакет се щанцоват от ламарина, като одновременно с това
се изрязват със съответната форма и местата, конто образуват каналите
59
Трифазната намотка, която създава въртящото се магнитно поле и се
свързва към трифазната мрежа, се полага в каналите на статора по начина,
разгледан в т. 6.2.
Статорният пакет се поставя в специална чугунена отливка, чрез която
машината се закрепва към фундамента (фиг. 6.6). На фигурата се виждат не-
Фиг. 6.7
активните страни на намотките /, конто се наричат челни съединения. На
чалата и краищата на трите намотки са изведени на таблото 2.
Според начина, по който е изпълнена намотката на ротора, асинхронните
машини биват с кафезен ротор или с навит ротор.
При асинхронните машини с кафезен ротор в каналите на ротора се по-
Рсторен пакет
Ронтактиа	Роторна
пръстени	намотка
Фиг. 6.8
ставят медни проводница, свързани в двата си края накъсо посредством медни
пръстени. На фиг. 6.7 са показани роторната намотка и самият ротор. На-
.мотката наподобява кафез, откъдето идва и наименованието на машината.
За улеснение на изработването в много случаи каналите на ротора се запъл-
ват с разтопена алуминиева сплав, като едновременно се отливат и накъсо
свързващите пръстени. Отливката завършва от едната страна с лопатките на
вентилятор, който охлажда машината.
60
При асинхронните двигатели с навит ротор в каналите на ротора се по-
ставя една трифазна намотка по същия начин както в каналите на статора.
Трифазните намотки се свързват в звезда и свободните им краища се извеж-
дат на три контактни пръстена, конто са изолирани един от друг и от вала
на машината. Към контактните пръстени посредством четки могат да се свърз-
Фиг. 6.9
ват ..ъншни резистори, което позволява да се регулират токовете в роторната
«амолса, а оттам и въртящият момент. На фиг. 6.8 е показан навит ротор.
х^таторът се затваря от двете страни с капаци (фланци), в конто са мон-
тиргми лагерите на вала на двигателя.
г .‘.шното оформление на асинхронните двигатели зависм от условията,
<.р . ..то те работят. Най-често се произвеждат защитени и закрити обдух-
д .янатели (фиг. 6.9).
61
6.4.	ПРИНЦИП НА ДЕЙСТВИЕ НА АСИНХРОННИЯ ДВИГАТЕЛ
Да свържем статорната намотка на един асинхронен двигател към трн-
фазната мрежа. В намотката протича трифазна система нроменливи токове,
която създава въртящо се магнитно поле. Неговата честота на въртене се
определи от броя на двойките полюси на намотката и от честотата на мре-
жовото напрежение (ио = 60f/p). При въртенето на полето магнитните линии
пресичат проводнините на статорната и на роторната намотка. В статорната
намотка се индуцират е.д.н., конто уравновесяват подадените към нея на-
прежения (по същия начин както при трифазните трансформатори). В про-
водниците на роторната намотка също се индуцират е.д.н. Ако тя е свързана
накъсо, протичат сравнително големи токове, а ако роторът е навит, токо-
вете зависят от свързаните към пръстените външни резистори.
Съгласно правилото на Ленц индуцираните токове ще се противопоставят
на причината, която ги поражда — въртенето на магнчтното поле. Като взаимо-
действуват с това поле, те създават въртящ момент, който се стреми да за-
върти ротора в посоката на въртене на магнитното поле. Ако породеният
електромагнттен въртящ момент е по-голям от съпротивителння момент на
вала на асинхронния двигател, роторът запсчва да се върти по посоката на
въртене на полето и постепенно ще увеличава своята честота на въртене.
Обаче роторът не може да достигне честотата, с която се в >рти полето.
Това се доказва със следните разсъждения. Да предположим, че той е до-
стигнал тази честота. Тсгава проводниците на роторната намотка няма да
се пресичат от магнитни линии, в тях няма да се индуцират е.д.н. и няма
да протичат токове. Следователно въртящият момент ще бъде равен на пула.
Върху ротора обаче винаги действува известен съпротивителен момент. Дори
и ако към вала на асинхронния двигател не е съединен производствен меха-
низъм, възниква съпротивителен момент от триенето в лагерите и въздуха.
В резултат на това честотата на въртене на ротора ще започне да намалява.
Тогава проводниците на роторната намотка отново ще запсчнат да пресичат
магнитните линии и ще се породи въртящ момент Роторът ще се върти с
такава честота, при която индуцираните токове ще създават въртящ момент,
равен на съпротивителния. Ако към вала иа двг гателя се съедини произ-
водствен механизъм, съпротивителният момент ще се увеличи. Механичного
равновесие (равенството на въртящия и съпротивителния момент) ще се на-
руши и честотата на въртене ще започне да намалява. Това обаче те доведе
до увелнчаване на относителната скорост—скоростта, с която магнитните
линии пресичат проводниците на ротора. Роторните токове ще се \величават,
ще се увеличава и електрсмагнитният въртящ момент. Честотата на въртене
на ротора ще намалява, докато се получи въртящ момент, който е равен на
съпротивителния, и се възстанови механичного равновесие. Ако съпротиви-
телният момент се увеличи наново, честотата на въртене на ротора ще се
намали, докато пак се възстанови механичного равновесие.
Съпротивителният момент не може да се увеличава безкрайно. Ндва, мо-
мент, когато асинхронният двггател развива своя най-голям въртящ момент,
на който стответствува определена честота на въртене. Ако след това съ-
стояние съпротивителният момент се увеличи още, дв! гателят не е в състоя-
ние да поеме нового увеличение и роторът ще спре да се върти.
От казаното се вижда, че асинхронната машина работи като двигател,
когато честотата на въртене на ротора п е по-малка от честотата на вър-
02
тене на магнитното поле /1(1. Честотата на въртене на магнитното поле се
нарича синхронна честота.
Понеже честотата на въртене на асинхронния двигател се различава
от тази на магнитното поле, машината е наречена асинхронна.
Относителнэта честота на въртене п2, т. е., честотата, с която магнит-
ните линии пресичат проводниците на ротора, е разлика между честотата на
въртене на магнитното поле и честотата на въртене на ротора: п2 = п0—п.
Отношението на относителната честота на въртене п2 към синхронната
честота на въртене (честотата на въртене на магнитното поле) л0 се нарича
хлъзгане и се означава с s. Хлъзгането се дава като число или се изразява
в процент
(6.2)	5 = -^ = "°“"
«о «о
или
(6.2 а)	ъ 100°/о.
«о
Честотата на въртене на ротора може да се определи по следния начин:
(6.3)	л нп(1 ->) _ ——- (I - $).
Честотата на индуцираните е.д.н. в статорните и роторните проводници
от вьртящото се магнитно поле се определи от честотата, с която то пресича
сьответните проводници. Зз статора честотата е
(6.4)	f рп"
’	'60 ’
а за ротора —-
При неподвижен ротор (за п 0) имаме $- 1. При въртене на ротора съ<
синхронна честота \ 0, понеже п пп.
Следователно асинхронната машина работи като двигател при стой-
ности на хлъзгането от 1 до 0.
6.5.	ВЪРТЯЩ МОМЕНТ НА АСИНХРОННИЯ ДВИГАТЕЛ
Въртящият момент на асинхронния двигател се създава от взаимодей-
ствието на токовете в роторната намотка с въртящото се магнитно поле.
Той се определи с формулата
(6.6)	М СмФ /., cos ф2,
в която Сч е постоянна величина, определена от конструктивните параметри
на машината, Ф— магнитният поток,	— фазовата разлика между е.д.н. е.
и гока /2 в роторната намотка.
Роторната намотка има активно и индуктивно съпротивление. Активного
съпротивление R., е честотнонезависимо, докато индуктивного съпротивление
X.,	е право пропорционално на честотата.
6>
В момента на пускането на двигателя роторният ток /2 е най-голям,
защото тогава магнитните линии пресичат с най-голяма скорост проводниците
на роторната намотка и е.д.н. Ег има най-голяма стойност. Съответно най-
голям е и статорният ток /г Връзката между статорния (първичния) ток н
роторния (вторичния) ток е както при трансформаторите. С увеличаване че-
стотата на въртене роторният ток постепенно намалява. При въртене на ро-
тора със синхронна честота той е нула. Обикновено пусковият ток /пуск е
4 до 7 пъти по-голям от номиналния ток /н .
Фазовата разлика ф2 зависи от съотношението между индуктивното
и активного /?2 съпротивление (tgtp2=A’2//?2). Тя е най-голяма в момента на
пускането и постепенно намалява с увеличаване честотата на въртене на
ротора. Съответно cos<p2 има най-малка стойност в момента на пускането и
с ускоряването на ротора постепенно се увеличава.
Затова въртящият момент М зависи по следния начин от хлъзгането s
или честотата на въртене п (фиг. 6.10). Пусковият въртящ момент AfnyCK за
s=l е сравнително малък (токът /2 е голям, но cos<}>2 има малка стойност).
След това въртящият момент се увеличава. При определена стойност на хлъз-
гането, наречена критично хлъзгане sKp, въртящият момент има най-голяма
стойност ТЙшах- По-нататък той започва да намалява и при s=0 (п=п0) става
нула.
Номиналният въртящ момент Ми се избира по-малък от максималния
Almax- Това се правя, за да може асинхронният двигател да понася кратко-
временни претоварвания, без даспре.
Отношението на максималн ия Л4тах към номиналния Мн момент се нарича
коефициент на претоварване —
Y Мшах
AfH
ват. Съпротивителният момент
има стойности от 1,5 до 2,5.
На номиналния въртящ момент М„
съответствуват номинално хлъзгане $н
и номинална честота на въртене п„ .
Асинхронният двигател работи ус-
тойчиво в частта от характеристиката,
която съответствува на стойности на
хлъзгането от 0 до Skp. Тук при уве-
личаванг на съпротивителния момент
скоростта намалява, което води до уве-
личаване на въртящия момент на дви-
гателя и той поема увеличението на
товара. Обратно, частта от характе-
ристиката за стсйнссти на хлъзгането
от Skp до s=l е неустойчива. Ако се
увеличи съпротивителният момент, ско-
ростта и въртящият момент намаля-
а по-голям от двигателния, в резултат
на което двигателят спира.
Обикновено критичного хлъзгане $кр има стойности от 0,16 до 0,25, а
номиналното хлъзгане sH от 0,01 до 0,06. Затова честотата на въртене на ро-
тора на асинхронния двигател е близка до честотата на въртене на въртя-
щото се магнитно поле, т. е. до синхронната честота на въртене.
64
През време на пускането въртящият момент на двигателя трябва да е
по-голям от съпротивителния момент на производствення механизъм Мс - На
фиг. 6.10 е начертана и завнсимостта на момента ЛК на производствен меха-
низъм от хлъзгането и честотата.
При двигателите с навит ротор съпротивлението на роторната верига
може да се регулира Това дава възможност за регхлиране на роторните то-
кове, а оттам и на въртящия момент. Пос-
редством пръстените и четките към ротор-
ните намотки се свързват външни резисто-
ри. Роторните токове намаляват, но съще-
вррменно намалява и фазовата разлика ф2.
Затова се увеличава стойността на cos<J>2. В
резултат за всички стойности на съпротив-
ленията на външните резистори максимал-
ният момент /Итах, който може да развие
двигателят, остава един и същи. На фиг.
6.11 са начертани зависимостите на вър-
тящия момент от хлъзгането [Л4 /($)] за
различии стойности на активного сьпротив-
ление на роторните намотки. С увеличаване
на активного съпротивление се увеличава
стойността на критичного хлъзгане sKP.
Въртящият момент на асинхронния двигател е пропорционален на вто-
рата стелен на захранващото напрежение. Ако напрежението спадне с 10° „
(9,0£/н), най-големият момент, който развива двигателят, спада с 19° ()
(0,81 Мшах)- Ако напрежението спадне с 20° „(0,8 (/„ ), най-големият момент
спада с 36° (0,64A4max). Вижда се, че асинхрснният двигател е много чувстви-
телен към измененията на захранващото напрежение. Намаляване на захран-
ващото напрежение с 20—25 „ може да се окаже фатално за двигателя, тъй
като максималният му момент може да стане по-мальк от номиналния. Ако
двигателят работи с момент, равен или близък до номиналния, има опасност
той да спре. При неподвижен ротор токовете са неколкократно по-големи от
номиналните и ако защитата не изключп двигателя, той ще изгори.
6.6.	ХАРАКТЕРИСТИКИ НА АСИНХРОННИЯ ДВИГАТЕЛ
Механична характеристика на един електрически двигател се нарича за-
висимостта между честотата на въртене и момента, който развива двигателят
в установен режим на работа — п f (М). Тъй като в установен режим на
работа моментът на двигателя М е равен на преодолявания от него съпро-
тивителен момент Л4С(Л4 = Л4С), може да се приеме, че механичната характе-
ристика на двигателя изразява начина, по който се променя честотата на
въртене на двигателя при промяна на натоварването.
На фиг. 6.12а е начертана механичната характеристика на асинхронен
двигател с кафезен ротор. От нея се вижда, че с увеличаване на момента
честотата на въртене намалява малко. Двигателят работи в слабо наклоне-
ната част на характеристиката за стойности на момента от 0 до Л1Н . Понеже
честотата на въртене се измен я малко с натоварването, механичната харак-
теристика се нарича твърда.
Честотата на въртене пв, която се получава при М 0, се нарича честота
на въртене на идеалния празен ход.
На фиг. 6.126 са дадени механичните характеристики на асинхронен дви-
гател с навит ротор. Характеристикнте са нолучени при различии стойности
5. Елекгротехника и електроника.
65
на активните сопротивления на роторната намотка. С увелнчаване на актив-
ното съпротивление наклонът на механичната характеристика става по-голям.
т. е. тя става по-мека.
Работните характеристики на асинхронния двигател представляват зависи-
мостите на коефициента на полезно действие tj, факторът на мощността cos?.
въртящият момент М, статорният ток /1, честотата на въртене п и хлъзгането
от полезната мощност Р.,. Обикновено тези характеристики се чертаят в без-
размерни координата, като споменатите величини се отнасят към техните но-
минглни стойности и се изразяват като числа или се дават в пропенти. Така
ще получим зависимостите
COS<F
М f I РЛ
мп ~	\Р2и) ’
Работайте характеристики на асинхронния двигател са иредставени на
фиг 6.13. С увелнчаване на полезната мощност първичният ток, въртящият
66
момент и хлъзгането се чвеличават, а честотата на въртене намалява Ch
зависимоетите
т- z*(£) и cos? (£
се вижда, че при малък товар асинхронният двигател работи ври лот кое-
фициент на' полезно действие у и малък фактор на мощността cosip. От това
следва, че асинхронният двигател не трябва да работи ненатоварен, понеже
ще влошава фактора на мощността на мрежата, към която е свързан. За-
това не трябва да се използува двигател с по-голяма мощност от необходи-
йата, защото винагп ще има излишни загуби, а и двигателят с по-голяма
мощност е по-скъп.
6.7.	ПУСКАНЕ НА ТРИФАЗНИ АСИНХРОННИ ДВИГАТЕЛИ
В момента на нускан? е желателно двигателят да развива колкото е
възможно по-голям въртящ момент и да има малки пускови токове. Първото
условие се налага, защото в процеса на увеличаване на честотата на вър-
тене двигателят трябва да преодолява не само съпротивителния момент, но
и инерционния момент на ускоряващите се маси. Пусковите токове трябва
да бъдат малки, за да не оказват влияние върху друтите консуматори, свър-
зани към същата мрежа, тъй като се получават големи падове на напреже-
нието в захранващата линия. Обаче от характеристиката Л4~ f(s), дадена на
фиг. 6.10, се вижда, че асинхронният дв1 гател има сравнително малък пусков
въртящ момент. Обратно, токът в момента на пускането е най-голям, понеже
при неподвижен ротор индуцираното в ротора е.д.н. е най-голямо. Това на-
лага да се вземат допълнителни мерки за увеличаване на пусковия въртяш
момент и намаляване на пусковите токове Поставените две задачи се раз-
решават нзпълно задоволително само при двигателите с навит ротор.
1. Пускане на асинхронни двигатели с навит ротор
За намаляване на пусковите токове към ро-
торните намотки чрез четките се включват вън-
шни резистори (фиг. 6.14). Увелкчзването на съ-
противлението на роторната верн а води до нама-
ляване на пусковите токове. Най-голямото съ-
противление на пусковите резистори се подбора
така, че в момента на пускането двигателят да
работи с характеристика с голям пусков въртящ
момент. Това може да се види от фиг. 6.11, на
която са дадени няколко характеристики M--f(s)
за различии съпротивления на роторната вер! га.
С угеличаване на честотата на въртене пусковите
реостати постепенно се изключват. В края на
пускането теса изцяло изключени. Със специално
приспособление пръсгените
се дават накъсо, а четките се повдигат, за да не се износват
67
2. Пускане на асинхронна двигатели с кафезен ротор
При тези двигатели не съществува възможност за регулиране чрез ро-
торната намотка, тъй като тя е вин аги дадена накъсо.
В много случаи асинхронните двигатели с кафезен ротор могат да се
иускат, като се включат направо в мрежата за променлив ток. Това е въз-
можно, когато мощността на захранващата мрежа е голяма в сравнение с
мощността на двигателя, който ще пускаме. Двигателят може да се включи
направо към пълното напрежение на мрежата, ако е 1зпълнено условието
‘(6.7)
liyvn	'-г	. НП
"ЛГ - Рн ’
където Р„п е инсталираната мощност към мрежата.
Когато не е изпълнено горното условие, се прибягва до намаляване на
мусковите токове. Тева може да се осъществи по един от следните начини:
/. Чрез реостати, конто се евързват последователно със статорните на-
мотки. В момента на пускането реостаткте са изцяло включени. С увелича-
ване на честотата на въртене на ротора те постепенно се изключват и в края
на пускането към статорните намотки се подава номиналното напрежение.
2.	Посредством индуктивна елементи, конто в момента на пускането са
свързани последователно сьс статорните намотки. Индуктивните елементи се
наричат още реактори и затова пускането се нарича реакторно. Когато рото-
рът достигне известна честота на въртене, реакторите се изключват и статор-
ните намотки се евързват директно към мрежата за променлив ток.
3.	С помощта на автотрансформатор. В момента на пускане двига-
телят се захранва с понижено напрежение, получено от автотрансформатора.
След като роторът достигне дадена честота на въртене, статорните намотки
се изключват от автотрансфсрматора и се евързват към мрежата за промен-
лив ток. Автотрансформаторът също се изключва.
4.	Пускане звезда-триъгълник. По този начин могат да се пускат дви-
гатели, чиито статорни намотки са оразмерени за номгнално напрежение, равно
на линейното напрежение на захранващата мрежа. Следователно при нормална
работа те са свързани в триъгълник.
В момента на пускането статорните
намотки се включват към мрежата
в евързване звезда, при което се
получава фазово напрежение, равно
на линейного, разделено на ^3. След
като двигателят се ускори до извес-
тна степей, статорните намотки се
превключват към мрежата в евърз-
ване триъгълник и вече се захран-
ват с номгналното си напрежение.
При малки мощности и ръчно
управление превключването звезда-
триъгълник се осъществява със -спе-
циални апарати, наречени контролери.
Те имат три положения: „изключе-
но“, „звезда" и „триъгълник". При големи мощности и автоматизирно пускане
се използуват контактори и релета за време.
На габлото на двигателя са изведени началата и краищата на трите фази
на статорната намотка, конто се означават по следния начин: началата с Ult
V, и Wi, а краищата с 1А, V2 и (фиг. 6.15). На същата фигура е пока-
68
зано и как трябва да се свържат тези изводи, за да се получат звезда и три-
ъгълник. На фиг. 6.16 е дадена схемата за ръчното пускане звезда-триъгълник.
При всички начини за намаляване на пусковите токове на двигателите с.
кафезен ротор кьм статорните намотки се подават по-нкски напрежения от
номиналното. Това води до намаляване на пусковая въртящ момент. В каква
степей се намаляват пусковите токове и докол-
ко пусковият въртящ момент зависи от отноше-
нието на намаленото напрежение в момента на
пускане къ.м номиналното? При пускане звезда-
триъгълник, където напреженията се отнасят 1 фЗ,
'пусковите токове намаляваттри пьти. Пусковият
въртящ момент става също три пъти по-малък.
Двигателите с кафезеи ротор нямат добри
пускови характеристики. Те имат голям пусков
ток и малък пусков въртящ момент.
Характеристиките се подобряват при двр га-
телите със специални конструкции, а именно
двигатели с двойнокафезна роторна намотка и
двигатели с дълбоки роторни канали. При пър-
вата конструкция в ротора има два вида канали,
в конто се пслагат два вида проводници.Такасеоб-
разуват два кафеза в ротора: единият от тънки про-
водницисголямо активной малко индуктивносъп-
ротивление, а другият от дебелы провод ници с мал-
ко активно и голямо индуктивно съпротивление.
Двата кафеза се отнасят различно в процеса на
увеличаване на честотата на въртене, с което се
подобряват пусковите характеристики : пусковите
токове стават по-малки, а пусковият въртящ мо-
мент се увеличава. При втората конструкция
каналите в ротора са тесни, но Дълбоки. В тях се
Фиг. 6.16
поставят медни ленти, съ-
единени накъсо от двете страны с медни пръстени. Тази форма на роторните
проводницы води до намаляване на пусковите токове и увеличаване на пуско-
вая въртящ момент. Двг гателят с два кафеза е предложен от откривателя
на асинхронния двигател М. О. Доливо-Доброволски.
За по-големи мощности асинхронните двигатели с кафезен ротор се
правят двойнокафезни или с дълбоки канали.
6.8.	РЕГУЛИРАНЕ НА ЧЕСТОТАТА НА ВЪРТЕНЕ НА ТРИФАЗНИТЕ
АСИНХРОННИ ДВИГАТЕЛИ
От формула (6.3)

която определи честотата на въртене на асинхронния двигател, се вижда, че
има три начина за нейното регулиране :
69
I.	Чрез честотата /' на захранвашото иапрежение.
2.	Чрез броя на двойките полюси р.
3.	Чрез хлъзгането $.
Първият начин изисква захранващо иапрежение с регулируема чес-
гота. Честотата на мрежата за променлив ток е строго определена. За да
се приложи този начин за регулиране на честотата на въртене на асинхрон-
ная двигател, са необходима специални преобразу вате ли на честота, конто
да преобразуват променливотоковата електрическа енергия с честота 50 Hz
(енергия, вземана от мрежата за променлив ток) в променливотокова електри-
ческа енергия с регулируема честота. Машинните преобразуватели от такъв
тип са сложни и неудобии за пргктиката. Перспективни са полупроводнико-
вите преобразувате,^, но и те не са намерили оше широко разпространение
За да се осыцестви вторият начин на регулиране, в каналите на статора
се полагат няколко или една сложна намотка. Чрез подходяще свързване към
трифазната мрежа може да се получава магнитно поле с различен брой двойки
полюси. При тези двигатели роторът е винаги кафезен. Навит ротор не се
използува, за да не се правят превключвания и в роторната намотка. Изра-
ботват се двускоростни или трискоростни двигатели.
Хлъзгането s може да се изменя посредством резистори, включени към
роторната намотка. Затова този начин е приложим само при двигатели с навит
ротор На фиг. 6.11 и на фиг. 6.12 6 може да се види, че при даден момент
на вала на двигателя могат да се получат различии стойности на хлъзгането
или честотата на въртене. С каква честота се върти роторът на двигателя
зависи не само от включените към роторната намотка съпротивления, но и
от момента на вала на двигателя. При малки момента честотата може да се
изменя в много малки граници. При празен ход на двигателя не може да се
получи регулиране Този начин на регулиране на честотата на въртене се
използува при задвижването на кранови механизми с асинхронни двигатели
с навит ротор
6.9.	ЕДНОФАЗЕН АСИНХРОНЕН ДВИГАТЕЛ
Асинхронните машини мсгат да работят и като еднофазни. В този случай
магнитното поле се създава от еднофазен променлив ток. Затова в статорните
канали на еднофазния асинхронен двигател се поставя една работа намотка,
а роторът е в> наги кафезен.
Променливият ток в статорната намот
ка на еднофазния асинхронен двигател съз-
дава пулсирашо магнитно поле, чиято ос
остава неподвижна в пространство™. Пул-
сирашото магнитно поле индуцира токове в
проводниците на ротора. На фиг. 6.17 за да-
ден момент от времето са показани посо-
ките на статорните токове, картината на
създаденото от тях магнитно поле и посоки-
те на индуцираните в роторните проводници
токове. При неподвижен ротор токоветё в
двете му половинки са еднакви. При вза-
имодействие™ си с пулсиращото магнитно
поле те създават два еднакви въртящи мо-
мента, конто действуват в противоположим
посоки. Поради това резултатният въртящ
момент е равен на нула и роторът остава не-
подвижен.
70
Пулсиращото магнитно поле може да се разглежда като получено от на-
слагването на две въртящи се в противоположни посоки магнитни полета.
Това разглеждане обяснява принципа на действие на еднсфазния асинхронен
двигател. Двете полета се въртят в противоположни посоки с една и сына
синхронна скорост, определена от честотата на статорните токове. Съответните
вектори на магнитната индукция имат еднакви големини, равни на полови-
Фиг. 6.18
нага от амплитудата на магнитната индукция на пулсиращото магнитно поле.
На фиг. 6.18 е пояснено получаването на пулсиращото магнитно поле от двете
въртящи се магнитни полета.
Всяко от въртящите се магнитни полета създава вьртящ момент, който
действува върху ротора на двигателя. На фиг. 6.19 са дадени графично за-
висимостите на двата въртящи момента от хлъзгането. Понеже полетата се
въртят в противоположни посоки, създадените от тях въртящи момента дей-
ствуват в противоположни посоки. Затова, ако първият момент /И1 се приеме
положителен, вторият М2 ще бъде отрицателен. Същото ще важи и за хлъз-
ганията $j и s_, определени спрямо двете въртящи се полета. На сыцата фи-
гура е даден и резултатният въртящ момент/Ир. Когато роторът е неподвижен
(стойност на двете хлъзгания s—1), резултатният момент/Ир е равен на нула
Но ако роторът се завърти от външна сила, ще преобладава моментът на
това от полетата, в чиято посока е завъртян първоначално роторът. По-на-
татък той ще се върти в тази посока самостоятелно и ще достигне скорост.
близка до синхронната
От изложеното е ясно, че пусковнят въртящ момент на еднофазния
асинхронен двигател е равен на нула. За създаване на пусков въртящ мо-
мент се поставя специална намотка, наречена пускова.
71
Пусковата намотка се разполага в каналите на статора по такъв начин,,
че нейното магнитно поле да бъде изместено пространстве но на 90° по от-
ношение на магнитното поле, което създава работната намотка. Освен това
токът в пусковата намотка е дефазиран почти на 90° спрямо тока в работ-
ната намотка. Тогава токовете на двете намотки създават въртящо се маг-
нитно поле, което поражда въртящ момент, достатьчен за пускане на дви-
гателя. За получаване на необходимата фазова разлика, близка до 90°, по-
следователно с пусковата намотка се свързва кондензатор. На фиг. 6.20 е
дадено свързването на двете намотки. Прекъсвачът К във веригата на пус-
ковата намотка изключва тази намотка след пускането на двигателя. Той
обикновено представлява един центробежен контакт, който се отваря, след
като роторът достигне определена четота на въртене.
Место пусковата намотка се оставя да работи като работна намотка,
за което тя се изчислява за продължителен режим на работа. Тогава се по-
лучава двуфазен асинхронен двигател, захранван от мрежа за еднофазен
променлив ток.
Еднофазнпте асинхронни двггатели се правят за сравнително малки мощ-
ности: от няколко десетки вата до няколко киловата. Те имат редина не
достатъци в сравнение с трифазните асинхронни двигатели ; по-малък коефи-
циент на полезно действие, по-мальк фактор на мощността, малък коефи-
циент на претоварване.
С еднофазни асинхронни двигатели се задвижват малки вентилатори и
иомпи, грамофони, магнетофони и др.
Понякога се случва трифазните асинхронни двигатели да останат да ра-
ботят като еднофазни. Това става, когато се прекъсне един от захранващите
проводницп. Тук трябва да разгледаме два случая — когато двигателят е
неподвижен и когато той се върти. В първия случай двигателят няма да се
задвижи, защото еднофазната намотка не създава пусков въртящ момент
При неподвижен двигател токовете във включената намотка ще бъдат големи
и ако двигателят няма подходяща защита, която да го изключи от мрежата,
той ще се загрее до недопустимо висока температура. Изолацията на намот-
ките ще се овъгли и двигателят ще стане негоден за по-нататъшна употреба.
Ако единият захранващ проводник се прекъсне, когато двигателят се
върти, той ще продължи да рабоги като еднофазен. При това положение
двигателят може да работи без опасност от претоварване само при намалена
мощност — около 50—60°/о от номиналната. Двигателят не може да работи
каю еднофазен при мощности, конто са близки до номиналната му, понеже
токът във включената намотка ще нарасне над допустимия. Тя ще се пре-
грее и двигателят ще се повреди.
Работата на трифазния асинхронен двигател като еднофазен е аварийна
и не трябва да се допуска. Обикновено тя води до повреждане на двигателя.
Затова той се снабдява с подходяща защита, която трябва да прекъсне по-
даването на напрежение към неговите намотки при претоварване.
ЗАДАЧИ И КОНТРОЛНИ ВЪПРОСИ
I.	Асинхронен двигател с две двойки полюси има номинална мощиост Рн = 4,5 kW. Бее
товар хлъзгането е Sj=0,02, а при номинално натоварване sH=0,07. Да се определят номи-
налният въртящ момент на двигателя и граииците, в конто се измени честотата на въртене.
ако честотата иа мрежата е /=50 Hz (Р=Л4о>). Отг. 30,82 Nm. 1470 tr/mie, 1395 tr/min.
2.	Трифазеи асинхронен двигател има следпите номинални Дании: Рн=5,6 kW, ля<=
=-1440 tr/min, номииалио напрежение <7ы=380 V, cos •= 0.82, к.п.д. чя=0,87. Да се опре-
делят хлъзгането s„, честотата на роторните гокове /2, иоминалният ток /н и номиналният
въртящ момент Л1Н, ако честотата на мрежата е /=50 Hz и двнгателят е с две двойки
полюси. Отг. 0,04; 2 Hz, 11,93 А, 37,14 Nm.
3-	От какво завнсн въртящият момент на асинхронния двигател ?
4.	Как става пускането на асинхронните двигатели ?
5.	Как ще обясните добрите пускови характеристики на асинхронния двигател с навит
ротор ?
6.	Какви възможности дават асинхронните двигатели за регулиране честотатт на
въртене ?
7.	Защо еднофазният асинхронен двигател ие създава пусков въртящ момент?
8.	Как става пускането иа еднофазннте асинхронни двигатели?
9.	Може ли един трифазен асинхронен двигател да се свържг към еднофазна мрежа?
73
ГЛАВА СЕДМА
МАШИНИ ЗА ПОСТОЯНЕН ТОК
7.1.	ПРИНЦИП НА ДЕЙСТВИЕ И УСТРОЙСТВО НА МАШИНИТЕ
ЗА ПОСТОЯНЕН ТОК
По същество машините за постоянен ток са променливотокови машини
със специална част, наречена колектор, който изправя променливия ток в
постоянен.
В т. 2.2 видяхме, че когато една навивка се върти с постоянна ъглова
скорост в постоянно и равномерно магнитно поле, в навивката се индуцира
е.д.н. със синусоидална форма. Ако краищата на навивката се изведат на
два изолирани пръстена, индуцираното е.д.н. може да бъде подадено към
втншна верига посредством триещи се върху пръстените четки. Въз основа
на описания принцип са построена еднофазните генератори за променлив
гон. конто имат неподвижен индуктор и въртяща се котва.
За да получим машина за пос-
тоянен ток, в чиято външна верига
токът тече само в една посока, тряб-
ва да изправим променливия ток.
За тази цел се използува колекто-
рът. Ток има следния принцип на
действие. Краищата на разглежда-
ната от нас навивка ab—cd се свър-
зват към два медни полупръстена,
конто са изолирани един от друг и
от вала на машината и се въртят
заедно с котвата (фиг. 7.1). Върху
полупръстените, конто образуват
колектора, се трият неподвижните
четки А и В. Четките са свързани
към външната верига. Те са разпо-
ложени така, че полупръстените да
преминават отедната четка към 'Дру-
гата в момента, когатоиндуцираното
е.д.н. преминава през нула.И сега при въртенетона котватав навивката се инду-
цира променливо е.д.н., но всяка от четките се допира винаги към колек-
торен полупръстен, свързан с проводник, който се намира под даден полюс.
Така четката А винаги е свързана с проводника, разположен под северния
полюс, а четката В — с проводник, разположен под южния полюс. Следо-
вателно във външната верига токът ще тече в една посока—в разглежда-
74
ния от нас случай от четката Л към четката В. По такъв начин става из-
правяне на променливия ток, който се индуцира в навивката.
Действу в ашото е.д.н. във външната верига и токът в нея са дадени на
фиг. 7.2. Те представляват полувълни от синусоиди.
За да се намалят пулсациите на е.д.н. и тока, в котвата се поставят
голям брой навивки. Всяка навивка се извежда па две пластики на колек
тора. Във външната верига действува сума) ното
е.д.н., което има почти постоянна стойнос
На фиг. 7.3 е показана машина за пос-	/\
тоянен ток в разглобен вид. Нейното у цюи	/—-А />~^\
ство е следното. Статорът представлява i н>ма //
нен цилиндър /, на чиято вътрешна поп рхни -----------------**------•-
на са закрепени главните полюси 2. Вър\\ in,'.
има поставени бобини, конто представлява г виз-	Фш 7.2
будптелните намотки на машината. Между глав
ните полюси се намират до пъл ни тел ни те полюси 3, върху конто съ-
що има намотки. Предназначението на допълнителните полюси се
разглежда в т. 7.4. Котвата на машината 7, която в случая е ро-
торът, се прави от отделни листове електротехническа стомана и има ци-
линдрична форма. В нея са изрязани канали, в конто се разполагаг навив-
Фиг. 7.3
ките на котвената намотка. Навивките са изведени на пластините на
колектора 8. За охлаждане на машината на ротора е поставен вентилаторът
.9. Към стоманення цилиндър на статора се закренват фланците 4. Те държат
лагерите 5, в конто се върти валът на котвата 6. Четките се поставят в
специалния четкодържател 10, закрепен към единия от фланците.
Стоманеният цилиндър на статора е не само основна механична част на
75
конструкцията на машината, но и магнитопровод. Понеже магнитният поток
на полюсите е постоянен във времето, цилиндърът се прави от плътен ма-
териал— при големите машини от лята стомана, а при малките—-от заварен
дебел стоманен лист или от тръба.
При малки машини главните полюси са от кована мека стомана, а при
големи машини — от листов материал. На фиг. 7.4 е показан един главен
Фиг. 7.4
Фиг. 7.5
полюс и закрепването му към стоманения цплиндър на статора. Полюсы
се състои от ядрото /, което завършва с полюсния накрайник 3, предна-
значен за по-правилното разпределение на магнитната индукция под полюса.
Полюсният накрайник служи и за по-Добро закрепване на бобината на въз-
будителната намотка 2.
Колекторът, чийто разрез е даден на фиг. 7.5, представлява цилиндър,
изготвен от Единообразии пластини 1 от твърда колекторна мед, изолирани
една от друга с миканит (слюда, слепена с лак). Пластините на колектора
са задържани посредством шайбите 2. Колекторът се поставя на вала на
машината. Към цилиндричната- повърхност на ко-
Г1 in	лектора се трият графитни или медно-графитни
JLL1.	четки. Те се поставят в четкодьржателя и под
действие™ на пружини се притискат кьм колек-
—и_---- г —...	тора.
,	Броят на глав ните полюси може да бъде
различен. За всяка двойка полюси има две
четки, конто извеждат индуцираното е.д.н. На
Фиг- 7.3 е показана машина с две двойки полюси.
Чрез колекторните пластини навивките на, кот-
вената намотка са свързани последователно. На
Фиг. 7.6	фиг. 7.6 е показано това свързване само между
две навивки, като за по-голяма нагледност по-
люсите, навивките и колекторните пластини са дадени в разгърнат вид.
Четките трябва да се допират към онези колекторни пластини, към конто
се евързват проводници, чието индуцирано е.д.н. преминава през нула. То-
ва се осъществява, когато проводникът преминава от елиния полюс към
другия. Местата, където индуцираното е.д.н. преминава през нула, като
76
сменя посоката си, се наричат неутрални течки. Те определят така нарече-
ната физична неутрална линия на машината. Затова се казва, че чет-
ките трябва да се намират на неутралната линия, т. е. да се допират към
колекторните пластини, на конто са изведени проводници, премии аващи
през физичната неутрална линия.
7.2.	ЕЛЕКТРОДВИЖЕЩО ИАПРЕЖЕНИЕ НА КОТВАТА
Четките разделят котвената намотка на известен брой паралелни клонове.
Например, ако машината е с една двойка полюси, т. е. има две четки, те
разделят котвената намотка на два паралелни клона.
Когато котвата се върти, в нейните навивки се индуцират електродви-
жещи напрежения. Е.д.н. на котвата (е.д.н., което се получава на изводите
на четките) е равно на сумата от е.д.н. на отделяйте навивки на всеки
паралелен клон на намотката.
Колкото е по-голям магнитният поток в машината и колкото е по-голяма
скоростта, с която проводниците на котвената намотка пресичат магнитните
линии, толкова е по-голямо индуцираното е.д.н. в котвата. Затова то се
определи с фермулата
(7.1)	Е=СеФп,
в която Се е постоянна величина за дадена машина, Ф— магнитният поток
на един полюс, п — честотата на въртене на котвата.
В двигателей режим е.д.н. на котвата се противопоставя на подаденото
външно иапрежение и затова се наричат противо-е.д.н.
Е.д.н. на котвата може да се регулира или чрез изменение на магнитния
поток, или чрез изменение на честотата на въртене.
7.3.	ЕЛЕКТОМАГНИТЕН ВЪРТЯЩ МОМЕНТ
Токът в котвената намотка взаимодействуй а с магнитното поле на ма-
шината, при което се създава въртящ момент. Проводниците на котвената
намотка са перпендикулярни на магнитните линии. Понеже силата на
взаимодействие между магнитното поле и тока при разглеждания случай е
пропорционална на произведение™ на магнитната индукция и тока, за
въртящия момент се получава фэрмулата
(7-2)	/И=СМФ/К,
в която См е постоянна величина за дадена машина, /к — токът на котвата.
Следователно въртящият момент на машината за постоянен ток е про-
порционален на произведение™ на магнитния поток и тока на котвата. При
генератсрен режим този момент е съпротивителен и се противопоставя на
движение™ на котвата, а при двигателей режим осигурява въртенето й.
При двигателей режим машината получава постоянен ток от външен
з’точпик. Колекторът превръща този постоянен ток в променлив, който про-
ткча в проводнщите на котвата. Смяната на посоката на тока в даден про-
водник на котвената намотка се извършва, когато провоДникът напуска
единия полюс и навлиза под другия полюс, т. е. когато той преминава
трез неугралната линия. Това е необходимо, за да се запази една и съща
юсоката на силата на взаимодействие между тока в проводника и магнит-
•пт? поле на машината.
77
7.4.	РЕАКЦИЯ НА КОТВАТА. КОМУТАЦИЯ
Когато машината за постоянен ток
водниците на котвената намотка не протича
създава само от тока във възбудителните
6
Фиг. 7.7
работи на празен ход, т. е. в про-
ток, магнитното поле в нея се
намотки на глав ните полюси.
При натоварване на ма-
шината токът, който протича
в проводниците на котвата,
създава свое собствено маг-
нитно ’поле. Магнитното поле
на котвата се наслагва към
магнитното поле на главните
полюси. Затова магнитният
поток на машината, който
определи нейния режим на ра-
бота, е резултатният магнитен
поток, получен от сумирането
на магнитните потоци на глав-
ните полюси и котвата.
Влиянието на магнитното
поле на котвата върху маг
нитното поле на машината се
нарича реакция на котвата.
Ще разгледаме накраткодо какво
довежда реакцията на котвата
На фиг. 1.1а е показано
магнитното поле, което се по-
лучава от главните полюси. Тук
физичната неутрална линия
съвпада с .геометричната, която
е симетралата между два по-
люса.
На фиг. 7.7бе дадено маг-
нитното поле, възбудено от то
ковете в котвените проводници
Понеже посоката на токовете в
.проводниците между четките не
се изменя, мггнитното полена
вьртягцата се котва е непод-
вижно спрямо четките и глав-
ните полюси. Котвената намот-
ка представлява соленоид, чия-
то ос съвпада с геометричната
неутрална линия.
Резултатното магнитно по-
ле на машината се получава
от наслагването на магнитните
полета на главните полюси и
котвата. То е изобразено на
фиг. 7.7 в. От фигурата се виж-
да, че разпределението на маг-
нитната индукция под полю-
сите става несиметрично спрямо
78
тяхната ос. На фигуратае посочено в каква посока се върти котвата в ге-
нераторен режим (стрелката с буквата Лив двигателей режим (стрелката
с буквата Д) при дадените посоки на магнитните линии и котвените то-
кове. В резултат на деформвцията на магнитното поле физичната неут-
рална линия вече не съвпада с геометричната. Ъгълът, на който се измества
физичната неутрална линия, зависи от натоварването на машината, поне-
же то определи реакцията на котвата.
При въртенето на котвата става превключване на навивките на котве-
ната намотка от един паралелен клон в друг. При това навивката, която
преминава от един паралелен клон в друг, е дадена накъсо от съответ-
ната четка. Също така се изменят големпната и посоката на тока в тази
навивка.
Всички явления, конто са свързани с изменението на тока в дадената
накъсо от четките навивка, се наричат комутация. Добрата комутация трябва
да премине без искрене на колектора. Лошата комутация е свързана с ис-
крене, което при продължителна работа поврежда колектора и самата машина
Пскренето под четките се дължи на лошо прилягане на четките към
колектора. трептене на четките, неравномерна повърхност или вибрации на
колектора, повишаване на напрежението между съседните колекторни пла
стини и др. В частей случай искренето може да бъде
дуциране на е.д.н. на самоиндукция в навивките на
нето на котвата навивките от нейната намотка
преминават от един паралелен клон в Друг. Това
става когато колекторните пластини, на контое
изведена навивката, преминават под четката итя
дава навивката накъсо- На фиг. 7.8 са показани
гри последователи и положения на движещите се
котвени навивки и колекторни пластини спрямо
неподвижната четка. На фигурата комутираната в
момента навивка В (тази, която преминава от един
паралелен клон на котвената намотка в друг)
е начертана с по-плътна линия. За сравнително
малък интервал от време, необходим за премина-
ване на четката от една колекторна пластина вър-
ху друга, токът в навивката трябва да смени сво-
ята посока. За този интервал от време навив-
ката е дадена накъсо от четката. Изменението на
-ока поражда в навивката е.д.н. на самоиндукция.
Тя може да предизвика искрене между четката и
колекторнага пластина при прекьсването на то-
ка, когато пластината напуска четката.
Комутацкята ще се подобри, ако по някакъв
начин се компенсира е.д.н. на самоиндукция в на-
вивката, която се комутира. За тази цел се изпол-
зуват допълнителни полюси. Те се поставят меж-
прецизвикано от ин-
кот ват а При вкрте-
Фиг 7.8
ду главните полюси на линията на геометр! чната неу трала (фиг. 7.9). Въз-
будителната намотка на допълнителните полюси се свързва винаги пос-
ледователно с котвената намотка. Тогава магнитното поле, възбудено
от допълнителните полюси, е пропорционално на котвения ток и автома-
тично ще компенсира е.д.н. на самоиндукция в навивката, която се кому-
тира. Допълнн гелнпте полюси освен това компенснрат реакцнята на кот-
вата в зоната па неутралната линия.
Реакцнята на котвата не е полезно явление. Затова при големите ма-
ИЧ1Н11 за постоянен ток се вземат мерки за нейното компенсиране не само
Фиг. 7.9
в зоната на неутралната линия, а поця-
лата повърхнина на котвата. Това се
постига със специална компенсационна
намотка. Нейните проводници се пола-
гат в канали. изрязани в полюсните на-
крайнсци. Компенсацией пата и котвена-
та намотка се свързват последователно,
но токовете в компенсанионната намот-
ка са противоположи и по посока на то-
ковете в котвената намотка. Тогава при
всякакъв товар на машината се получава
компенсация на реакцгята на котвата.
7.5.	ГЕНЕРАТОРИ ЗА ПОСТОЯНЕН ТОК
Работниге характеристики на машините за постоянен ток до голяма
стелен зависят от начина на свързване на възбудителната с котвената
намотка.
Според начина на възбуждането генераторпте за постоянен ток се делят
на генераторп с независимо възбуждане и генератори със самовъзбуждане.
Фиг. 7.Ш
1. Генератори с независимо възбуждане
При тях възбудителната и котвената намотка обра-
зуват две независим!! вериги. На фиг. 7.10 е дадена
схемата на генератора На схемите котвата на маши-
ните за постоянен ток се нзобразява с една окръж-
ност, към която се поставят две четки. В окръжност-
та се поставя буква G ‘.генератор) или буква М
двигател . Възбудителната намотка ВН е свтрзанэ
към външен източник на постоянен ток. Реостатът 7?р
служи за регулиране на възбудителния то! . Мощността,
която се изразходва във възбудителната верига, е 14-3° 0
от мощността на генератора.
С независимо възбуждане се правят генератори
за много ниско иапрежение (4—12 V), за високи на-
прежения (над 500 V), машини с голяма мощност, при
конто напрежението трябва да се регулира в ши-
роки граници, и др.
*0
2. Генератори със самовъзбуждане
В зависимост от начина на свързване на възбудителната намотка с
котвената те се делят на генератори с паралелно възбуждане, генератори
с последователно възбуждане и генератори със смесено възбуждане.
При генераторите с паралелно възбхждане възбудителната намотка ВН
е свързана към изводите на котвата (фиг. 7 111. Възбудителният ток се
определи от напрежението на изводите на котвата и съпротивлението на
възбудителната верига. Токът на котвата е равен на сумата от токовете на
външната и възбудителната верига (/к = /+/в). Обикновено възбудителният
ток е 2—3% от номиналния ток на генератора. Възбудителната намотка
се прави от тънък проводник и има голям брой навивки.
Генераторите с паралелно възбуждане са широко разпространени, по-
неже при тях не е необходим друг източник на постоянен ток и напреже-
нието им се влияе от товара слабо.
При генераторите с последователно възбуждане възбудителната и кот-
вената намотка са евързаии последователно (фиг. 7.12). Възбудителният
ток се определи от тока във външната верига — /„ = /к = /. Възбудител-
ната намотка се изработва от сравнително дебел проводник и/има малък
брой навивки. Генератори с последователно възбуждане не се използуват,
тъй като тяхното напрежение зависи от товара.
Генераторите със смесено възбуждане имат две възбудителни намоткн —
едната \ВН1\ се свързва паралелно на котвата, а другата {ВН2\ — после-
дователно ^фиг. 7.13>. Обнкновено не по-малко от 70% от магнитния поток
на машината се създава от паралелната намотка.
Характеристики на генераторите за постоянен ток. Характер исте-
ките на генератора описват най-дсбре неговите свойства. Основната велн-
iti Ьлектротскника и елекграника
81
чина, която определи работата м\. е напрежението на изводите U. Харак-
геристиките на генератора изнсняват как зависи напрежението U от вьз-
будителнпя ток /„ и от товар ния ток 7.
1. Характеристика на празен ход
Характеристиката на празен ход представлява зависимостта на е.д.н
на генератора от възбудителния ток при липса на ток във външната верига
и при постоянна честота на въртене, т. е. E-f /« > при /О и « const.
Видьт й е показан на фиг. 7.14. Тя се снема, като възбудителният ток
се увеличава постепенно и се измерва напрежението на изводите на гене-
ратора. След това възбудителният ток се намаля-
ва плавно и отново се измерва същото напреже-
ние. В резултат се получават два клона на ха-
рактеристиката. Пркчината за това са хистерезис-
ните явления в стоманата на машината. Факти-
чески характеристиката на празен ход представ-
лява кривата на намагнитването на стоманата на
генератора (Е СеФи.. При 1К Осе получава из-
вестно е.д.н., което се дължи на остатъчната ин
дукш я.
2. Външна характеристика
Външната характеристика представлява зависимостта на напрежението
на генератора от товарния ток (тока във външната верига, откъдето идва
наименованието й) при постоянна честота на въртене н постоянно съпро-
тивление на възбудителната верига, т. е. U ~f h и п const и RB const
На фиг. 7.15 е дадена външната характеристика на генератор с неза-
висимо възбуждане. С увелнчаване на товарния ток / напрежението. което
се определи от равенството U Е RBI, намалява. Причина за това е падът
на напрежение Rsl в котвата, който расте с увелнчаване на тока.
К2
Външната характеристика на генератора с паралелно възбуждане е
показана на фиг. 7.16 —крива 1. На същата фигура е начертана и външ-
ната характеристика, ако генераторът е с независимо възбуждане — крива 2.
С увеличаване на товарния ток напрежението на генератора с паралелно
възбуждане спада по-бързо от напрежението на генератора с независимо-
възбуждане. Причината е, че при генератор с паралелно възбуждане на-
прежението спада не само поради пада на напрежението в котвата, но и
поради намаляване на възбудителния ток при понижаване на напрежението,
гън като
/?р + /?|
При генератор с паралелно възбуждане товарният ток може да ее уве-
личава до известна стойност, наречена критичен ток /кр, след което маши-
ната започва да се размагнитва и токът / започва да намалява (начерта-
ната с нрекъсната линия част на кривата .
При късо съединение на изводите на генератора вследствие е.д.н.
което се индуцира от магнитния поток на остатъчната индукция, през на-
късо съединената котва протича някакъв ток /кс. Токът /кс обикновено е
по-малък от номиналния ток на генератора /н . Затова режимът на късо
съединение не е опасен за генератора с паралелно възбуждане. Обаче вне-
запното пре.минаване към този режим от нормална работа на генератора
може да повреди колектора поради силното искрене, тъй като критичният
ток /кр е 2—3 пъти по-голям от номиналния.
На фиг. 7.17 е дадена външната характеристика на генератор с после-
дователно възбуждане. При празен ход на изводите на генератора дейст-
вува е.д.н. от остатъчната индукция. С увеличаване на товарния ток. който
е и вьзбудителен, напрежението се увеличава. Това продължава До наси-
щането на стоманата, след което напрежението започва да намалява, тъй
като с увеличаване на товарния гок падът на напрежението във веригата
на котвата също се увеличава.
При генераторите със смесено възбуждане основна възбудителна намотка
Фиг. 7.18
е паралелната, а последователната намогка е допьлнителна п служи да
даде подходящ ход на външната характеристика. Има две възможности за
свързване на възбудителните намотки една спрямо друга : съгласувано свърз-
ване, при което двете намотки създават еднопосочни магнитна полета, и
83
несъгласувано свързване, прн което последователната намотка отслаова маг-
нитното поле, създавано от паралелната намотка На фиг. 7.18-еа дадени
външни характеристики на генератор със смесено възбуждане при различии
•случаи: крива 3 — генератор само с паралелно възбуждане, крива 2 съ-
гласувано свързване на двете намотки, крива 1— съгласувано свързване на
цвете намотки, но действието на последователиата намотка е по-слабо из-
разено, крива 4 — несъгласувано свързване на двете възбудителни намотки.
При съгласувано свързване на двете възбудителни намотки с увели-
чаване на товарная ток се забелязва известно увеличаване на напрежението.
тъй като магнитният поток на генератора се увеличава от действието на
последователиата намотка <последователната намотка действува както при
генератора с последователно възбужданеТ
Несьгласуваното действие на двете възбудителни намотки се използува
при генератори, конто работят с чести къси съединения. Такива са генера-
торите за дъгова заварка. Тук последователната възбудителна намотка раз-
магнитва машината и кьсото съединение, което е нормален режим на ра-
бота, е безопасно за генератора.
7.6.	ДВИГАТЕЛИ ЗА ПОСТОЯНЕН ТОК
Машината за постоянен ток работи като двигател, когато получава
електрическа енергия от външен източник за постоянен ток.
Както генераторите, така и двигателите за постоянен ток биват с не-
зависимо, паралелно, последователно и смесено възбуждане. Тук обаче прак-
тически няма разлика между двигателите с независимо и с паралелно въз-
буждане, тъй като и в двата случая възбудителният ток се определи от
напрежението на външния източник.
В двигателей режим напрежението U, подадено към котвата на маши-
ната, се уравновесява от е.д.н. на котвата и пада на напрежение в кот-
вата --
(7.3)	U=E+RKIK .
В момента на пускане на двигателя, когато роторът е неподвижен,
няма нротиво-е.д.н. и пусковият ток
(7 4)	/ и
е много голям. За ограничаване на този ток последователно във веригата
на котвата се поставя пусков реостат. Най-голямото съпротивление /?пуск на
реостата се подбира така, че пусковият ток
!75) /,,уск
да не надвишава номиналния /н с псвече от 50°,0. Двигателят се пуска със
сравнително голям ток, за да се създаде голям пусков въртящ момент —
Мпуск -СмФ/пуск. По същите съображения, ако двигателят е с паралелно
възбуждане, възбудителната намотка е свързана директив с мрежата за
постоянен ток. Така през тази намотка протича номиналният й ток и тя
възбужда номиналния магнитен поток на двигателя.
84
На фиг. 7.19 е дадена схема за пускане на двигател за постоянен ток
с паралелно възбуждане. В момента на пускане реостатът ЕпуСк трябва да
бъде изцяло включен, а реостатът Rp — изключен. Постепенно с увелича-
ване на скоростта на двигателя реостатът 7?пуск се изключва и в края на
пускането той е изцяло изключен.
Когато в равенството U=E+RKIKce замести Е-С^Фн, се получава израз за
честотата на въртене на двигател за постоянен ток —
(7.6)
U~RKIK
Се Ф
При двигателите с паралелно възбуждане може да
се приеме, че магнитният поток на машината принато-
варването й остава постоянна величина (Ф = const),
особено ако има допълнителнн полюси. Тогава въртя-
щият момомент на двигателя М = См Ф/к е иропоцио-
нален на котвения ток. Като се замести токът
М
%*
във формулата за п, се получава уравнението на механичната характерис-
тика на двигателя за постоянен ток с паралелно вьзбуждане —
(7.7)
с %
СеФ	М-
Механичната характеристика представлява права линия, наклонена към
абсцнсната ос (фиг. 7.20). Отрезът л0 от ординатната ос се нарича честота
на въртене на идеален празен ход. Тя съответствува на идеализираното със-
тояние А4 = 0, защото и при празен ход двигателят трябва да преодолява
момента от триенето в латерите и въздуха. Честотата на въртене на идеален
празен ход е
(7.8)
U
СеФ
"<>
Прн иреминаване от празен ход към номинален товар честотата на вър-
тене на двигателя намалява с 3—5% при двигатели с допълнителнн по-
люси и с 5—10% при двигатели без такива полюси.
Затова наклоны на механичната характеристика към абсцнсната ос е
много малък, т. е. двигателят с паралелно възбуждане има твърда меха-
нична характеристика.
Прн двигателите с последователно възбуждане магнитният поток се
създава от котвения ток. Докато стоманата на машината не е наситена,
може да се приеме, че магнитният поток е пропорционален на създаващня
го ток, т.е. Ф = С\ 1К . Като се замести този израз във формулата (7.2), за
въртящия момент се получава
(7.9)
М = СмФ/к
85
Въртящият момент на двигателя с последователно възбуждане е про-
порционален на квадрата на котвения ток. Това дава възможност двигате-
лят да продолява големи съпротивителни моменти при умерено увеличаване
на котвения ток.
Фиг. 7.20	Фиг. 7.2]	Фиг. 7,22
На фиг. 7.21 е начертана механичната хаоактеристика на двигател с
последователно възбуждане. При малки моменти и празен ход котвеният
ток и магнитният поток намаляват, скоростта се увеличава силно и при
идеален празен ход честотата на въртене ще бъде безкрайност. Големите
скорости са опасни за механичната цялост на двигателя. Затова двигатели
с последователно възбуждане не трябва да се пускат при малки товари и
при празен ход. Също така при тези двигатели не може да се използува
ремъчна предавка. Изключение правят двигателите за много малка мощност,
при конто съпротивителният момент на празен ход е сравнително голям
спрямо номиналния.
Двигателите за постоянен ток с последователно възбуждане имат ха-
рактеристики и свойства, конто са подходящи за транспортни съоръжения.
В никои случаи е необходим двигател, който има ценните качества на
двигателя с последователно възбуждане, като в същото време допуска ра-
бота при празен ход и 'при малки товари. Това се постига при двигателя
със смесено възбуждане. Оснсвната възбудител'на намотка на този тип дви-
гател е последсвателната. Тя създава по-голямата част от магнитния поток.
Паралелната намотка е включена винагн съгласувано, така че нейният
магнитен поток Фш се събира с потока на последователната намотка Фс
Тогава честотата на въртене се определи от израза
(7.10)
<7 — 'к
^Се(фс + ФШ) 
Честотата на въртене на
на паралелната намотка — -
идеален празен ход зависи
само от потока Ф,„
U
(7.11)
по ~~ г л
ее ш
Механичната характеристика на двигателя със смесено възбуждане (фиг.
7.22) е подобна на тази на двигателя с последователно възбуждане, самоче
честотата на въртене при /И = 0 е п0 .
Я6
7.7.	РЕГУЛИРАНЕ НА ЧЕСТОТАТА НА ВЪРТЕНЕ
НА ДВИГАТЕЛИТЕ ЗА ПОСТОЯНЕН ТОК
От формула (7.6) за честотата на въртене на двигателите за пос-
тоянен ток
U-R* R
П
С ф
се вижда, че има три възможности за регулиране честотата на въртене .
'' Г Чрез изменение на напрежението
2	Чрез изменение на съпротивлението на веригата на котвата.
3	. Чрез изменение на магнитния поток.
В сбикновени условия, където напрежението на мрежата е постоянна
величина, първият начин не се използува. Той е намерил приложение в си-
стемата генератор—двггател, която ще разгледаме на последно място.
Регулиране на честотата на въртене чрез изменение на съпротивле-
нието на котвената верига. Най-често пусковият реостат RnycK, включен във
веригата на котвата (на фиг. 7.19 това е показано за двигател с паралел-
но възбуждане), не се използува и за регулиране, защото е изчислен за
кратковременен режим на работа — само за пусковия период. Регулиращият
реостат /?д , конто се включва във веригата на котвата за регулиране на
честотата на въртене, се изчислява за продължителен режим на работа,
понеже може да се работи неограничено дълго време при дадена честота на
въртене.
Когато съпротивлението на котвената верига стане R3 + R* , изразът
за честотата на въртене се видоизмени така:
п
(7.12)
(«А +	) 'к
СеФ
От (7.12) се вижда, че при дадено натоварване на двигателя, на което
съответствува определен котвен ток /к , с увеличаване на съпротивлението
Ra се получава по-малка честота на въртене. Следователно честотата на
въртене може да се намалява чрез реостата Ra . Обаче честотата на вър-
тене на идеалния празен ход не зависи от съпротивлението /?д .
Разглежданият начин за регулиране на честотата на въртене на дви-
гателите за постоянен ток не е икономичен, защото регулиращият еле-
мгнт е включен във веригата на котвата, където токът е голям. Затова той
се прилага при двигатели с малка мощност.
Регулиране на честотата на въртене чрез изменение на магнитния поток
За тази цел при двигателите с паралелно възбуждане служи реостатът Rp ,
поставен във веригата на възбудителната намотка (фиг. 7.19). Магнитният
поток има номинална стойност, когато към възбудителната намотка е по-
дадено номиналното напрежение. Това се получава при изключен реостат/?р .
С увеличаване на съпротивлението на възбудителната верига токът и маг-
нитният поток намаляват, а честотата на въртене се увеличава. Колкото
no-малък става магнитният поток, толкова по-голяма става честотата на
въртене. Най-голямата честота на въртене е ограничена от влошаването
на комутацията. Обикновено чрез изменение на магнитния поток може да
се получи регулиране на честотата на въртене в обхват 2:1.
Система генератор—двигател. Напрежението, което се подава към верн
гага на котвата, може да се регулира, ако двигателят се захранва със само-
87
стоятелен източник. Така получената система за регулиране на честотата на
въртене, която се състои от генератор и двигател, е наречена система гене-
ратор—двигател. Известна е още под найменованието Леонардова трупа.
Възбудителната намотка на двигателя се захранва от отделен източник —
генератор. В системата генератор. В системата генератор—двигател се из-
Фш. 7.23
ползува регулиране на честотата на въртене и
чрез изменение на магнитния поток, което раз-
ширява обхвата на регулиране. Всъвременннте
системи генератор—двггател генераторитеза по-
стоянен ток се заменят с регулируеми токоизпра-
вители. Понеже напрежението на котвата и маг-
нитният поток на двигателя могат да се нама-
ляват спрямо техните номинални стойности UK и
Фн по-малките скорости се получавдт чрез изме-
нението на напрежението U при Ф = ФН, а по-го-
лемите чрез изменение на Ф при £/=(/„.
На фиг. 7.23 са ноказани механичннте характе-
ристики при двата начина на регулиране.
Системата генератор—двигател позволява
плавно и нкономично регулиране на честотата на
въртене на двигателите за постоянен ток в мно-
го широки граници, например 1 : 10, 1 :30 и по-
вече.
Реверсирането на двигателите за постоянен ток, т. е. смяната на посо-
ката на въртене, става посредством сменяне посоката на котвения ток.
Двигателите за постоянен ток имат много добрн регулационни харак-
теристики. При тях може да се постигне икономично и плавно регулиране
на честотата на въртене в много широки граници. Съгцо така те могат да
се пускат плавно и с голям въртящ момент. Тези двигатели имат редица
предимства в сравнение с двигателите за променлив ток (асинхронни и
синхронии), но са по-сложни и по-скъпи и изискват специални грижи, за
да се постигне добра работа на колектора и четките.
7.8.	ПРИЛОЖЕНИЕ НА МАШИНИТЕ ЗА ПОСТОЯНЕН ТОК
Вьпреки че генераторите за постоянен ток в мнсго случаи са изместени
от различии токопреобразуватели, те се прилагат, както следва:
1.	Генератори с независимо възбуждане — за вьзбудителни машини при
синхронии генератори и двигатели, като генератори в системата генератор—
двигател.
2.	Генератори с паралелно възбуждане- -за зареждане на акумулатори,
за захранване на електролизни вани, като генератори в моторнн превозни
средства (автомобили, самолети и др ).
3.	Генератори със смесено възбуждане в случайте, когато е необхо-
дима специэлна външна характеристика например като генератори за
дъгова заварка.
Заради своите пенни качества двигателите за постоянен ток намират
широко приложение:
1.	Двигатели за постоянен ток с последователно възбуждане — в ре-
дица транспорта и средства като тягови двигатели в трамваите, електрока-
рите и електрифицирания железопътен транспорт, в подемни машини, като
стартови двигатели в автомобили и при други двигатели с вътрешно горене.
88
2.	Двигатели сьс смесено възбуждане — за задвижване на електрически
поевозни средства (троленбуси, електрокари) и на съоръжения, конто изис-
кват голям пусков въртящ момент и регулиране на честотата на въртене.
3.	Системата генератор—двигател е незаменима при задвижването на
производстве ни м'еханизми, конто изискват регулиране на честотата на вър-
тене в широки граници. Такива са например редица станове за валцуване
на метали.'
ЗАДАЧИ И КОНТРОЛНИ ВЪПРОСИ
1. Каква роля играят доп ъл ните л ните полюси?
/	2. Зато дви гателят с последователно възбуждане не може да работи п рн празен ход ?
3. Съпротнвлението на котвената намотка на двигател за постоянен ток с последова-
телно възбуждане е RK = 0,2 2, а на възбудителната намотка /?в — 0.09 2. Двигателят е
включен към мр,ежа с иапрежение U = 550 V и в котвената му намотка се индуцира про-
тиво- е.д.н. f;'=521 V. Да се определят токът и мощността. консумнраиа от мрежата, вър-
тящият момент и к. п. д.. ако роторът се върти с честота п -650tr/min и на вала е измерена
мощност 52,3 kW. Отг. 100 А, 55 kW. 768,4 Nm, 0,95.
4- Двигател за постоянен ток с паралелно възбуждане работи в номинален режим
със следните данни: UH- 440V, /н~120 А. пн 960tr/min. Съпротнвлението на котвената
верига е 7?к-=0.152 Да се определи токът на двигателя, ако порадн намаляване иа съпро-
тивителння момент на вала му честотата на въртене е нараснала до п — 980 tr/min. Съ-
протнвлеиието на възбудителната верига е /?в	145 2- При изчисленията да се приеме ф-const.
Отг. 61,33 А
ГЛАВА ОСМА
ЕЛЕКТРОЗАДВИЖВАНЕ. ЕЛЕКТРИЧЕСКИ АПАРАТИ
ЗА УПРАВЛЕНИЕ И ЗАЩИТА. ЕЛЕКТРОСНАБДЯВАНЕ
НА ПРОМИШЛЕНИ ПРЕДПРИЯТИЯ
8.1. ЕЛЕКТРОЗАДВИЖВАНЕ
Сьвременнше производствени машини са сложни устройства, конто из-
вършват определен производствен процес. Във всяка производствена машина
могат да се определят три съществени различии части: машина-двигател,
предавателен механизъм и работна машина.
Първите две части двигателят с неговата система за управление и
предавателният механизъм, са предназначени да задвижат работната машина
Затова те са обединени под едно общо название задвижване.
При съвременното производство машината-двигател почти винаги е
електрически двигател и съответно задвижването се нарича електрозадвиж-
ване.
Главните елементи на електозадвижването са : електрически двигател,
предавателен механизъм и електрическа апаратурв за управление. В пове-
чето случаи съвременното електрозадвижване е автоматизирано, което оси-
гурява висока производителност на производствбните механизми и високо
качество на продукцията. В зависимост от начина на предаване на меха-
ничната енергия към работните машини електрозадвижването се дели на
три основни типа : групово, единично и многодвигателно.
При груповото електрозадвижване електрическият двигател задвижва
грена работай машини посредством система от трансмисии. В съвременните
производствени предприятия групово електрозадвижване почти не се изпол-
зува, тъй като то има редина недостатъни.
При единичного електрозадвижване всяка работна машина се привежда
в движение от отделен електрически двигател. Единичното електрозадвиж-
ване позволява да се подбере най-подходящият електрически двигател по
мошност и механични характеристики, конто да съответствуват на изисква-
нията на работната машина.
При многодвигателното електрозадвижване отделните работай органи
на една сложна машина се привеждат в движение от отделни електрически
двигатели. Това опростява предавателните механизми. дава възможност
за компактен монтаж и по-лесно автоматизиране.
90
8.2. РЕЖИМИ НА РАБОТА ЗА ЕЛЕКТРИЧЕСКИТЕ ДВИГАТЕЛИ.
ИЗБОР НА ЕЛЕКТРИЧЕСКИЯ ДВИГАТЕЛ
Двигателят, който ще задвижва даден производствен механизъм, трябва
да бъде избран правилно по отношение на неговата мощност. Това е от
голямо значение за народното стопанство, тъй като решаването на този
въпрос определи отчасти първоначалните капитални вложения и експлоата-
ционните разходи.
Ако двигателят има недостатъчна мощност, производителността на.
производствен и я механизъм намалява, двигателят се претоварва системно и
скоро се поврежда. Това води до престои и увеличава ремонтаите разходи.
Двигателят с по-голяма мощност от необходимата е по-скъп, което из-
лишне увеличава първоначалните капитални вложения. Освен това той
работи с по-нисък к.п.д., а ако е асинхронен — и с по-малък фактор на
мощността.
В промишлените предприятия се използуват най-различни производстве-
ни механизми с различии работай режими. Едни механизми работят про-
дължително време с постоянна скорост при постоянно натоварване, при
други се изменя натоварването, трети се пускат и спират често, за четвърти
се налага регулиране на скоростта и т.н. За да се получи висока произво-
дителност, електрическите двигатели трябва да оисгурят всички възможни
режими, като преминаването от един режим в друг става за колкото е въз
можно по-малко време. Това е особено важно при пускането, спирането и
реверсирането на електрическите двигатели.
Товаровите графини на електрозадвижването показват как се изменят
въртящият момент, мощността и токът на двигателя с течение на времето.
База за построяването на тези графини са зависимостите на честотата на
въртене и съпротивителният момент на производствения механизъм от времето.
Мощността на електродвигателя се определи въз основа на товаровия
график. След това за избрания двигател се прави проверка по отношение на
нагряването м\, възможността за кратковременни претоварвания и дали
двигателят развива достатъчен пусков въртящ момент. Двигателят се смята
правилно избран, ако отговаря на всички посочени изисквания.
Нагряването на двигателя се предизвиква от вътрешните загуби на
енергия през време на работа. Двигателят преобразува електрическата енер-
гия в механична, но част от електрическата енергия се губи в него под фор-
мата на топлина. В двигателя има следните видове загуби: 1) механични
загуби в триещите се части, 2) загуби от вихрови токове и хистерезис в сто-
манения магнитопровод и 3) загуби в намотките на двигателя поради топлин-
ния ефект на тока.
При изменение на натоварването на двигателя механичните загуби и
загубите в стоманата почти не се изменят, докато загубите в намотките,
конто са прспорционални на квадрата на тока, зависят от натоварването.
Всички посочени загуби се превръщат в топлина, която се отдели в раз-
личните часта на двигателя и води до повишаване на тяхната температура.
Температурата се повишава, докато се достигне топлинно равновесие, при
което отделената топлина в двигателя се излъчва изцяло в околното прост-
ранство. Понеже с увелнчаване на натоварването загубите в двигателя също
се увеличават, ще се повишава и температурата на топлинното равновесие.
Най-неустойчива част в двигателя спрямо топлинно воздействие е изо-
лацията на намотките му. Затова тя определя допустимата температура, до
която може да се загрява двигателят.
91
В зависимое! от това, как се изменя натоварването с течение на времето,.
двигателите се загряват различно. Според условията на загряването режимите
на двигателите се разделят на три групи: продължителен режим на работа,
кратковременен режим на работа и повторно-кратковременен режим на ра-
бота.
1.	Продължигпелният режим на работа се характеризира с това, че
интервалът на работа е толкова продължителен, че температурата на двига-
теля достига своята установена стойност. Натоварването на двигателя е по-
стоянно. На фиг. 8.1 са начертани товаровият график P=f(t) и кривата на
нагряването на двигателя ~ = f (t) (т е температурната разлика между двига-
теля и околната среда). В този режим двигателят е в състояние да отдава
своята номинална мощност неограничено време, без неговата температура да
надвиши допустимата. В продължителен режим работят двигатели, конто
задвижват вентилатори, компресори, помпи, преобразувателни групи и др.
2.	Кратковременният режим, на работа се характеризира с кратък ин-
тервал на работа tp , през време на който температурата на двигателя не
може да достгтне чстановената стойност на даденото натоварване, а паузата
е достатъчно голяма и двигателят се охлажда до температурата на околната
среда. На ф?г. 8.2 са дадени товаровият график P=f(t) и кривата z f (t) за
този режим.
3.	Повторно-кратковременният режим на работа се характеризира с
редуващи се един след друг интервали на работа и пауза. Интервалите на
работа tp са малки и през тях температурата на двигателя не може да до-
стигне установената за даденото натоварване. Интервалите на пауза t„ също
са малки и през тях двигателят не може да се охлади до температурата на
околната среда. На фиг. 8.3 са начертани товаровият график Р—f <t\ и зави-
симсстта i = Интервалът на ед! н цикъл е t„ = tp + t„
На фиг. 8.3 е показан повторно-кратковременен режим, при който мощ-
ността остава една и съща в интервалите на работа и интервалите на
работа и пауза са еднакви. Когато двигателят се пусне, след всеки цикъл
се получава по-висока температура. След известен брой цикли се достига
специфичен „установен*1 режим, при който увеличаването на температурата в
интервала на работа е равно на понижаването на температурата в интервала
на пауза.
Режимът на работа на електрическите двигатели се класифицира като
повторно-кратковременен, когато времето на един цикъл е по-малко от 10
минута. Такъв режим се характеризира с продължителност на включването,
което се дава в процента:
92
пв % -	1 оо % =А 1 оо %
*Р I 1П	1ц
В повторно-кратковременен режим работят кранови механизми, транспорт-
ни устройства и др.
Поради характерните особености на кратковременния и повторно-кратко-
временния режим заводите произвеждат спецнални двигатели за тези режим и.
Продължителността на работа на двигателите за кратковременен режим
е нормирана със стандартни стойности 15, 30 и 60 min. За всеки интервал от
време се дава каква мощност може да развива двигателят.
Двигателите за повторно-кратковременен режим имат увеличен пусков и
максимален въртящ момент и повишена механична якост. Продължител-
ността на включване ПВ има приети стандартни стойности 15, 25, 40, 60 и
100%. За всеки двигател се дава мощността, която той може да развива при
всяка стандартна стойност на /7В,%- За двигателите, предназначен!! за
повторно-кратковременен режим, се посочва и броят на допустимите пуска-
ния в един час.
За всяка производствена машина трябва да се използува двигател,
оразмерен за режима на работата й (продължителен, кратковременен ил и
повторно-кратковременен). Номиналните данни на двигателя трябва да бьдат
най-близки, но по-големи от данните, получени от товаровия график. Такг>
подбраният двигател ще отговаря на допустимите норми на загряване.
Избраният електрически двигател се проверява дали има достатъчии!
пусков и максимален въртящ момент. Ако иякое от тези условия не е из-
пълнено, се взема двигател със Следващата по-голяма мощност, въпреки че
в топлинно отношение той няма да се използува оптимално.
Изборът на двигателя по вида на тока става въз основа на изисква-
нията на производствения механизъм. Когато не се изисква регулиране на
честотата на въртене, желателно е да се използува трифазен асинхронен
двигател с кафезен ротор. При малки обхвати на регулиране с успех се
употребяват асинхронни двигатели с навит ротор. Задвижванията с асин-
хронни двигатели са с просто захранване и са икономични в експлоатацион-
но отношен!е. Ако производственият механизъм изисква регулиране на чес-
тотата на въртене в по-широки граници, се използуват двигатели за постоя-
93
нен ток. а при много широк обхват на регулиране система генератор
двигател. Механизми с голяма мощност и постоянна скорост могат да се
задвижват със синхронии двигатели, конто имат никои предимства спрямо
асинхронните двигатели. Изборът на напрежението на електрическите дви-
гатели зависи от общага схема на електрозахранване на дадения цех и от
мощността на двигателите. При големи мощности е по-целесъобразно да се
използуват електрически двигатели за високо напрежение (3000 или 6000V)
Типът на конструктивисте оформление на двигателя се определи от
хс.ловията на околната среда.
8.3.	ЕЛЕКТРИЧЕСКИ АПАРАТИ
Под наименование™ електрически апарати са обедннени голям брой най-
ра знообразни устройства, конто служат за пускане, реверсирзне, регулиране
и спиране на електрическите двигатели, за защита и регулиране на елек-
трическите машини и електрическите мрежи.
Поради голямото разнообразие в принципа на действие и конструктив-
ного изпълнение електрическите апарати са класифицирани по различии
приннипи:
1.	По начина на управление — с ръчно и с автоматично управление
2.	Според предназначение™ — за управление, за защита, за сигнали-
зация и др.
3.	По вида на тока — за постоянен и за променлив ток.
4.	Според напрежението, за което е оразмерена изолацията за на-
иалрежение до 250V, напрежение до 500V и повече.
5.	По големината на тока, за който са оразмерени главните контакти
силови апарати и апарати за управление.
6.	По начина иа външното оформление открити, защитени, затворени,
взривобезопаенн.
АПАРАТИ С РЪЧНО УПРАВЛЕНИЕ
1.	Електрически ключове. Електрическите ключове бигат барабан ни и
мостови. Те са произвеждат в еднополюсно и многополюсно изпълнение за
напрежение до 250V и ток до 10
Фиг. 8.4
А. Намират широко приложение в инета-
лациите за осветление, а понякога се
използуват и във вериги за управление.
2.	Ножови прекъевачи и разединители
Това са най-простите апарати за ръчно
управление. Разединителите са предназна-
чени за изключване на дадено устройство
от захранващата мрежа. Изключването
може да се извърши само когато не про
тъча ток.
Ножовите прекъевачи се произвеждат
в еднополюсно, двуполюсно, триполюсно
и четириполюсно изпълнение. Те са пред-
назначени за сравнително редки включ-
вания и изключвания във веригите за
постоянен и променлив ток. Констру-
ират се за напрежение до 500 V и ток до
1000А, а по начина на задвижване би-
94
ват с непосредствено и с лостово задвижване. По правило проводниците,
конто идват от захранващата мрежа, се свързват с неподвижните контакти
Ножовите нрекъсвачи са главните в ключващи и изключващи устрой-
ства в електрическите табла за ниско напрежение. На фиг. 8.4 е да
дено принципното устройство на ножов прекьсвач с непосредствено задвиж-
ване. За бързо гасене на дъгата при изключване под товар къ.м всяка кон-
тактна система има по два ножа. При изключване ножът / взлиза от кон
тактните пластини 2, а ножът 3 остава в тях. Пружината 7 се натяга и
бързо изважда ножа 3 от конгактните пластини 2, което способствува за
разтягане на дъгата и нейното бързо изгасване.
3.	Контролери. Контролерите са управляващи апарати с ръчно задей-
ствуване, конто имат много фиксирани положения. Пзползуват се за ръчно
управление пускане, реверсиране, регулиране на честотата на въртене и
спиране) на електрическите двигатели за постоянен и променлив ток.
На фиг. 8.5а е дадена схема за пускане на двигател за постоянен ток
посредством контролер, а на фиг. 8.5 6 устройството на самия контролер
Контролерът се състои от въртящия се барабан Б и неподвижните палци П
Върху барабана са разположени сегментите С. свързани заедно. При върте-
него на барабана, който има седем фиксирани положения, неподвижните палци
заемат различии положения спрямо сегментите. На фиг. 8.5а са даденп
седемте възможни потожения на барабана, означенн с I до 7, и свързва
нията, конто остществяват сегментите при тях.
АПАРАТИ С АВТОМАТИЧНО УПРАВЛЕНИЕ
Апаратите с автоматично управление се привеждат в действие посред
ством електромагнит, управляван от различии устройства и релета. Такива
апарати са контакторите и различимте релета за тяхното управление, обеди
9-5
пени в една обща трупа, наречена релейно-контакторна апаратура. Тя на-
мира широко приложение за дистанционно и автоматизирано управление на
е лектрозадвижван мята.
1. Контактори
Контакторът е апарат, привеждан в действие посредством електромаг-
нит и предназначен за место включване и изключване на електрическн ве-
риги под товар.
Контакторите допускат до 1500 включвания и изключ вания в час и се
конструират както за вериги за постоянен ток, така и за вериги за промен-
лив ток при иапрежение до 500V.
Фиг. 8.7
Принципното устройство на един контактор за постоянен ток е дадено
на фиг. 8.6. На изолационната плоча 1 са монтирани изводите 6 и 7, непо-
движният контакт 3, дъгогасителната бобина 2 и електромагнитът 5. В кон-
тактора има две електрическн вериги : управляваща, съставена от бобината на
електромагнита 5, в която протича управляващият ток /у , и силова верига
можду изводите 6 и 7, в която тече ток /.
Когато бобината 5 се свърже към външен източник посредством изводите
8, електромагнитът привлича котвата 9, която се завърта сколо оста 10. Кон-
тактите 3 и 4 се затварят и в силовата верига тече ток от извода 6 през
дъгогасителната бобина 2, контактъте 3 и 4, гъвкавия проводник 11 към
извода 7.
Когато се прекъсне управляващият ток /у, под действието на пружи-
ната 12 котвата се отдели от електромагнита и контактите 3 и 4 се отварят.
Между тях възниква дъга, която бързо се изгасява от бобината 2, понеже
магнитното поле на бобината изтсгля дъгата нагоре и я разкъсва.
На фиг.7 е показан контактор за променлив ток. Той има три силови
контакта, конто са поставени в дъгогасителни камери.
96
2. Релета
Релетата са апарати, чиито контакти се отварят или затварят автома-
тично, когато величината, на която трябва да реагират, достигне определе-
на стойност. Релетата могат да работят под въздействието на различии ве-
личини : електрически ток, мощност, количество топлина, иитензйтет на
светлина, различии механични величини и т. н.
Най-широко разпространение имат електрическите релета, конто биват
за напрежение, за ток, за мощност и др.
В зависимост от времето, за което се задействуват релетата, след като
регудируемата величина достигне зададена
стойност, те биват с мигновено действие и
със закъснение (релета за време>
На фиг 8.8 е дадено схематично устрой-
ство™ на едно електромагнитно реле. По прин-
цип на действие то представлява един електро-
магнит, който се състои от сърцевината /, кот-
вата 2 със закрепена на нея немагнитна пласти-
на 3 и бобината 5. Под действие™ на пружи-
ната 4 котвата е отделена от сърцевината и
контактите 6 са отворени. Когато токът в бо-
бината 5 (или . напрежението върху нея) до-
стигне определена стойност, котвата се при-
тегля от сърцевината и контактите 6 се за-
тварят.
Контактната система на едно реле може
Фиг. 8.8
да има няколко контакта, като никои от тях могат да се затварят при за-
действуване на релето, а други — да се отварят.
АПАРАТИ ЗА ЗАЩИТА
За защита на електрическите двигатели и електрическите мрежи се из-
ползуват стопяеми предпазители, различии видове автомата, максимално-
токови релета, топлинни релета и др.
1. Стопяеми предпазители. Това са най-простите апарати за защита от
къси съединения. На фиг. 8.9 е дадена ха-
рактеристиката на такъв предпазител: вре-
мето на изключване в зависимост от отно-
шение™ на протичащия ток към номинал-
ния ток. От характеристиката се вижда, че
стопяемият предпазител не изключва елек-
трическата верига даже при значителни пре-
товарвания, или ако я изключи, това става
след значително време. Например при
ток / = 1,5/н стопяемият предпазител из-
ключва веригата след! час или след ио-дъл-
го време. Затова се приема, че стопяемият
предпазител не може да защити електри-
ческите вериги от претоварване.
Когато стопяемият предпазител защищава
верига, чието натоварване се изменя мал-
ко, избира се предпазител, който има номи-
нален ток, близьк или равен на работния ток
на линията. При защита на асинхронна дви-
Електротехннка и електроника
97
гатели с кафезен ротор стспяемите предпазители не трябва да изгарят при
пускането на двигателя. Затова се вземат предпазители, чиито номинален ток е
40 — 50% от пусковия ток на двигателя.
Стопяемите предпазители имат различно конструктивно оформление и се
произвеждат с номинален ток до 1000 А.
2. Въздушни автоматични прекъсвачи (автомати). Те служат за свърз-
ване на различии електрическн устройства към мрежата и за тяхната защита
.	от къси съединения и претоварвания. При
късо съединение и претоварване автома-
тът изключва съответното устройство.
В трифазните вериги се използуват
триполюсни автомати, а в еднофазните
вериги и веригите за постоянен ток —
еднополюсни и двуполюсни автомати.
Автоматът е контактна система,чие-
то включййне става рьчно, а изключване -
то— ръчно или автоматично в резултат
на задействуване на изключващите еле-
менти.
3. Макснмалнотокови електромагнит-
ни релета. Те се използуват за защита
на електрическите двигатели от къси съе-
динения. Бобините на максималнотоко-
Фиг. 8.1о	вите релета се включват в силовите ве-
риги на двигателите, а контактите им —
във веригата на бобината на контактора, който включва и изключва двигателя.
4. Топлинни релета. Топлинните релета са предназначена за защита на
електрическите двигатели от претоварвания. Принципното устройство на
топлинно реле е дадено на фиг. 8.10. Основната част на релето е биме-
талната пластинка 2, съставена от два метални слоя с различен коефиниент
на топлинно разширение. Токът на двигателя, който се защищава, преминава
през нагревателния елемент 1. Отделената топлина загрява биметалната плас-
тинка. Поради различного разширение на двата слоя свободният край на
пластинката се огъва. Когато токът в нагревателния елемент не надхвърля
(1,14-1,2) /н, биметалната пластинка не може да се огьне достатъчно и
лостчето 3 е спряно от нейния край. Контактът 5 е включен. Когато токът
стане по-голям от посочената стойност, биметалната пластинка се огъва и
освобождава лостчето 3. Под действието на пружината 4 то се завърта наляво
и контактът 5 се отваря. Този контакт е свързан във веригата на бобината
на контактора, който включва и изключва двигателя. Следователно при пре-
товарване топлинното реле изключва двигателя и така го предпазва от изгаряне.
За задействуване на топлинното реле е необходимо известно време, тъй като
биметалната пластинка има известна топлинна инертност. Топлинното реле
се връща в изходно положение чрез натискане на бутона 6.
8.4. СХЕМИ ЗА УПРАВЛЕНИЕ
НА ЕЛЕКТРИЧЕСКИ ДВИГАТЕЛИ
Осъществяването на пускането, спирането, регулирането на честотата
на въртене, реверсирането, а също и поддържането на даден режим на ра-
бота на електрозадвижването в съответствие с изискванията на технологи-
чния процес се нарича управление на електрозадвижването.
9K
Това управление може да бъде ръчно и автоматично. Ръчното управление
има редица недостатъци, поради което в съвременните промишлени пред-
приятия все по-широко се внедрява автоматизираното електрозадвижване.
В схемите за автоматично управление на електрозадвижванията се из-
ползуват редица апарати: релета, контактори, командо-контролери, бутони
за спиране и пускане на електрическите двигатели, автомата и др.
Електрическите вериги в схемата се делят на две групи : главни и спо-
магателни. Главните вериги се наричат още силови, а спомагателните -
оперативки. През главните вериги протича токът на двигателя. Спомагател-
ните вериги образуват веригите за управление', в конто се включват бобини
наконтактори и релета, контакта на релета, блок-контакти и други еле-
менти от електрическите апарати. Към спомагателните вериги се отнасят и
веригите за защита, сигнализация и др. Прието е главните вериги да се чер-
таят с дебели линии, а спомагателните — с тънки.
В схемата всеки елемент има свое условно означение. В таблица, която
се намира на вътрешната страна на корицата, са дадени условните означе-
ния на най-важните елементи на електричэските вериги. Всички контакта на
Фиг. 8.11
апаратите и положение™ на бутоните се чертаят в състоя ие, при което
няма въздействие върху апарата. Това състояние се нарича още нормалнс
При такова състояние през бобините на релетата и кснтакторите не протича
ток, а върху бутоните не се оказва механично действие. Контакта, конто
при въздействие върху апарата се затварят, се наричат „включващи" (по
старата терминология „нормалио отворени1*), а контакти, конто се отварят -
99
„изключващи** („нормално затворени**). В схемата всички елементи на един
и същи апарат се означават с еднакви букви и цифри.
На фиг. 8.11 е начертана схема за дистанционно пускане и спиране на
асинхронен двигател с кафезен ротор. Управлението на двигателя се осъ-
ществява с магнитен пускател и два бутона за управление : за пускане („Пуск")
и за спиране (,,Стоп“). Магнитният пускател се състои от контактора Л и
двете топлинни релета РТ1 и РТ2, конто предпазват двигателя от претовар-
ване. Когато се натисне бутонът „Пуск**, бобината на контактора Л получава
напрежение. през нея протича ток и котвата на контактора Л се притегля.
Включващите контакти на контактора Л се затварят. Трите силови контакта
Л включват двигателя към мрежата и той започва да се върти. Спомагател-
ният контакт (блок-контактът) Л шунтира бутона „Пуск**, за да не спре дви-
гателят, когато се прекъсне натискането на бутона „Пуск**. Стопяемите пред-
пазители осигуряват защита при къси съединения. Топлиннцте релета РТ1 и
РТ2 се задействуват при претоварване на двигателя. Техните нзключващи
контакти РТ1 и РТ2 се отварят и прекъсват захранването на бобината на
контактора Л. Контакторът Л отпуска своята котва, с което двигателят се
изключва от мрежата и спира. За възвръщане на контактите на топлинните
релета в тяхното нормал-
Двигателят се
но състояние има спе-
циален бутон, който не е
изобразен на чертежа. При
голямо спадане на нап-
режението на мрежата
притегателната сила на
електромагнита на кон
тактора Л става по-малка
от силата на пружината,
която държи котвата в от-
ворено положение, и кот-
вата се отваря. С това
двигателят се изключва от
мрежата. Спирането на
двигателя се извършва
чрез натискането на буто-
на „Стоп", с което се пре-
късва захранването на бо-
бината на контактора Л.
На фиг. 8 12е дадена
схема за автоматично пус-
кане на асинхронен дви-
гател с навит ротор. За
ограничаване на пуско-
вите токове към ротор
ните намотки са свързани
п^скови резистори с две
степени.
пуска при натискане на бутона „Пуск"
Бобината на кон-
тактора Л получава напрежение, неговата котва се притегля, трите силови
контакта Л включват двигателя към мрежата, а блок-контактът Л шунтира
пусковия бутон. Пусковите токове са ограничени, понеже във веригата на
ротора са включени резистори. На оста на контактора Л е монтирано ча-
совниково реле за време. Релето се задействува при притегляне на котвата
100
на контактора. След известен интеграл от време часовниковото реле затваря
своя контакт Л, свързан последователно с бобината на контактора 1У. Кот-
вата на контактора /У се затваря и контактите на 1У изключват първата
степей на пусковите резистори /?,. Към контактора 1У е монтирано второ
часовниково реле, което се задействува от затварянето на котвата на контак-
тора. Следопределен интервал от време релето затваря контакта си /У, чрез
който бобината на контактора 2У получава захранване. Котвата на контактора
2У се притегля и контактите на 2У изключват втората степей на пусковите
резистори R2, с което пускането на двигателя завършва.
/
8.5. ЕЛЕКТРОСНАБДЯВАНЕ НА ПРОМИШЛЕНИ ПРЕДПРИЯТИЯ
Електроснабдяването на промишлените предприятия трябва да осигури
непрекъснато захранване на производствените машини с електрическа енергия.
Фиг 8.13
Съвременните големи заводи (най-често химични и металургични) обик-
новено получават захранване от два независими източника: от собствена
термоелектрическа централа (ТЕЦ) и от електроразпределителната система.
Собствен ата ТЕЦ задоволява ну ждите на завода и от пара.
На фиг. 8.13 е дадена схемата на електроснабдяването на голям завод,
който разполага сьс собствена ТЕЦ. Схемата е трифазна, но за нагледност
е начертана еднолинейно.
101
Връзката с електоразпределителната мрежа става в главна понижаваща
подстанция (ГПП), като в зависимост от разстоянието и предаваната мощност
напрежението е llOkV или 35 kV.
Посредством двата входа Вх/ и Вх2 откритата разпределителна уредба
на ГПП се свързва с електроразпределителната мрежа, в нашия случай
llOkV. Мощността на трансформатора за връзка Тр1 се определи от условие-
то за задоволяване на нуждите на завода при изключване на един от генера-
торите в ТЕЦ. Чрез трансформатора за връзка може да се предава електро-
енергия към електроразпределителната система в случайте, когато тя не се
оползотворява в завода.
Трансформаторы Тр‘2 в откритата разпределителна уредба на ГПП служи
за захранване на мощни консуматори, конто са отдалечени от ТЕЦ и ГПП.
Връзката с тях е с въздушна или кабелна линия при иапрежение 35 kV.
Връзката между ТЕЦ и ГПП се осъществява при иапрежение 6 kVс ка-
белните линии Л1, Л2 и ЛЗ. Захранването на цеховите подстанции, също
при иапрежение 6 kV, става с кабелните линии Л4, Л5,    , Л15. За по-
вишаване на сигурността на електрозахранването на цеховите подстанции
към всяка от тях има по два или повече изводи от различии секции на раз-
пре де лите л ното устройство 6 kV на ТЕЦ или ГПП.
От цеховите подстанции се захранват консуматорите за високо иапрежение
(електрическн двгиатели, преобразуватели и др.), разположени в дадения цех,
н понижаващите трансформатори. конто захранват консуматорите за ниско
иапрежение.
Малките предприятия се захранват от понижаваща подстанция, в която
често има само един силов трансформатор и тогава
се нарича трансформаторен пост.
На фиг. 8.14 е показана принципната електри-
ческа схема на един трансформаторен пост. Най-
често захранването от електроразпределителната
система е с 20 kV. Силовият трансформатор пони-
жава напрежението до 400 V с оглед на мястото
на даден консуматор Да се получат напрежения
по 380 или 220 V. Вторичната намотка на транс-
форматора е свързана в звезда. Звездният цен-
тър е заземен ие изведен нулев проводник. Изво-
дите на вторичната намотка на трансформатора
през ирекъсвача /7/ и стопяемите предпазители Пр 2
отиватна разпределителннте шини за ниско напреже-
ние380 220У. Първичната намотка на трансформа-
тора се свързва към електропровода чрез разедини-
телите Р. Във веригата за високо иапрежение съ-
шо се поставят предпазители (Пр1). От разпреде-
лителните шини за ниско напрежение излизат ли-
нии до цеховите разпределителни табла. Във всяка
линия са включени прекъсвачи и предпазители/
Фи1. 8.14	в зависимост от конфигурацията си електрораз-
пределителните мрежи за ниско напрежение биват
магистрални, радиални и смесени. При магистралните мрежи от разпределител-
ните шини за ниско напрежение в цеховете отиват една или няколко маги-
стрални линии, към конто се свързват отделните консуматори. При радиал-
ните мрежи отделните консуматори и разпределителни пунктове се свързват
непосредствено с главного разпределително устройство. Смесените електрораз-
пределителни мрежи са съчетание между радиалните и магистралните.
102
8.6. ТЕХНИКА НА БЕЗОПАСНОСТТА
Въпреки големите удобства, конто предлага електрическият ток, той
крие известна опасност за човешкия живот. Преминаването на електрическия
ток през човешкото тяло може да причини тежки травми, а понякога исмърт.
Какво ще бъде поражението, зависи от идивидуалните особености на отдел-
ния човек, от големината на протеклия през него ток и от продължител-
ността на протичането му.
, Установено е, че ток с големина над 100 m А е смъртоносен за човека.
Съпротивлението на човешкото тяло се изменя в много широки граници.
Това съпротивление зависи от общото съетояние на организма, състоянието
на кожата в мястото на допиране, площта на допиране и други фактори. Най-
малката му стойност е около 6002, а най-голямата достига няколко де-
сетки к 2.
Ако се приеме, че 20 mA е максималната безопасна стойност на тока, при
най-малкото съпротивление на човека, което може да се получи в топли и
влажни помещения, за безопасната стойност на напрежението сс намира
£/-0,020.600-12 V.
При нормални условия се приема, че горната граница на безопасното на-
прежение е 36 V.
Електрическите мрежи и съо-
ръжения се изграждат по такъв
начин, че се изключва възмож-
ността за докосване на открити
тоководещи части, конто се нами-
рат под напрежение. Ако напре-
жението е високо, тези части се
ограждат с плътни или мрежести
прегради. Тоководещите частина
електрическите машини, уреди и
съоръжениясе изолират. Нормално
корпусите и металните нетоково-
дещи части не са под напрежение
С течение на времето поради
различии причини изолацията ос-
тарява и нейната цялост може да
се наруши. В такъв случай мо-
же да се получи поражение от
електрически ток, ако човекдокос-
не метална част, която нормално
пазване на обслужващия персонал
не се намира под напрежение. За пред-
при докосване на метални части, конто
нормално не се намират под напрежение, предварително се извършва обез-
опасяване чрез предпазно зануляване или чрез предпазно заземяване.
Предпазно зануляване. Предпазното зануляване се използува в четирп-
проводни мрежи с напрежение 380 220V. Прн тях захранващият източник е
трифазен трансформатор, чиято вторична намотка е свързана в звезда с из-
103
ведена нулева точка. Нулевата точка е заземена в трансформаторния пост.
Зануляването се състои в свързване на металните нетоководещн части на
съоръжението с нулевия проводник на мре ката (фиг. 8.15). В такъв случай,
ако се наруши изолацията и тоководещ пре водник се допре до метална не-
тоководеща част, получава се късо съединение в съответната фаза с нару-
шена изолация и предпазителят,
който е включен в нея, я изключ-
ва. След това металната част ве-
че не е под напрежение. В нуле
вия проводник не се поставят
прекъевачи и предпазители, тъй
като при тяхното изключване се
прекъева зануляването. За по-го-
ляма сигурност на няколко места
в мрежата се правят повторяй за-
земявания. При трифазните кон-
суматори има нуле в проводник,
който служи специално за зану-
ляването. При еднофазните консу-
матори ссвен работния нулев про-
водник се изтегля още един ну-
лев проводник за зануляването.
Затова еднофазните електрически
уреди се свьрзват към контактите с трижилни кабели.
Предпазно заземяване. Предпазно заземяване се използува при мрежи
с напрежение над 1000V и мрежи до 1000V с изолирана нулева точка. Не-
тоководещите метални части на съорьжението се евързват със земята по-
средством специално заземително устройство (фиг. 8.16). То се състои от за-
земител, който представлява метална тръба, прът или плоча, псставени дъл-
боко в земята, и проводник, който свързва заземителя със заземяваната част.
Съпротивлението на заземителното устройство не трябва да надвишава опре-
делена стойност. Ето защо това съпротивление се измерва периодично.
Как трябва да се действува при нещастен случай с електрически ток ?
Веднага трябва да се прекъсне токовата верига. Това може да стане с изо-
лиран инструмент, с отваряне на прекъевач, с отстраняване на пред-
пазител, чрез издърпване на пострадалия (но така, че други хора да не
попаднат под напрежение). Ако дишането на пострадалия е парализирано,
незабавно се пристъпва към изкуствено дишане, макар и пострадалият да
не дава признаци на живот. Изкуственото дишане не се преустановява до
идването на лекар.
КОНТРОЛНИ ВЪПРОСИ
1.	Какви режими на работа на електрическите двигатели позиавате ?
2.	Кой апарат се иарича контролер ?
3.	Какво е предназначеиието на контакторите ?
4.	Кои са аларатите за зашита ?
5.	В какво се състои зануляването на консуматорите?
6.	Какво представлява заземяването и кота се прави ?
7	Как се оказва първа помощ на пострадал от електрически ток ?
104
ГЛАВА ДЕБЕТА
ПОЛУПРОВОДНИКОВИ ПРИБОРН
9.1.	ОБЩИ СВЕДЕНИЯ ЗА ПРОМИШЛЕНАТА ЕЛЕКТРОНИКА
Електроииката е наука, която изучава явленията във вакуумните и йон-
ните лампи и полупроводниковите прибори (диоди, транзистори, тиристори и
др.) и приложението им в електронните схеми и устройства.
Предвмд редица ценим свойства електронните устройства са намерили
много широко приложение в науката, радиотехниката, промишлеността и
бита.
Делът от електроииката, който се занимава със създаването и използу-
ването на електронните средства в различимте отрасли на промишлеността,
се нарича промишлена електроника.
Промишлените електронни устройства са се развили в три насоки;
1.	За получаване, обработване и съхраняване на информация. Това са
електронни измервателни уреди, електронни изчислителни машини, устрой-
ства за контрол, управление и автоматизация.
2.	За енергийни цели. Тук се отнасят: регулируеми и нерегулируеми
токоизправители за най-различни мощности, преобразуватели на честотата,
инвертори (енергийни преобразуватели от постоянен в променлив ток с чес-
тота до 10 kHz) и др.
3.	За технологични процеси. Такива са; устройства за високочестотцо
нагряване на метали, диелектрици и полупроводници, за ултразвуково об-
работване на материали и др.
9.2.	ПОЛУПРОВОДНИЦИ И PN ПРЕХОД
По своята електрическа проводимост полупроводниците заемат междинно
място спрямо проводниците и диелектриците. Проводниците имат специфична
проводимост у от 102 до 106 S.cm-1, а диелектриците — от 10-18 до 10“10
S. ст-1.
Към полупроводниковите материали спадат германнят, силицият, селенът,
телурът, редица метални окиси, някои сулфиди, селениди, телуриди и др.
Тези материали не изменят своите химични и физични свойства, когато през
тях протича електрическн ток и са с кркстална структура.
Характерно за полупроводниците е, че електрическата им проводимост
зависи силно от много фактори: температура, различии облъчвания, външни
електрическн полета и др.
От полупроводниковите материали се изработват различии прибори, конто
изпълняват функциите на електронните лампи и на други електронни и
йонни прибори. Полупроводниковите прибори имат редица ценни качества:
105

малки размери, малко тегло, липса на отопляван катод, голям коефициент
на полезно действие, механична здравина, продължителен срок на работа и
др., поради което през последимте години те изместиха с голям успех в
много области електронните и йонните прибори.
Основните материали, от конто се изработват полупроводииковите прибори,
са германият и силицият. Те са химичим елементи от четвърта трупа на
таблицата на Менделеев и имат по четири Валентин електрона
Всеки германиев или силициев атом, конто се намира във възел на крис-
талната решетка, е свързан с четири съседни атома посредством два Валентин
електрона — по един от всеки атом Двойната електронна връзка се нарича
ковалентна връзка. По такъв начин всички положителни и отрицателни за-
ряди са свързани. В кристала липсват свободни заряди, поради което герма-
ният и силицият се проявяват като диелектрици. Описаното състоянке на
структурата съответствува на температура ОК (абсолютната нула).
При по-висока температура вследствие на топлинното движение известен
брой електрони имат енергия, която е достатъчна, за да „разкъсат" кова-
лентната връзка и да станат свободни електрони. Тези електрони определят
известна проводимост на полупроводника, която се нарича електронна.
Мястото на електрона, напускал ковалентната връзка, сстава свободно.
То се нарича „дупка" и е равностойно на положителен заряд, понеже се
дължи на недостиг на електрон в ковалентната връзка. Дупката може да
бъде запълнена с електрон от съседен германиев (силициев) атом, в който
на свой ред се получава дупка. Вследствие на топлинното движение запъл-
ването на дупките с електрони и пораждането на нови дупки ще продължава
непрекъснато, което довежда до хаотично движение на дупките. Ако към кри-
стала се приложи външно електрическо поле, ще възникне насочено движе-
ние на дупките и през кристала ще протече ток.
Проводимостта на полупроводника, която се дължи на движението на
дупките, се нарича дупчеста проводимост.
Всеки електрон, който напуска ковалентна връзка, поражда дупка. Затова
концентрацията на дупките (броят на дупките в единица обем на полупро-
водника) е равна на концентрацията на свободните електрони. Полупроводни-
ците без примеси имат двата вида проводимост — електронна и дупчеста и
при еднаква концентрация на двата вида токоносители се наричат полу-
проводници със собствена проводимост или полупроводники тип /. Собствената
проводимост при обикновена температура е малка.
За да се получи проводимост от желания вид, към полупроводника се
прибавят атоми на Други химични елементи — примеси. Примесните атоми са
много малко на брой в сравнение с атомите на елемента, от конто е изгра-
дена кристалната решетка на полупроводника.
Под примеси в полупроводниците се разбират не само атоми на външни
включвания във веществото на полупроводника, но и излишни атоми на
елементите, чието съединение е полупроводиикът. Ролята на примеси играят
и различии дефекти на кристалната решетка.
Различават се два вида примеси: акцепторни и донорни. Атомите ,на
акцепторните примеси имат по-малък брой валентни електрони спрямо ва-
лентните електрони на атомите на самия полупроводник (германият и сили-
цият имат по четири валентни електрона), а атомите надонорните примеси —
по-голям брой валентни електрони.
Влиянието на примесните елементи върху проводимостта на германия и
сициция беше изучено в курса по физика.
Акцепторните примеси довеждат до увелнчаване на концентрацията на
дупките, а донорните - - на електроните.
106
В първия случай проводимостта на полупроводника се обуславя от дви-
жение™ на дупките и той се нарича полупроводник с дупчеста проводимост
или полупроводник тип Р.
Във втория случай проводимостта се дължи на движение на електроните
и полу проводи и кът е с електронна проводимост и се нарича полупроводник
тип N.
Проводимостта на полупроводника с примеси в зависимост от количест-
во™ на внесените примеси е хиляди, дорм стотици хиляди пъти по-голямаот
проводимостта на чистия полупроводник.
' В полупроводник тип Р проводимостта се определи от излишъка на
дупки, а в полупроводника тип N — от излишъка на електрони. Преобла-
даващите токоносители в полупроводника се наричат основни, а токоноси-
телите със значително no-малка концентрация — неосновни. В полупровод-
ник тип Р основни токоносители са душките, а неосновни — електроните.
При полупроводниците тип N е обратно:: основни токоносители са елек-
троните, а неосновни — дупките.
Нека припомним какви свойства има една система от две области с раз-
рична проводимост (Р и N), получена върху един монокристал от германий
или силиций Допирният граничен слой на полупроводника тип Р се зарежда
отрицателно, а допирният граничен слой на полупроводника тип N — поло-
жително. Така полученият двоен електрически слой на границата на двата
полупроводника от различен тип се нарича PN преход. През PN прехода ток
може да протича само в една посока, т. е. PN преходит има еднопосочна
проводимост.
9.3.	ПОЛУПРОВОДНИКОВИ диоди
Еднопосочната проводимост на PN прехода се използува за конструира-
нето на полупроводникови диоди. В зависимост от начина, по който се сьз-
дава PN преходит, полу проводи иковите диоди бивзт точкови и плоскостни
Точковите диоди (фиг. 9.1а) се състоят от полупроводников кристал 1 с
N проводимост и пружиниращ волфрамов проводник 2 с диаметнр 200pm и
остро заточен край, който се опира
в кристала. За да се получат опре-
делени свойства на PN прехода,
контактуващият метален провод-
ник се покрива често с примесни
елементи: индий, алуминий и др.
Самият PN преход се получава
посредством краткотраен токов им-
пулс презточковия контакт метал—
полупроводник. Той превръща об-
ластта под металното острие в по-
лупроводник тип Р.
Плоскостните диоди (фиг. 9.16)
представляват два контактуващи слоя от полупроводници от различен тип —
Р и N. Плоскостният PN преход се получава чрез съответна технология.
Характеристиката ток— напрежение н а полупроводниковия диод (фиг. 9.1б)
е разположена в първи и трети квадрант. Участъкът в първи квадрант от-
говаря на посоката на пропускане на диода. Тук при малки стойности на
напрежението ипр се получават големи токове z„p. Участъкът на xaj зктерис-
тиката в третия квадрант е за посоката на непропускане на диода Эбрат-
107
ният ток iO6p е малък и се изменя слабо с увеличаване на абсолютната стой-
ност на обратното напрежение zzO6P  Това състояние се запазва до известна
стойност на обратното нанреже.ние — точката А на фигурата. Ако обратното
напрежение се увеличи още, обратният ток нараства силно и диодът загубва
свойството на еднопосочна проводимост — настъпил е електрическн пробив
на PN прехода и диодът се поврежда.
За всеки диод се дават характерните стойности на следните велкчини:
1.	Допустима средна стойност 1на тока в посока на пропускане /ср. Това
е стойността на изправения ток. който може да премииава през диода про-
дължително време.
2.	Най-голямата стойност на обратното напрежение (Д>бртах, която дио-
дът издържа при продължително въздействие, без да се наруши еднопосоч-
ната проводимост, т. е. без да настъпи пробив.
3.	Стойността на обратная ток /о6ртах при напрежение (7о6рплах.
В справочниците за полупрово.Дникови прибори и в ироспектните ма-
териали на фирмите-производителкп се дават и други характерни стойности
и параметри.
Температурата на околната ср^ела оказва силно влияние върху работата
на полупроводниковите диоди. Например за германиеви диоди при повиша-
ване на температурата на околната среда от 20 до 70°С токът в посоката
на пропускане се увеличава незначително, до-
като. обратният ток се увеличава три пъти.
За същите диоди при понижаване на темпера-
турата от 4-20 до —50°С токът в посоката на
пропускане намалява с 30 ° 0, докато обрат-
ният ток намалява незначително.
Допустимата температура на PN прехода
е : за германиеви диоди - от 80 до 90°С, за
силмциеви диоди — от 140 до 150°С.
Точкови диоди. На фиг. 9.2 е показано
\стройството на точков диод. Означен и ята
на фигурата са: / пластинка от полупро-
водников материал, 2 метален проводник,
3 — затварящи втулки, 4 -- изводи, 5— кор-
пус. Диодът е поставен в стъклеп или пласт-
массе корпус и е херметизиран, за да се от-
странят влиянията на въпшни фактора и
на иърво място навлагата.
Точковите диоди се използуват като из-
правители за малки токове (до 50 mA), де тек -
тори, преобразуватели и др. в интервала от
най-ниските честоти до честоти до 300 MHz.
Плоскостни германиеви и силициеви дно
ди. Плоскостните германиеви и силициевц ди-
оди се получават чрез сплавянето на метал,
конто осигурява необходимите примеси за по-
жен тип, с пластинка от
димост (фиг. 9.3).
лучаване на полупроводник от противополо-
германий или силиций с определен тип прово-
При германиевите диоди към пластинка от германий с N проводимост
се сплавя индий. При сплавянето, което се осьществява при температура
500 — 550°С, индиеви атоми дифумдират в твърдпя германий и образуват
108
облает с Р проводимост (фиг. 9.3а). Единият извод на диода се взема от
индия, а другият — от срещуположната страна на германиевата пластинка,
която за целта се покрива със слой от олювно-калаена сплав.
При силициевите диоди за малка мощнест PN преходът се получава по-
средством сплавянето на алуминий към пластинка от силиций с N проводи-
Ge	St
а
6
Фиг. У.з
В
а
Фиг. 9.4
мост (фиг. 9.36). Граничната облает на силиция с алуминия се превръща в
полупроводник тип Р. Срещуположната страна на силициевата пластинка
се покрива със сребърна сплав, кьм който се споява единият извод на
диода. Другият извод се евързва към алуминия.
Конструктивного оформление на плос костни германиеви и силициеви дио-
ди с малка мощност е показано на фиг. 9.4.
При гераниевите диоди (фиг. 9.4а) пластинката с PN прехода 1 вспое-
на към стоманената основа 2. Към тази основа е евързан единият извод на
диода. Изводът от индия е направен с никелиран меден проводник 3,
изолиран от металиия корпус на диода 4 със стьклен изолатор 5. Изола-
торът е споен с корпуса, с което се постпга херметизация на диода.
Силициевите диоди (фиг. 9.4 б) имат подобна конструкция.
Допустимата плътност на тока в посока на пропускане е от 20 до
40 А ст2 за германиевите и от 60 до 80 A’em2 за силициевите диодн.
Плоскост ните диоди с малка мощност се изработват за токове от 0,3
до 10 А. Допустимого обратно напрежение е от 50 до 400V за германиевите
и от 100 до 600 V за силициевите диоди.
В някои случаи са необходимы токоизправителни устройства за много
големи токове — от порядъка на хиляди ампери. За такива цели са кон-
струирани специални мощни плоскостни диоди, чийто ток за един диод Дос-
тига до 1000 А. Отвеждането на топлината, която се отдели в PN прехода
при работа на диода, се осъществява със специални радиатори, а в някои
случаи се използува и принудително охлаждане.
На фиг. 9.5 е дадена конструкциям на мощен диод. Означенията са
следните: / - кристал с PN иреход, .2 — основа, 3 — проходен изолатор.
109
4 — гъвкави съединения, 5 — кабелна обувка, 6 — гъвкав извод, 7 —
радиатор, 8 — корпус, 9 — контактна шпилка.
Мощните силициеви диоди се правят, като към кристал от силиций без
примеси се сплавят към едната страна алуминий, а към срещу положи ата
страна — антимон. Така се получават три последователно свързани слоя от
Фиг. 9.5
полупроводници с различии про-
водимости: слой с проводимост Р
(страната, където е сплавен алу-
миният), слой от полупроводник
със собствена проводимост и слой
с проводимост N (страната, къ-
дето е сплавен антимонът). По-
лучената структура се означава
като PSN структура. ДебелиНа-
та на създадения PN прехоД е
сравнително голяма, поради ко-
ето напрежението Портах има
големи стойности.
иобр
Фиг. 9.G
Падът на напрежение в посоката на пропускане е: за мощните герма-
ниеви диоди от 0,15 до 0,8 V, за силициевите от 0,4 до 0,8 V. За германие-
вите диоди величината Офертах достига до 150V, а за силициевите — до
800 V.
Ценерови (стабилизаторни) диоди. Ценеровите диоди са силициеви диоди,
конто нормално работят в участъка на характеристиката ток - напрежение в
трети квадрант (фиг. 9.6). Диодът се изработва така, че при не много' го-
леми стойности на напрежението в обратна посока настъпва пробив на PN
прехода. Започва бързо увеличаване на токоносителите и на обратния ток
при съвсем незначителни увеличения1 на обратного напрежение. След про-
бива на запиращия слой характеристиката ток—напрежение е почти верти-
кална. Диодът е изчислен така, че неговият PN преход не се нагрява над
допустимата температура за стойности на обратния ток до /тах, След като
токът Zo6p стане по-голям от 7тах, ценеровият диод се поврежда. Участъкът
ПО
на характеристиката на ценеровия диод от 1т1П до /max, където напреже-
нието върху диода UCI почти не се изменя, се използува за стабилизиране
на постоянни напрежения.
9.4.	ТРАНЗИСТОРИ
Транзисторите представляват сис-
тема от полупроводници, в която се
получават aeaPN прехода, разположе-
ни съвСем близо един до друг — на
разстояние няколко микрометъра.
Транзисторите могат да изпьлня-
ват функциите на електронните лампи
с управляващи решетки.
Както при полупроводниковите ди-
оди и тук PN преходите се осъщест-
вяват по два начина; чрез точкови и
чрез плоскостни коитакти. По този
признак транзисторите биват точкови
и плоскостни. Точковите транзистори
не са разпространени.
Плоскостните транзистори се със-
тоят от монокристал, в конто са съз-
дадени три области: двете крайни са
с проводимост от еднакъв тип, асред-
ната има проводимост от противопо-
ложния тип. В зависимост от това,
какви са проводимостите в трите слоя,
плоскостните транзистори са :
1.	Транзистори тип PNP (фиг
9.7а), при конто двата външни слоя
имат дупчеста проводимост, а вътреш-
ният — електронна.
2.	Транзистори тип NPN (фиг.
9.7 б), при конто двата външни слоя
са с електронна проводимост, а вът-
решният — с дупчеста.
Плоскостните транзистори се изра-
ботват по различии технологии, в за-
висимост от което биват сплавни, дифузни, електрохимични, епитаксиални.
При германиевите сплавни транзистори тип PNP за основа се взема
монокристал от германий с N проводимост, към чиито две противоположи и
страни се сплавят части от индий — акцепторен примес (фиг. 9.8). При
температура 500—550°С във во дородна атмосфера индият се топи и частично
дифундира в германия, като с това превръща областта от германия, в която
е дифуидирал, в полупроводник тип Р. Обемът от индия, останал извън
германиевата пластинка, служи за метални електроди, към конто се споя-
ват изводите от Р областите. Сплавните германиеви транзистори от тип
NPN се изработват, като към пластинка от германий с Р проводимост се
сплавят антимон или арсен, конто внасят в основния полупроводник до-
норни атоми.
Средният полупроводников слой в транзистора се нарича база.
За да усилва транзисторът електрическн сигнали, към единия PN преход
се иодава постоянно напрежение в посоката на пропускане, т. е. този пре-
111
ход е отпушен, а към другия — постоянно напрежение в обратна посока,
т. е. вторият PN прехоД е запушен (фиг. 9.9). Електродът, към който се
подава напрежение в посоката на пропускане спрямо базата, се нарича
емнтер. Сигналът ит, който се усилва, се включва във веригата между
емитера и базата. Електродът, към който се подава напрежение с обратна
посока спрямо базата, се нарича колектор. Вьв веригата на колектора е
включен товарният резистор /?т, в конто се получава усиленият сигнал.
При PNPTpan3ncTopHTe емитерът има положителен потенциал спрямо ба-
за га, а колекторът — отрицателен (фиг. 9.9а). При NPN транзисторите
обратно—емитерът има отрицателен потенциал спрямо базата, а колекторът —
положителен (фиг. 9.96).
На фиг. 9.10 са дадени условните означения на плоскостните тразис-
тори: на фиг. 9.10а за транзистор тип PNP, а на фиг. 9.106 — за тип
NPN.
За да обясним принципа на действие на транзисторите, ще разгледаме
работата на плоскостния PNP транзистор (фиг. 9.9а).
Постоянното напрежение, подадено върху емитерния PN преход в посо-
ката на пропускане, има малка стойност — части от волта. Напрежението
на захранващия източник в колекторната верига е много по-голямо — от
10 до 30 V при първите транзистори от този тип. За някои нови конструк-
ции плоскостни транзистори това напрежение е над 100V. Под действието
на напрежението в емитерната верига емитерният PN преход се отпушва и
през него преминава ток. Този ток се обуславя от движението на дупки от
емитера към базата и на електрони от ба-
С за'гя 7.ъм емитера. В самия емитерен PN
£	С —-------------- преход се извършва рекомбинация между
—у-—/€	двата вида токоносители. Транзисторите се
\ /\	\Т) изработват по такъв начин, че концентра-
цията на основните токоносители в слоя
на емитера (в случая дупки) е значително
по-голяма от концентрацията на основните
а	&	токоносители в слоя на базата (в случая
електрони). Поради това потокът от дупки
Фиг. 9.10	към базата е много по-голям от потока на
електрони от базата към емитера. След ре-
комбинация между дупките иелектроните в PN прехода ще се получи изли-
шки от дупки. Излишните дупки преминават в базата, къцето са йеосновни
токоносители. Вкарването на неосновни токоносители в слоя на базата се
нарича инжекция.
Инжектираните в базата дупки попадат под действието на електричес-
112
кото поле на колектора и започват да се движат към колекторння PN
преход. Концентрацията на внесените неосновни токоносители в базата по-
степенно намалява с течение на времето. При изработването на транзистора
дебелнната на базата се прави много малка. Ето защо за времето, необхо-
димо за преместването на неосновните токоносители от емитерния до колек-
торния PN преход, концентрацията им намалява незначително. По-голямата
част от инжектираните в базата дупки (повече от 90%) достига до колек-
торния PN преход. Това увеличава проводимостта на запушения колекторен
PN преход и колекторният ток също се увеличава.
Ако във веригата на емитера действува и източникът с прэменливо на-
прежение «в», токът през емитерния PN преход се измени заедно с нзмене-
нията на напрежението иВх- Съответно се изменят потокът на дупки към
колекторння PN преход и колекторният ток.
Връзката между тока в колекторната верига ic и токът в емитерната
вярига ic се дава се коефициента на предаване поток между двете вериги а.
Този коефициент се дефинира като отношението на нарастването на колек-
торния ток Д/с и предизвикалото го нарастване на емитерния ток Д/с при
постоянно напрежение между колектора и базата ;
(Д/р \
1 /U-C — const •
При плоскостните транзистори колекторният ток е по-малък от емитер-
ния, защото част от емитерния ток премииава през извода на базата. В
съответствие с това и нарастването на колекторння ток ще бъде по-малко
от нарастването на емитерния. Затова коефициеитът а е по-малък от еди-
ница. Разгледаната схема на свързване на транзистора не дава усилване
по ток. При сьщата схема обаче се получава усилване по напрежение. Това
се обяснява така:
Емитерният PN преход е включен в посока на пропускане и съпротив-
лението му е малко. Затова входного съпротивление на транзистора RBX е
малко — няколко десетки ома. Тогава малки изменения на емитерното напре-
жение Дивх ще предизвикватсравнително големи изменения на емитерния ток.
Съпротивлението на веригата на колектора за колекторння ток ic, който
протича в посоката на непропускане на колекторння PN преход, е голямо
(от няколко десетки до няколко стотици килоома). Във връзка с това
включването на товарен резистор във веригата на колектора със сравнител
но голямо съпротивление няма да измени стойността на общего съпротив-
ление на колекторната верига. Изменението на изходното напрежение върху
товарния резистор Дщ131[ = Д/СЯ, при а<3 ще бъде много по-голямо от
изменението на входного напрежение Дпвх. Затова разгледаната схема усил-
ва сигнала по напрежение.
9. 5 СХЕМИ НА ВКЛЮЧВАНЕ НА ТРАНЗИСТОРИТЕ
В електронните схеми транзисторите могат да се включват по три ос-
новни схеми: с обща база (фиг. 9.11а), с общ емитер (фиг. 9.116) и с
общ колектор (фиг. 9.11 в). Това наименование на схемите идва от общата
точка между входната и изходната верига на схемата.
При схемата с обща база входният сигнал се включва в емитерната ве
рига и входен ток е емитерният; /вх iE . Товарният резистор Rr се свързва
в колекторната верига и изхедният ток е колекторният : /,,зх — ic • От уело-
8. EjivKipoтехника и еяектроника
113
вието ic < 1е следва, че схемата с обща база няма усилване но ток, но
усилва по напрежение и по мощност.
В схемата с общ емитер входен ток е базовият: im = 1в  Товарният ре-
зистор е поставен в колекторната верига и изходен ток е колекторният
Гизх “	•
°	J	s
Фиг. 9.11
Коефициентът на предавене по ток на схемата с общ емитер се озна-
чава с р. Той представлява отношен пето на нарастването на колекторния
ток Дг'с към предизвикалото го нарастване на базовия ток Дг'в при постоян-
но колекторно напрежение:
IУ . х I	Р — I - г 7 I
у & 1В = const
От израза за базовия ток
(9.3)	1в — 1е — ic
се получава следната връзка между коефициентите аир:
а
(9-4)	₽ = 1=7 
Тъй като големината на а е в границите 0,9-ъ0,99, стойностите на §
са сравнително големи — от десет до сто, а при някои транзистори и по-
вече.
Схемата с общ емитер има както усилване по ток, така и по напреже-
ние. Нейното усилване по мощност е по-голямо от това на схемата с обща
база.
В схемата с общ колектор входен ток е базовият: iei — is, а изходен —
емитерният: г'изх =	, тъй като товарният резистор е включен във веригата
на емитера. От неравенство™ > ic следва, че усилването поток в тази
схема е по-голямо от усилването по ток в схемата с общ емитер. Напреже-
нието, приложено между емитера и базата иЕв , е разликата между входно-
го и изходното напрежение —
(9.5)	Них ~~~ Пцзх
Напрежението пев . необходимо за управление на входния ток на тран-
зистора, е много малко. Затова изходното напрежение иизх = иак — uebе
малко по-малко от входного. Схемата с общ колектор не усилва по напре-
жение.
114
9.6.	СТАТИЧНИ ХАРАКТЕРИСТИКИ И ПАРАМЕТРИ НА ТРАНЗИСТОРИТЕ
Статичните характеристики на транзисторите представляват зависи-
мостите между напреженията на електродите им и токовете през тях. За
удобство при построяването входният ток и изходното напрежение се из-
бират за независими прэменливи, а изходният ток и входного напрежение
за функции. По такъв начин за всяка от разгле даните схеми на свьрзвано
на транзисторите се получават по четири семейства статични характерис-
тики. Тези характеристики имат следните наименования: изходни харак-
теристики, характеристики на предаване по ток, входни характеристики и ха-
рактеристики на обратна врьзка по напрежение.
За схемата с общ емитер — най-често срещаната схема на свързване
на транзисторите — изходните величини са колекторното напрежение и
колекторният ток, а входните — базовото напрежение и базовият ток. Сьот-
ветно статичните характеристики са:
изходни характеристики - 1С .= Fl(uc)iB .const:
входни характеристики ив F2(z’b)«c const
характеристики на предаване по ток — г'сЕ3 («я )«с - const
характеристики на обратна връзка по напрежение ив - F4(wc)Ifi const
Много често статичните характеристики на транзисторите се чертаят в
една обща координатна система. На фиг. 9.12 те са начертани за схемата
с общ емитер. Дадени са само една входна характеристика и една характе-
ристика на предаване по ток за определена стойност на колекторното на
нрежение ис. Останалите харак-
теристики от съответното семей-
ство за други стойности на ис са
разположени много близо една
до друга.
Освен стойностите на коефи-
циентите а и $ за транзисторите
в съответните справочници се по-
сочватогцеи стойностите на след-
ните величини: максимален до-
пустим ток за колекторния PN
преход I с max', най-голяма мощ-
ност, която може да се отделя в
колектора Рстах", максимално
допустимо напрежение между ко-
лектора и базата — Uсв max', об-
ратен колектореи ток let, който
се измерва при изключен емитер.
iB, mA
 lg-1mA
 1,5 mA
• 2 mA
~ 2,5mA
lg ^3mA
2,5 mA
2mA
1,5 mA
1mA
0,5mA
. OmA
oc,v
9.7.	ДИНАМИЧНИ ХАРАКТЕРИСТИКИ НА ТРАНЗИСТОРИТЕ.
РАБОТА НА ТРАНЗИСТОРИТЕ В КЛЮЧОВ РЕЖИМ
В електронните схеми транзисторите работят с товарен резистор в из-
ходната верига. Товарният резистор е причина да се изменя изходного на-
прежение, когато се изменя изходният ток поради изменението на входния
ток. Така получеиият режим на транзистора, при който се изменят всички
напрежения и токове, се нарича динамичен режим на транзистора.
115
На всяка от статичните характеристики отговаря съответна характерис-
тика в динамичен режим. Най-голям интерес представляват изходната и
входната динамична характеристика, заради което тук разглеждаме именно
тях.
За схемата с обща база (фиг. 9.11а) колекторното напрежение ис е рав-
но на напрежението на източника в колекторната верига Ес минус пада на
напрежение в товарния резистор Rite'.
(9.6)	ис = — (Ес — Ri ic )•
В полето на статичните изходни характеристики ic = F(ис)tE = const по-
лз ченото уравнение представлява права линия, която се прекарва най-лесно
чрез отрезите върху координатните оси: при ic = 0, ис = —Ес (точка Л) и
при ис = 0, ic = —Ec/Rt (точка В) — фиг. 9.13а. Динамичната характе-
ристика се нарича още товарна права, тъй като тя зависи от съпротивле-
нието на товарния резистор /?т 
При дадени напрежение на захранващия източник Ес и съпротивление
R, от динамичната характеристика се определи какви са стойностите на
колекторння ток ic и на колекторното напрежение ас при емитерен ток 1е 
За схема с обща база входната динамична характеристика (фиг. 9.136)
представлява зависимостта на емитерното напрежение иЕ от емитерния ток
iE Тази характеристика се получава от статичните входни характеристики
по следния начин : посредством динамичната изходна характеристика върху
всяка статична характеристика се нанася стойността на емитерния ток 1е за
дадената стойност на колекторното напрежение ас. От динамичната вход-
на характеристика се определи какво трябва да бъде емитерното напреже-
ние, за да се установи необходимият емитерен ток.
Фиг. 9.13
При липса на входен сигнал за усилване транзисторът работи в точка
Р на динамичната изходна характеристика, на която съответствуват колек-
торен ток /со и колекторно напрежение UCo. Колекторният ток /со се съз-
дава от емитерен ток /с = 1ес- За да протича в емитерната верига ток 1е„,
в нея трябва да има източник на напрежение. Съответното е.д.н. Et се
отчита от динамичната входна характеристика.
116
В много електронни схеми транзисторите работят с входни сигнали,
чиито амплитуди са достатъчно големи и работната точка излиза извън
участъка CD на динамичната характеристика (фиг. 9.13а).
Когато емитерният ток стане по-малък от нула, емитерният PN преход
се запушва и спира инжектирането на неосиовни токоносители в базата.
Колекторният ток става много малък и представлява обратният ток на за-
пущения колекторен PN преход. Транзисторът е запушен. При това сьстоя-
ние, което се нарича еще режим на отсечка, липсва възможност за управ-
ление на колекторния ток.
Над определена положителна стойност на емитерния ток работната
точ.ка преминава в частта ВС на изходната динамична характеристика. Тук
статичните изходни характеристики се сгъстяват и увеличаването на еми-
терния ток не предизвиква увеличаване на колекторния ток. Колекторното
напрежение става много малко и клони към нула. В този случай колектор-
ният токе максимален (lc = EciRx) и също не може да се управлява,
Този режим, наречен режим на насищане, съответствува на напълно от-
пущен транзистор
Ако във входната верига на транзистора се подава поредица импулси
с променлива поляриост и достатъчно голяма стойност, тон се превключва
последователно от запушено в отпущено състояние и обратно, т, е. работа
подобно на един ключ. Затова този режим се нарича ключов режим на
транзистора. Ключовият режим на транзистора се използува в различии
превключващи схеми
КОНТРОЛ НИ ВЪПРОСИ
1.	Как се получава определена проводимост при полупроводниковите материали?
2.	Какво представлява PN преходът и какви свойства има ?
3.	Ще се получи ли PN преход при сплавянето на два метала с различна по големина,
но еднаква по тип проводимост ?
4.	Зато плоскостните диоди не могат да се използуват при високн честоти ?
5.	Каква е коиструкцията на мощните диоди ?
6.	Как се управлява токът през колекторния PN преход на транзистора ?
7.	Сравнете различннте схеми на свързване на транзистора по отношение усилването
им на различните величини на електрическите сигиали I
8.	Кои са осиовните параметри на един транзистор ?
9.	Какви характеристики знаете при транзисторите?
10.	Какво представлява ключовият режим иа транзистора ?
117
ГЛАВА ЛЕСЕ Г А
ЕЛЕКТРОННИ УСИЛВАТЕЛИ И ГЕНЕРАТОРИ
10.1.	ОБЩИ СВЕДЕНИЯ ЗА ЕЛЕКТРОННИТЕ УСИЛВАТЕЛИ
Усилвателите са устройства, конто увеличават (усилват) дадена вели-
чина (напрежение, ток или мощност) на един електрически сигнал. Самото
усилване става за сметка на енергията на захранващ източник. Когато еле-
ментите, конто управляват енергията на захранващия източник, са електрон-
ни лампи или транзистори, усилвателите се наричат електрюнни.
Усилвателите се класифицират по различии признаци.
В зависимост от усилваната величина те биват усилватели на напреже
ние, усилватели на ток, усилватели на мощност,
Според броя на стъпалата усилвателите са едностъпални, двустъпални
и многостъпални
По типа на входните сигнали усилвателите биват :
1.	Постоя^нотокови — усилват постоянни или бавноизменящи се ве
личини.
2.	Нискочестотни — усилват сигнали в честотния интервал от няколко
десетки херца до 20kHz. В никои случаи горната граница достига 100kHz
и повече.
3.	Високочестотни — усилват сигнали с висока честота, но работният
честотен интервал е много малък в сравнение със средната работна честота
4.	Импулсни и видеоусилватели — усилват импулси и видеосигнала при
телевизионно предаване.
5.	Избирателни усилватели — усилват сигнали само в тясна честотна
лента в зоната на ниските или високите честоти,
Според междустъпалната връзка усилвателите биват с галванична
връзка, с резисторно-кондензаторна връзка (с R С-връзка), с грансформа-
торна връзка, с връзка с резонансни кръгове
Една от най-важните велг.чгни за оценка на работата на един усилва-
тел е коефициентът на усилване. Той представлява отношението на изхоД-
ната към входната величина. В зависимост от това, кои са изходните
и входните величини, се различават коефициенти на усилване по напреже-
ние, по ток и по мошност :
Лр —
(10.1)
.Г	изх
К/ - —
вх
р
* нзх
АР = ~р
гвх
118
При многостъпалните усилватели коефициентът на усилване на целня
усилвател е равен на произведенного от коефициентите на усилване на от-
делните стъпала.
За усилвателите на мощност от голимо значение е коефициентът на
полезно действие т], който е равен на отношението на полезната (изходната)
мощност Ризх към консумираната от захранващия източник мощност Ро —
(10.2)
Усилвателите изменят формата на усилвания сигнал, т. е. сигналът на
цзхода иа усилвателя не съвпада по форма с входния сигнал. Причина за
това са изкривяванията, конто внася усилвателят. Те са два вида: честотни
и нелинейни. Честотните изкривявания се дължат на реактивните елементи
(кондензатори и бобини) в схемата и а усилвателя. Вследствие на зависи-
мостта на реактивните съпротивления от честотата сигналите с различии
честота се усилват различно и се изменят различно по фаза. Затова честот-
ните изкривявания биват амплгтудни и фазови. Амплитудните изкривява-
ния се оценяват по амплитудно-чесготната характеристика на усилвателя.
която представлява зависимостта на коефициента на усилване от често-
тата.
Нелинейните изкривявания се появяват вследствие на това, че не ви-
наги входннте динамични характеристики са прави линии.
В усилвателите често се използува обратна връзка. Тя представлява
връщане на част от изходния сигнал във входната верига на усилвателя,
което се осъществява със специална верига за обратна връзка. Когато сиг-
налът на обратната връзка съвпада по фаза с входния, обратната връзкае
положителна, а когато той е в противофаза — тя е отрицатели а. При по-
ложителна обратна връзка усилването се увеличава, но се влошават редица
други показатели при работата на усилвателя. Отрицателната обратна връзка
намалява усилването, но подобрява работата на усилвателя по отношение
на стабилността и нелинейните изкривявания. Затова при усилвателите се
прилага отрицателна обратна връзка. Положителна обратна връзка се из-
ползува при електронните генератори.
10.2.	ТРАНЗИСТОРНО УСИЛВАТЕЛНО СТЪПАЛО С ОБЩ ЕМИТЕР
Схемата на свързване на транзистора с общ емитер се употребява най-
често, тъй като тя дава усилване и по напрежение, и по ток.
Както се вижда от фиг. 9.11 б, в тази схема има два захранващи източ-
ника : в колекторната верига и във веригата на базата за осигуряване на
постоянния базов ток. В практиката постоянният базов ток обикновено се
осигурява от източника на колекторно напрежение. В схемите се вземат
мерки и за температурка стабилизация на режима на работа на тран-
зистора.
На фиг. 10.1 е дадена схема на транзисторно усилвателно стъпало с
общ емитер. Постоянният базов ток /во се получава от колекторния източник
Ес посредством делител на напрежение, съставен от резисторите Rt и /?2.
В емитерната верига е включен резисторът RE, който стабилизира по-
стоянния колекторен ток /со при изменение на температурата на околната
среда. При увеличаване на температурата се получават нови токоноснтели
и постоянният колекторен ток /с0 се увеличава. Увеличава се и падът на
119
напрежение Re I со в резистора Re- Това води до
циала на емитера спрямо базата. Намалява се и
I което ограничава увеличаваието на тока /со-
Стабилността на постоянния колекторен ток се
намаляване на потен-
постоянннят базов ток
лостига вследствие на
обратното въздействие на изходната
ка на сигнала
верига (колекторната) на транзистора
върху входиата (веригата емитер—база).
Създава се отрицателна обратна връз-
ка, поиеже при увелнчаване на нзход-
ния ток входи и ят ток намалява. За
променливите съставки на двата тока
тази връзка не трябва да съществува, тъй
като ще доведе до намаляване науснл-
ваието на стъпалото. Затова паралел-
но на резистора RE е свързан конден-
заторът С^, чието капацитивно съпро-
тивление за най-ниската честота на
усилвання сигнал трябва да бъде
много малко в сравнение със съпротив-
лението иа резистора Re-
Коидензаторът С\ отдели източни-
за усилване от постоянното напрежение, което
създава
колекторният източник Ес 
Товарът Ri е консуматорьт, конто използува усиления сигнал. Най-
често това е входната верига иа следващото транзисторноусилвателно стъ-
пало. Кондензатор ьт С, прехвърля само променливата отставка на колек-
торното напрежение към консуматора R-,
Фиг. 10-2
На фиг. 10.2 е поясней нрииципът на работа на транзисторното уснл-
вателно стъпало с общ емитер с помощта на входните и изходните харак-
теристики и зависимостите иа токовете и напреженията от времето при
синусоидално входно напрежение.
120
Режими на работа на усилвателните елементи
в усилвателното стъпало
В зависимост от това, как е подбрана работната точка в покой (при
липса на сигнал за усилване) върху динамичната входна характеристика, се
различават три режима на работа на усилвателните елементи : режим клас
А, режим клас В и режим клас С.
При режим клас А работната точка в покой се намнра във или около
средата на праволинейння участък на динамичната характеристика (точка
Р на фиг. 10.2). Амплнтудата на входното напрежение UBXm е no-малка от
постоянного базово напрежение Ubo н за всички стойности на входното на-
прежение транзнсторът остава отпушен.
Прн режим клас В работната точка в покой съвпада с началото на
динамичната характеристика — на фиг. 10.2 точка Q. В колекторната ве-
рига протича ток само през половината на периода на усилвания сигнал,
когато входното напрежение действува в посока на отпушване на емитерния
PN преход.
Когато работната точка в покой се намира под началото на динамичната
входна характеристика (на фиг. 10.2 точка R), режимът на работа е класС.
В нзходната верига протича ток в интервалн от време, конто са по-малки
от половината на периода на усилвания сигнал.
ЮЛ. RC-усилвателн
Първите стъпала в един многостъпален усилвател са усилватели на
н апрежение илн ток. За тези стъпала най-често се използува схемата с общ.
емнтер. В изходната верига се включва активен товар, а връзката със след-
ващото усилвателно стъпало се осътцествява посредством кондензатор. Такива
усилватели се нарнчат усилва-
телн с резисторно-кондензатор-
на връзка илн още RC-усил-
вателн.
Усилвателните стьпала в
RC-уснлвателнте работятв ре-
жим клас А, който оснгурява
най-малки нелинейнн изкрнвя-
вания. Порадн малката мощ-
ност, която тезн усилватели кон-
сумират от захранващия нзточ-
ннк, малкнят им коефициент
на полезно действие е без
значение.
Фнг. 10.3
На фиг. 10.3 е дадена прнн-
нипна схема на двустъпален /?С-усилвател.
Отделните усилвателни стъпала са изградени по схемата с общ емнтер.
Изходната верига на първото стъпало е свързана с входната вернга на
второто стъпало посредством кондензатора Ср , който възпрепятствува пре-
хвърлянето на постоянно напрежение от колекторната вернга на първото
стъпало във входната верига на второто стъпало. Еквнвалентното входно
съпротивление на второто усилвателно стъпало е изобразено на фигурата с
прекъсната линия и е означено с RT .
121
На фиг. 10.4 е дадена амплитуд-
но-честотната характеристика на RC-
усилвателя. При ниски честоти усил-
ването намалява поради увеличаващо-
то се съпротивление на кондензатора
Ср . Намаляването на усилването при
високи честоти се причинява от капа-
цитетите на PN преходите на тран-
зистора и паразитните капацитети.
Фиг. Ю.4
10.4.	УСИЛВАТЕЛИ С ТРАНСФОРМАТОРНА ВРЪЗКА
Връзката на изходната верига на усилвателното стъпало с входната
верига на следващото стъпало може да се осъществи посредством трансфор-
матор. Така полученият усилвател се нарича усилвател с трансформаторна
връзка.
На фиг. 10.5 е дадена схемата на двустъпален усилвател с трансфор-
маторна връзка. Транзисторите са включени по схема с общ емитер. Връз-
ката между изходната верига на първия транзистор и входната верига на
втория транзистор се осъществява с трансформатора Трг. Неговата първич-
на намотка е включена в колекторната верига на първия транзистор 7\.
Тази намотка има малко съпротивление, падьт на напрежение в нея от
постоянната съставка на колекторния ток на транзистора е незначителен,
поради което Uco^Ec- Това дава възможност да се намали напрежението
на захранващия източник спрямо това на усилвател с активен товар в из-
ходната верига. Изходното напрежение на стъпалото може да се изменя по
фаза на 180° чрез превключване на намотките на трансформатора.
Фиг. 10.5
Вторичната намотка на трансформатора е свързана към входа на вто
рия транзистор Т2 посредством кондензатора С2, който не пропуска постоя-
нен ток от веригата на постоянния базов ток във вторичната намотка на
трансформатора.
Усилвателите с трансформаторна връзка имат следните недостатъци в
сравнение с /?С-усилвателите: цената е по-висока; теглото и размерите на
122
трансформатора са по-големи от съответните величини на резистора и кон-
дензатора ; зависимостта на коефициента на усилване от честотата е много
по-силна, особено в областите на ниските и високите честоти.
Важно предимство на трансформаторната връзка е възможността за
съгласуване на входното съпротивление на консуматора към изходната
верига на усилвателния елемент, което се използува широко при усилвате-
лите на мощност.
10.5.	ЕМИТЕРЕН ПОВТОРИТЕЛ
Усилвагелното стъпало по схема с общ колектор се нарича емитерен
Фиг. 10.6
повторител, тъй като изходното напрежение е почти равно на входното.
На фиг 10.6 е дадена приннипната схема на емитерен повторител.
В схемата има един захранващ източник — този в колекторната верига.
Постоянният базов ток /й(1 се осигурява с резистора /?г Изходното иапре
жение м|13х върху товарния резистор Re, включен вемитерната верига, съв-
пада по фаза с входното ит. Цялото изходно
напрежение действува във входната зерига
на транзистора и създава отрицателна об-
ратна връзка Променливото напрежение меж-
ду базата и емитера е
10.	Зу	UBE ~ Ивх Дизх •
Поради малката стойност на ube спрямо ивх и
ииэхсе получава
10.4	Низх Hex*
Следователно коефициентът на усилване
по напрежение на емитерния повторител е
малко по-малък от единица. Коефициентът на
ссилване по ток е
10.5
К/ = 1 f
Емитерният повторител има голямо входно и малко изходно съпротив-
ление. Затова той се използува като съгласуващо звено, чрез което източ-
ник на сигнал с голямо съпротивление може да се свърже с консуматор с
малко съпротивление.
Понеже в схемата има стопроцентова отрицателна обратна връзка, еми-
терният повторител дава малки нелинейни изкривявания.
10.6.	НИСКОЧЕСТОТНИ УСИЛВАТЕЛИ НА МОЩНОСТ
Усилвателите на мощност са предназначени да осигурят известна мощ-
ност във външен консуматор, който може да бъде електрически двигател,
измервателен механизъм, контролиращо или изпълнително устройство, ви-
сокоговорител и др.
Най-често съпротивлението на външния консуматор е малко — отчасти
от ома до няколко десетки ома. Тези стойности са по-малки от оптималната
стойност на товарното съпротивление в изходната верига на усилвателния
123
еле мент, което налага да се включи съгласуващ трансформатор. Следова-
телно в повечето случаи усилвателите на мощност са усилватели с транс-
форматорна връзка (вж. т. 10.4).
При досега разгледаннте усилватели на напрежение и ток амплитудата
на входиня сигнал е малка н практически усилвателният елемент работи в
режим, при който се използува само праволннейният участък от динамич-
ната му характеристика. Затова получените нелинейни изкривявания са
незначителни и най-често не се вземат под внимание. Друга особеност на
тези усилватели е, че те консумнрат много малка мощност от захранващия
източник и коефицнентът на полезно действие е без значение.
При усилвателите на мощност положението е друго. За да се получи
необходимата мощност във .зъншния консуматор. амплитудата на входния
сигнал трябва да бъде голяма. Затова уснлвателннят елемент работи и в
нелинейните участъци на динамичната характеристика, което увелнчлва
нелинейннте нзкривявания. Увелнчаването на полезната мощност води до
увеличение на консумираната мощност от захранващия нзточннк. Затова
при големи мощности коефицнентът на полезно действие е един от основ-
ните показатели на уснлвателя.
В завнсимост от схемата усилвателните стъпала на мощност се делят
на еднотактни н двутактни. Еднотактннте усилвателнн стъпала оаботят в
режим клас А, а двутактннте могат да се поставят в режим клас Див
режим клас В. Двутактннте стъпала дават по-малкн нелинейни нзкрнвява-
ния и в режим клас В оснгуряват по-голям коефнциент на полезно дейст-
вие. Еднотактннте стъпала се използуват при мощност до 4—5W, а дву-
гактните — при по-големи мощности н при внсококачествени усилватели
Фиг. 10.7
Еднотактни усилватели на мощност. На фиг. 10.7 а е дадена схемата
на еднотактно усилвателно стъпало на мощност, при което транзнсторът е
свързан по схема с общ емнтер. Сигналът се подава към входа на тран-
зистора чрез трансформатора Tpi, а консуматорът на усиления сигнал се
свързва към изходната вернга посредством трансформатора Тр2.
В полето на изходннте характеристики товарната права е прекарарта
под линията на допустимите загуби Рстах (фиг. 10.7 6). Работната точка при
покой се избира в средата на товарната права. Нан-голямата стойност на
124
коефициента на полезно действие — около 0,4 — се получава при пълно из-
ползуване на транзистора, когато се заема цялата товарна права.
Двутактни усилватели на мощност. Двутактната схема се изгражда с
два транзистора, конто работят към общ консуматор, чрез изходен транс-
форматор с изведена средна точка от първичната му намотка. Към входните
вернгн на транзисторите се подават две противофазни напрежения с еднакви
амплитуди, откъдето идва и нанменованнето на схемата.
На фиг. 10.8 е дадена схемата на дву-
тактно транзисторно усилвателно стъпало
нд мощност, което работи в режим клас В.
Транзисторите са включени по схема с общ
емитер.
Всеки от транзисторите се отпушва за
интервал от време, равен на полупериода
иа входното напрежение, когато това на-
прежение действува в посока на Пропус-
кане на емитерния PN преход. Колектор-
ните токове представляват полувълци от
синусоиДи, но когато протича ток в ко-
лекторната верига на единия транзистор,
другият транзистор е запушен. Намагнит-
ването, което създават двата колекторни тока
магнитването от протичането на синусоидален
трансформатор с брой иа навивките
Фиг. 10.8
ic и ic. е равностойно на на-
тек в първичната намотка на
При пълно изиолзуване на транзисторите противотактната схема в
режим клас В осигурява коефиииент на полезно действие 0,68 — 0,7.
10.7.	ПОСТОЯННОТОКОВИ УСИЛВАТЕЛИ
Постояннотоковите усилватели са предиазначени да усилват постоянни
или много бавио изменящи се сигнали- В тези усилватели за връзка между
стъпалата не могат да се използуват реактивни елементи, а само резистори.
Поради липсата на реактивни елементи усплвателят е чувствителен към
из.мененията на постоянните захранващи напрежения и параметрите на схе-
мата. Заедно с полезния сигнал усплвателят усилва и паразитните сигнали,
конто се дължат на тези изменения. При липса на входен сигнал изходното
напрежение на усилвателя се изменя, като изменение™ се нарича дрейф
При транзисторните постояннотокови усилватели съществува и темпера-
г\рен дрейф, обОсловен от измененията на температурата на околната среда.
Температурният дрейф се дължи на измененията на топлинннте токове на
транзистора.
За намаляване или отстраняване на дрейфа се използуват спецнални
схеми, от конто най-разпространените са мостовите автобалансни схеми.
На фиг. 10.9 е дадена симетрична автобалансна схема на постояннотоков
усилвател, изградена под формата на симетричен мост. Двете рамена на
моста са колекторните резистори R'c и /?с', а другите две — транзисторите
Т, и Т.,. За да се получи пълна симегрия на моста, двата транзистора
трябва да имат еднакви параметра, а колекторните резистори — еднакви
съпротивления. За пълно симетриране на схемата служи потенпнометьрът
р сзързан с двата си края към емитерите на транзисторите. Схемата е
125
а изходното напрежение нИЗх ее
Фиг. Ю.у
симетрична и ио отношение на останалите елементи, г е. R'} Ry и
Пзточникът на колекторно напрежение е в единив диагонал на моста,
получава от другия диагонал. Автоматичного
балансиране на схемата се получава благо-
дарение на общия емитерен резистор RE
Входното напрежение трябва да бъде си-
метрично спрямо общата точка масата в
схемата, т. е. по отношение на входа схе-
мата е двутактна.
При еднакви съпротивления /?_• и R>
входното напрежение нвх се разделя в базо-
вите вериги на двата транзистора на две
еднакви по абсолютна стойност напреже-
ния, но с обратна полярност. При дадена
полярност на входното напрежение полу-
ченото базово напрежение на единия тран-
зистор действува в отпушваща посока, а
на другия — в запушваща. Колекторният
ток на първия транзистор се увеличава, а
на втория — намалява. Наличието на вхо-
ден сигнал нарушава равновесието на моста. В диагонала между колекто-
рите на двата транзистора се появява известно изходно напрежение ннзх .
Понеже схемата представлява симетричен мост, в единия диагонал на
който е включен захранващият източник, а в другия — товарният резистор,
измененията на захранващото напрежение не оказват влияние на изход-
ното напрежение.
Ако двата транзистора са поставени при еднакви топлинни условия,
температурният дрейф се свежда до минимум, тъй като температурите на
транзисторите се изменят по еднакъв начин и топлинните токове взаимно
се компенсират.
Входното напрежение изменя токовете на транзисторите в противопо-
ложи и посоки, поради което напрежението върху резистора /?ъ не се про-
меня. Слодователно в RE не се създава отрицателна обратна връзка за
входното напрежение. Такава връзка обаче се създава за всички паразитни
сигнали, конто се изменят по еднакъв начин за двата транзистора. Затова
те се усилват много слабо от автобалансното стъпало.
10.8.	ОПЕРАЦИОННИ УСИЛВАТЕЛИ
Операционният усилвател представлява постояннотоков усилвател, об-
хванат от външна верига на отрицателна обратна връзка.
Този вид усилватели са наречени операционни, защото в зависимост'oi
елементите на веригата за отрицателна обратна връзка те могат да из-
вършват различии математически операции : събиране, умножение на — 1
или на друго число, умножение и деление на две величини, диференциране.
интегриране и др.
За да работи с достатъчна точност, постояннотоковият усилвател (без
веригата за обратна връзка) трябва да има следните параметри: много
голям коефициент на усилване (до 10е), много голямо входно съпротивле-
ние, малко изходно съпротивление, голямо бързодействие.
Мною често термины операционен усилвател се употребява за самия
постояннотоков усилвател.
В съвременната полупроводникова електроника се използувдт изключи-
гелно операционки усилватели в интегрално изпълнение, Най-често интеграл-
ните операционни усилватели се конструират като тристъпални. Първото
стъпало е изградено на базата на диференциална автобалансна схема.
Затова оиерационният хсилвател има два входа. При подаване на входен
сигнал на първия вход, наречен инвертиращ, изходният сигнал е с обратна
нолярност спрямо входная. При сигнал на втория, неинвертиращ вход из-
ходният и входният сигнал имат еднаква полярност.
На фиг 10.10 е дадено условною означение на операционен усил-
вател. Инвертиращият вход се означава с „—а неинвертиращият —
с Схемата на усилватели се захранва с две симетрични напрежения.
Когато се разглеждат принципни схеми, се чертаят само входовете и изходът
на операционния усилвател.
На фиг 10.11 е дадена схема на операционен усилвател, конто извършва
умножение с отрицателно число. Връзката между изходното и входното на-
прежение има вида
(10.6)
«изх
/?2
/?!
10.9.	ЕЛЕКТРОННИ ГЕНЕРАТОРИ
Електронните генератори са устройства с усилвателен елемент — елек-
тронна лампа или транзистор, конто преобразуват постояннотокова енергия
в еиергия на електрически трептения с определена форма и честота.
Получените трептения в електронните генератори могат да имат сину-
соидална или несинусоидална форма. В първия случай имаме генератори
на хармонични трептения, а във втория — генератори на релаксационни
гре п те ни я.
Генераторите са намерили широко приложение както в различные об-
ласти на радиотехниката, така и в много устройства на промишлената
електроника.
Генераторите на хармонични трептения с малка мощност, конто в мо-
мента се изграждат изключптелно с полупроводникови прибори, се изпол-
зуват в измервателни и регулиращи устройства, в системи на телеизмерване
и телеуправление, в радио- и телевизионните приемнипи и др.
Генераторите на хармонични трептения с юляма мощност, конто все
още се осъществяват с електронни ламин, са най-важната съставна част
на радиопредавателните станции, а в промишлеността намират приложе-
127
ние за индукцнонно нагряване и топене на метали, за диелектрично на-
гряване н др.
Различимте видове генератори на релаксационни трептения се използу-
ват в електронни измервателни, контролиращи и регулиращи устройства, в
изчислител’нн устройства и машини, в телевизионната техника и др.
Генератори със самовъзбуждаие от LC-тнп. От курса по физика е из-
вестно, че когато един кондеизатор с капацитет С се разрежда през боби-
на с нндуктивност L и активно съпротивление R и е изпълнено условието

във веригата възникват електрически трептения. Тяхната честота се опре-
дели по формулата
(10.7)
f ~______J______
'° 2nylL.C
Получената система от паралелно свързани коидензатор и бобина се нарича
паралелна резонансна верига Трептенията затихват, тъй като енергията иа
заредения кондеизатор постепенно се превръща в топлина, отделена в про-
водника на бобината със съпротивление R.
В резонансната верига ще се поддържат незатихващи трептения, ако
през всеки период в нея се внася определено количество енергия. Това се
осъществява чрез усилвателен елемент. Получената система от паралелна
резонансна верига и усилвателен елемент (транзистор или електронна лампа),
в която се получават незатихващи електрически трептения, се нарнча гене-
ратор със самовъзбуждаие от LC-тип. Широко се употребяват и наименова-
нията автогенератор от АС-тип или АС-генератор.
На фиг. 10.12 е дадена една от възможните схеми на АС-генератор със
самовъзбуждаие. Паралелната резонансна верига е включена в колекторна-
та верига на транзистора. За да се поддържат трептенията в резонансната
верига, между изходната и входната верига на транзистора трябва да има
положителна обратна връзка. За тази цел служи бобината Аов, свързана
между базата и емитера на транзистора. Понеже обратиата връзка в гене-
ратора се създава посредством две индуктивно
свързани бобини, се използува терминът схе-
ма с трансформаториа обратна връзка.
|—о	Самовъзбуждането на генератора става по
иизх следния начин. При включване на захранващото
напрежение и протичане на колектореи ток в
резонансната верига възникват електрически
трептения. Променливият ток, който протича в
бобината L, индуцира напрежение вбобината за
обратна връзка Аов. Това напрежение денствува
така във входната верига на транзистора, че
променливият ток в резонансната верига се уве-
своя страна увеличава напрежението във входната ве-
и постепенно амплитудата на трепте’Иията се увеличава.
Увеличаването на амплитудата продължава, докато се навлезе в иелиней-
ните участъци на динамичната характеристика. По-натагыпно увелнчаване на
амплитудата на входното напрежение на транзистора не води до увеличение
на амплитудата v -- -v т<™
#в
СВ1
Фш. Ю. 12
личава. Този ток от
рига на транзистора
128
Най-често автогенераторите работят в режим клас С, което осигурява
по-голям коефициент на полезно действие в сравнение с режимите клас А и
В. Необходимого постоянно базово напрежение (Удо се получава автоматично
от постоянната съставка на базовия ток в резистора Rb- Кондензаторът
Св дава накъсо променливите съставки на базовия ток, а кондензаторът
Cbi предотвратява преминаването на високочестотни токове през захран-
ващия източник. Изходното напрежение иизх се извежда от индуктивния
клон на паралелната резонансна верига.
С автогенераторите от LC-тип се получават електрическн трептения с
честоти от няколко хилядн херца до 1000 MHz.
КОНТРОЛНИ ВЪПРССИ
1.	Какви са предимствата на ВС-усилвателите пред усилвателите с трансформаторна
връзка ?
2.	Зашо при усилвателите на мощност консуматорът се свързва към усилвателната
схема посредством трансформатор ?
3-	Защо в режим клас В се получава по-голям коефициеит на полезно действие в срав-
нение с режим клас А ?
9 Електротехннка и електроника
129
ГЛАВА ЕДИНАДЕСЕТА
ЛОГИЧЕСКИ ЕЛЕМЕНТИ И СХЕМИ
11.1 ЛОГИЧЕСКИ ЕЛЕМЕНТИ
Цифрови (логически) схеми се наричат тези, при конто входните и из-
ходните сигнали могат Да имат само две строго определени стойности. Тяхна
друга характерна особеност е, че стойностите на изходните сигнали на една
схема зависят от комбинациите на входните сигнали и от логическата функ-
ция, заложена в схемата.
Цифровите схеми, конто осыцествяват основните логически функции се
наричат логически елементи.
Действието на логическите елементи и логическите схеми най-добре се
описвас алгебрата на логиката. Според формалната логика едно твърдение
може да бъде вярно или невярно. В тази логика се използуват закони, от
конто по предварително установени истини се стига до нова истина.
Математичният апарат на формалната логика се нарича алгебра на
логиката. Тя изследва мисленето с помощта на математични методи. В тази
алгебра независимите променливи (аргументите) и функциите могат да имат
само две стойности — 0 и 1, което отговаря на двете възможности за едно
твърдение—вярно или невярно.
Логическата функция у на п променливи xlt х2, . хп се представя
така:
У= f ("^1» *^2’ ' ’ ‘ » -^п)>
като за даден набор на променливите съответствува определена стойност
(О или 1) на функцията. При брой на променливите п броят на всички технц
набори е 2", а броят на логическите функции е 22"’1
Логическите функции най-често се задават с помощта на таблици, на-
речени таблици на истинност, в конто за всеки набор от стойности на аргу-
ментите се посочва стойността на функцията.
Двете определени стойности на входните и изходните сигнали в логи-
ческите елементи и схеми са високо ниво и ниско ниво, което клони към
нула. Двете нива са ясно разграничен!!. Тези две нива са физйчен аналог
на двете стойности, конто могат да имат логическите функции и техните
аргументи.
Логическите елементи могат да се реализират с електромагнитни релета,
с електронни лампи, с полу проводи и ков и прибори и други устройства. Когато
логическите елементи се правят с полупроводникови прибори, най-често са
в интегрално изменение. Интегралните логически елементи са основа за из-
граждане на най-различни цифрови устройства, включително и електронните
изчислителни машини.
130
Най-простите логически елементи имат един вход и един изход. Възмож-.
ните логически функции при един аргумент са четири. От тях се използува
само едната, наречена инверсия 'логическо отрицание;, накратко НЕ. При
нея функцията има винаги противоположна стойност на аргумента. Прието
е инверсията да се означава с чертичка над аргумента у у.
Фиг Н.З
Фш. 11.2
Ф hi II .5
Условною означение на логический елемент инвертор, конто реализира
логическата функция инверсия, е дадено на фиг. 11.1.
На фиг. 11.2 е дадена схема с електромагнитно реле, която изпълнява
логическата функция НЕ. Когато към бобината на релето Р не е подадено
напрежение х —О', контактът Р е отворен и електрическата лампа свети
(_У=П. Когато към бобината на релето е подадено напрежение 1 >, кон-
тактът Р е затворен и лампата не свети '\y = 0i.
Когато броят на аргументите е п- 2, логическите функции са 16 От
тях основно приложение са намерили 4. Те са дефинирани в дадената таб-
лица за истинност (табл. Н.П Дефинициите са аналогични н при произволен
брой на аргументите.
Таблица ПЛ
Аргумент»!	Х| 0 0 1 1 х, 0 I 0 i		
Ф}НКЦИИ	У1 0 1 1 1 у., 0 0 0 1 Уз 1 0 0 0 >41110	Математично п ре дета в я не	Наименование иа функцията
		У—*i х., У— Tj + T'j У—*i  х2	Логически сума (дизюикция)—ПЛИ Логическо произведение (конюнкция)— И Отрицание на дизюнкиията — ИЛИ-НЕ Отрицание на коиюнкцията — Н-НЕ
На фиг. 11.3, 11.4, 11.5 и 11.6 са дадени условните означения на логи-
ческите елементи, конто осъществяват съответно логическите функции ИЛИ,
И, ИЛИ-НЕ и И-НЕ. Логическите елементи носят имената на съответните
функции: ИЛИ, И, ИЛИ-НЕ и И-НЕ.
На фиг 11.7 е дадена схема селектромагнитни релета, която изпълнява
логическата функция ИЛИ. Когато към бобините на двете релета Р1 и Р2
131
не са подадени напрежения, т. е. х, 0 и х2 = 0, контактите Рх и Рг са от-
ворени и електрическата лампа не свети, т. е. у^О. Достатъчно е на една
от бобините да се подаде напрежение, т. е. хг или х2 да бъде 1, за да се
затвори един от контактите Р\ или Р2 и електрическата лампа да свети,
т. е. у 1.
Фиг. Н.7
Фиг. 11.8
На фиг. 11.8 е дадена схема с електромагнитни релета, която реализира
логическата функция И. Когато към бобините на двете релета Рг и Р2 не
са подадени напрежения (Xj —О и х2 = 0), контактите Р1 и Р2 са отворени и
електрическата лампа не свети (У = 01. За да светне лампата, т. е. у да
стане 1, трябва и на двете бобини на релетата да се подадат напрежения,
съответно х,1 и ха— 1
За реализапията на коя да е функция е достатъчно да се използуват
в съответна комбинация логическите елементи НЕ, ИЛИ и И. Също така
реализацията на логическите функции НЕ, ИЛИ и И може да се осьществи
чрез неколкократно използуване на един логически елемент ИЛИ — НЕ или
И — НЕ. Това дава възможност всяка логическа схема, даже със значителна
стелен на сложност, да се изгради от еднотипни структурни елементи.
Основни структурни елементи на интегралните цифрови схеми са ло-
гическите елементи ИЛИ НЕ и И — НЕ.
На фиг. 11.9 е дадена схемата на логически
елемент И—НЕ, изграденас диоди и транзистор.
Ако на един от входовете (също на два от тях
пли и на трите) е подадено напрежение нула, то-
кът през резистора R протича към общата точка
през този диод, чийто катод през източника на
сигнал нула е свързан към нея. Към базата на
транзистора Т не протича ток, той е запушен и
изходът има висок потенциал (логическа еди-
ница). Когато на всички входове е подадено напре-
жение -\-Е, ток протича през диода ДА и базата.,на
транзистора Т. Транзисторьт се насища и изход-
ното напрежение клони към нула.
11.2. ТРИГЕРИ С ЛОГИЧЕСКИ ЕЛЕМЕНТИ
Тригерът е схема с две устойчиви състояния. Той може да се намира
неограничено дълго време в едно от тях и преминава скокообразно от едното
устойчиво състояние в другото, когато на входа му се подаде управляващо
напрежение с определено ниво.
Тригерите могат да се наградят с електронни лампи, транзистори и
логически елементи. Тригерите, конто се използуват в цифровите интегрални
схеми, се реализират изключително с логически елементи.
Обикновено тригерите с логически елементи имат два изхода с инверсии
стойности на логическите сигнали (Q и Q).
В зависимост от разполагаемите вхо- °---------о а
Дове и логическата функция, която свър-	।—1-У
зва състоянието на тригера с входните
сигнали, се получав ат различии видове
тригери.	[__J
' Ще разгледаме нан-простия тригер с о	#
логически елементи, наречен асинхронен
/?5-тригер, чиято схема е дадена на фиг.	а
11.10 а. Той е реализиран с два логиче-
ски елемента И — НЕ. Тригерът има два	Фиг. 11.10
входа — R и 5, и два изхода — Q и Q.
5	я	а	Q
О*	о*	о"	7*
0	1	1	0
1	0	о	7
1	1	без про- мяна	
х Неразрешено
Състоянието на тригера зависи от логическите сигнали, подадени на вхо-
довете. Очевидно е, че за 5=/?=1 тригерът запазва състоянието, в ко-
ето е бил. Ако на 5 се подаде логическо ниво 0, т. е.5=0 и имаме 7? = 1,
първият логически елемент 1 има на изхода си логическо ниво 1 (Q = l)
независимо от логический сигнал Q на втория си вход. Тогава и на двата
входа на логический елемент 2 има логически нива 1 (7? = 1 и Q=l) и
Q=0. Сигналът Q=0 се подава на втория вход на елемента / и потвър-
ждава състоянието Q=l. Ако 5 отново стане 1 (5=1), тригерът запазва
състоянието си (Q=l и Q=0).
По същия начин при /? = 0 и 5=1 тригерът се установява в състояние
Q=0 и Q = l. Това състояние се запазва, ако на входа R се върне логи-
ческо ниво 1 (/? = !).
Ако едновременно и на двата входа се подаде логическо ниво 0(7? = О и
5=0), и двата изхода получават ниво 1 (Q=l и Q = l). При връщане на вхо-
довете към ниво 1 (7? = 1 и 5=1) не може да се определи в какво състояние
ще се установи тригерът. Затова едновременно подаване на логическо ниво
0 на двата входа (7?=0, 5=0) не се разрешава.
На фиг. 11.10 б е дадена таблицата на истинност, която определи за-
висимостите между входните сигнали и състоянията на тригера.
Знакът за инверсия над буквите /? и 5 означава, че тригерът се пре-
включва чрез подаване на входовете (но, както беше посочено по-горе, по-
отделно) на логически сигнал 0.
Обикновено асинхронният /?5-тригер е основната тригерна клетка в
сложните тригери.
Тригерите, изградени с логически елементи, се използуват за синтези-
ране на редица възли в електронните изчислителни машини (броячи, реги-
стрн, запомнящи устройства и др.). Те намират приложение и в други об-
ласти на електроииката.
133
11.3. МУЛТИВИБРАТОРИ С ЛОГИЧЕСКИ ЕЛЕМЕНТИ
Мултивибраторите са електронни генератори, конто пронзвеждат импулси на напре-
жение или ток с почти правоъгьлна форма.
Схемата на мултнвибратора съдьржа два основни градивни елемента, конто могат да
бъдат електронни лампи, транзистори или логически елементи. Тя нма две временно устой-
фиг. 11.11
чиви състояния, при конто единият елемент е иаситен, а другият — отпушен. Тези състояния
се редуват едно след друго вследствие на преходиите пронеси в схемата.
На фиг. 11.11 а е дадеиа схема на мултивибратор, която е изградена с два логически
елемеита И-НЕ, един резистор и един кондензатор. За пояснение иа действието на схемата
иа фиг. 11.11 б са иачертани времедиаграмите на сигналите Q и Q иа изходите иа двата ло-
гически елемента и иа напрежението uxi иа входа иа първия логически елемент 1.
Превключваието на мултнвибратора се управлява от входното напрежение их1 иа първия
логически елемент 1. Когато Q=1 и <2=0, кондеизаторът С се зарежда през резистора R от
изходното напрежение Uq на първия логически елемент (Uq съответствува иа логическа
единица). Напрежението ил1 се увеличава и когато достигне стойност Un (праговото напре-
жение, при което логическият елемент се превключва), логическият елемент 1 и мултиви-
браторът се превключват: сигналите на изходите иа логическите елементи стават Q=0 и
Q=l. При това целият скок на напрежението в изхода Q се предава на входа на логиче-
ский елемеит 1, след което кондеизаторът С започва да се зарежда в обратна посока, а
напрежението их1 —да намалява, като се стреми към нула, защото Q=0. Когато пх1 спадне
на Un (вж. фиг. 11.116), логическият елемеит 1 се превключва в обратна посока, получава
се Q=1 и Q=0 и разглежданият процес започва отиачало.
Мултивибраторите намират приложение в импулсната техника, в електронни кои-
тролно-измервателни уреди, в електронните осцнлоскопи, електронните нзчислите.тни' ма-
шини и др.
КОНТРОЛНИ ВЪПРОСИ
1.	Кои са особеностите на логическите функции ?
2.	Кои са забранените логически нива иа входовете на разгледания RS-чригер и защо ?
3.	От какво зависи периодът иа произвежданите импулси от мултнвибратора ?
134
ГЛАВА ДВАНАДЕСЕТА
ТОКОИЗПРАВИТЕЛИ И СТАБИЛИЗАТОРИ
Преобразуването на променливия ток в постоянен посредством елементи
с еднопосочна проводимост се нарича изправяне, а устройствата, в конто
се осъшествява това преобразуване — токоизправители.
Основните съставни части на един токоизправител са: трансформа-
тор, диоди (или диод) и изглаждащ филтър
Трансформаторът изменя ефективната стойност на променливото нап-
режение, за да се осигури необходимого по големина изправено напреже-
ние. Диодите (или диодът) изправят тока — пропускат го само в една по-
сока. Изглаждащият филтър намалява пулсациите на изправения ток до
допустимого ниво, което зависи от постояннотоковия консуматор. Например
при токоизправители, предназначени за зареждане на акумулаторни бате-
рии, не е необходим изглаждащ филтър.
От мощността във веригата на изправения ток зависи от каква мрежа
за променлив ток ще се захранва токоизправителят. При малки мощности
захранването е от еднофазна мрежа, а при големи мощности—от трифазна
мрежа.
12.1.	ЕДНОФАЗНИ ТОКОИЗПРАВИТЕЛНИ СХЕМИ
ЕДНОПОЛУПЕРИОДНА ТОКОИЗПРАВИТЕЛНА СХЕМА
Най-простата изправителна схема е еднополупериодната (фиг. 12.1а).
През диода и товара протича ток само през едната половина на периода
на променливото напрежение — когато анодът на Диода има положителен
потенциал спрямо катода (фиг. 12.16) През втората половина на периода
в товарната верига ток не протича, тъй като диодът не провежда и цялото
напрежение е приложено върху него
135
Изправеното напрежение и изправеният ток имат пулсиращ характер
като за интервал от време, равен на половин период, ток изобщо не про-
тича. Затова еднополупериодната схема се използува при малка мощност и
когато пулсациите на тока нямат значение или могат да се сведат до до-
пустимите посредством прости изглаждащи филтри.
Двуполупериодна токоизправителна схема. На фиг 12.2а е дадена дву-
полупериодната изправителна схема, а на фиг. 12.26 е пояснено нейното
действие чрез диаграмите на напреженията и токовете.
За правилното действие на схемата е необходим трансформатор с изве-
дена средна точка от вторичната намотка. Така се получават две вторични
напрежения и' и и2, конто имат еднакви амплитуди, но са в противофаза.
Към всяка от двете вериги е включен диод, като катоднте на диодите са
свързани в една обща точка. Товарът Ri е включен между средната точка
на вторичната намотка на трансформатора и катодите на диодите. През всеки
от диодите протича ток само през време на положителната полувълна на
анодното напрежение (токовете Г и i”). Тези токове протичат последо-
вателно през товара, поради което токът през него е непрекъснат, като се
изменя от нула до една максимална стойност.
Фиг. 12.3
Еднофазна мостова токоизправителна схема. Еднофазнатамостова схема
е дадена на фиг. 12.3а. През първия полупериод на променливото напре-
жение ток протича през диода 7, товарния резистор 7?т и диода 3. Този ток
е означен на фиг. 12.3 с През втория полупериод на напрежението ток
136
протича през диода 2, товарния резистор R, и диода 4 (токът Q. През
товарния резистор двата тока протичат в еднаква посока. Изправител
ният ефект на схемата е както при двуполупериодната схема.
12.2.	ТРИФАЗНИ ТОКОИЗПРАВИТЕЛНИ СХЕМИ
Трифазна токоизправителна схема с изведена нулева точка на вторич-
ните намотки на трансформатора. Тази схема е дадена на фиг. 12.4а, като
е начертана само вторичната страна на захранващия трансформатор. Във
в'сяка от фазите е включен диод. Катодите на диодите са свързани в една
обща точка. Товарният разтвор /?т е свързан между общата точка на дио-
дите и нулевата точка на вторичните намотки на трансформатора.
В даден момент от времето работи са-
мо онази фаза, която в този момент има
най-голям положителен потенциал спрямо
нулевата точка. Токът протича през съот-
ветната вторична намотка на трансфор-
матора, диода, включен към не я, и товар-
ния резистор RT.
Изправеният ток протича през всяка
фаза и съответния диод за време, което
отговаря на една трета от периода на
променливото напрежение. Щом положи-
телното напрежение в дадена фаза стане
по-голямо от положителното напрежение на
предишната фаза, нейният диод започва
да провежда, а диодът на предишната фа-
за се запушва.
Общият изправен ток е сумата от то-
ковете на последователно работещите фа-
зи. Той има формата на обвиващата крива
на синусоидите на фазовите напрежения.
Токът и напрежението в товарния резис-
тор R, иматпулсиращ характер. Те се из-
менят периодично с период, три пъти по-
малък от този на променливото напрежение.
ТРИФАЗНА МОСТОВА ТОКОИЗПРАВИТЕЛНА
СХЕМА
На фиг. 12.5 а е дадена трифазна мостова
токоизправителна схема. Начертана е са-
мо вторичната страна на трансформатора.
Тук няма значение какса свързанивторич-
ните намотки на трансформатора (звезда
или триъгълник), понеже нее необходим из-
вод от неутралната точка на вторичните
намотки.
В трифазната мостова схема има шест
Фиг. 12.4
диода, разделени на две групи: катодна и
анодна. Катодите на катоДната трупа ди-
оди са свързани в една обща точка. При
137
анодната трупа диоди анодите са свьрзани в една обща точка.
Както при еднофазната мостова схема и тук работят одновременно по
два диода - по един от катодната и анодната трупа. През всеки диод про-
тича ток
през
интервал от време, равен на
една трета от периода на про-
менливото напрежение. То-
кът през диода се състои от
Две еднакви части с продъл-
жителност една шеста от
периода /фиг. 12.56). На-
пример първият диод 1 про-
пуска, когато напрежението
в първа фаза е положител-
но и е по-голямо от положи-
телните напрежения в дру-
гите две фази. Това усло-
вие е изпълнено за всеки
период в интервал от време
Т/3. През първата поло-
вина на този интервал ли-
нейного напрежение между
фазите 1-П има най-голяма
стойност и ток протича през
диода /.товарният резистор
/?, и диода 5. През втората
половина линейното напре-
жение между фазите I-IJI
мма най-голяма стойност и
Фиг. 12.5	ток протича през Диода /,
товарния резистор Rг и
диода 6. Подобна е картината при работата и на другите два диода от ка-
тодната трупа —2 и 3. От диаграмата на токовете на фиг. 10.56 може да
се видивкаква последователнсст се осъществява съвместната работа на дио-
дите от катодната и анодната трупа.
Изправеният ток през товарния резистор /?т представлява сумарният
ток на токовете от катодната трупа диоди. Затова този ток и изправеното
напрежение имат шест пулсации за един период.
Приложение на токоизправителите. Токоизправителите намират много
широко приложение. Те са неразделна част на всяка електронна апаратура,
която се захранва от мрежата за променлив ток, тъй като за работата на
електронните схеми са необходими постоянни напрежения.
Мощните токоизправители се използуват за захранване на постоянно-
токови двигатели, електролизни цехове, радиопредавателни станции за го-
ляма мощност и др.
12.3,	СТАБИЛИЗАТОРИ НА ПОСТОЯННО НАПРЕЖЕНИЕ
Стабилизаторите на постоянно напрежение са устройства, конто
осигуряват незначителни изменения на захранващото постоянно напреже-
ние при промяна на ефективната стойност на напрежението в мрежата за
променлив ток или при изменение на консумацията от страна наелектрон-
ната апаратура. По правило стабилизаторите на постоянно напрежение се
включват между изглаждащия филтър на токоизправителя и консуматора.
138

Параметрични стабилизатора на постоянно напрежение. Към парамет-
ричните стабилизатори на постоянно напрежение се отнасят ценеровите
диоди. Те са наречени параметрични, зашото се използува свойството на
даден елемент да запазва почти постоянна стойността на определен пара-
метър при изменение на друг параметър, Така при ценеровите диоди нап-
режението на ценеровия пробив 47с1 остава
почти постоянно, когато токът през диода се +
изменя в границите от /ш1п до /тах «фиг. 9.6).
Нафиг. 12.6е дадена схема на стабилизатор
на постоянно напрежениес ценеров диод. Цене-
ровнят диод се поставя паралелно на консума-
тора /?, . чието напрежение искаме да стаби-
лизираме. Товаръти ценеровият диод се евър-
зват към захранващия източник през резис-
тора RK . Разликата между напреженията
и Ис, е равна на пада на напрежение в рези-
стора RK.
При зададени стойности на захранващото
през товарния резистор Rt работната точка на ценеровия диод се избира в
средната част на характеристиката между /т1п и /тах.
Измененията на тока z, през товара предизвикват такива изменения на
тока през ценеровия диод 1Д , че общият ток остава неизменен, падът на
напрежение в компенсиращия резистор RK също не се изменя и напреже-
нието 67СТ запазва предишната си стойност. Ако се измени захранващото
напрежение Ut, токът през ценеровия диод се изменя по такъв начин, че
промяната на пада на напрежение в резистора RK да компенсира измене-
нието на Uv
Ценеровият диод може да изпълнява функции на стабилизатор на нап-
режение, ако токът през него се движи в границите от /гт,1п до /тах.
Фиг. 12.6
напрежение U, и на тока
СТАБИЛИЗАТОРИ НА ПОСТОЯННО НАПРЕЖЕНИЕ С ОБРАТНА ВРЪЗКА
Електронните стабилизатори на постоянно напрежение с обратна връзка
имат по-високи качествени показатели в сравнение с параметричните ста-
билизатори.
Стабилизаторите с обратна връзка се изграждат така. В схемата на
стабилизатора се включва стабилизиращ елемент (транзистор), конто се уп-
равляв а по такъв начин от из-
ходното напрежение, че се стре-
ми да запази неизменна стойност-
та на това напрежение при из-
менение на входното напрежение
и на товарното съпротивление.
За по-добра стабилизация из-
ходното напрежение се сравнява
с дадено опорно напрежение
Разликата между двете напреже-
ния се усилва от постояннотоков
усилвател, чието изходно напре-
жение управлява стабилизиращия
елемент.
На фиг. 12.7 е дадена принципна схема на стабилизатор с обрат-
на връзка. Транзисторът Т е стабилизиращият елемент, а постоянно-
139
токовият усилвател операционният усилвател ОУ. Опорното напрежение
се получава върху ценеровия диод ЦД. То се подава към неинвертиращия
вход на операционния усилвател. Към инвертиращия вход е подадена част
от изходното напрежение, получена върху резистора /?6 и част от потен-
циометъра R,-. Операционният усилвател усилва разликата на двете напре-
жения и чрез своя изход управлява стабилизиращия транзистор. По този
начин се създава обратна връзка. Тя действува така, че когато се изменя
изходното напрежение t/ст, се изменя и сьпротивлението на стабилизиращия
транзистор Т по такъв начин, че да компенсира изменението на изходното
напрежение. Поради много голямата стойност на коефициента на усилване
на операционния усилвател зададеиата стойност на изходното напрежение се
поддържа с много голяма точност.
Има интегрални изпълнения на схемите на стабилизатори с обратна
връзка, при конто всички елементи на схемата (операционният усилвател,
стабилизиращият транзистор, ценеровият диод и др.) са изградени върху
един монокристал от силиций.
КОНТРОЛНИ ВЪПРОСИ
1.	По какви параметр»! ще подберете диодите за дадената токоизправителна схема?
2.	Какви елементи трябва да има изглаждащият филтър, за да се намалят пулсацинте
на изправения ток ?
3.	Зато стабилизаторите с обратна връзка дават по-добра стабилизация от парамет-
ричните стабилизатори ?
140
ЛАБОРАТОРНА ПРАКТИКА
ПЛ. ИЗМЕРВАНЕ НА АКТИВНА МОЩНОСТ В ТРИФАЗНИ СИСТЕМИ
I.	ЦЕЛ НА ЛАБОРАТОРНАТА РАБОТА
1.	Да се изучи свързването на консуматорите към трифазна система.
2.	Да се усвой работата с ватметър и други електроизмервателнн уреди.
3.	Да се измери активната мошност на трифазна система по метода на трите ватметъра
и но метода на двата ватметъра.
II.	ТЕОРЕТИЧНИ ПОЛОЖЕНИЯ
Активната мощност на трифазната система е сума от активните мощности на отделните
фази и се определи по формула (3.7). Следователно активната мощност на несиметрична три-
фазна система може да се измери с три ватметъра, като всеки от тях се свърже в една от
фазите и показанията на уредите се съберат —
(П.1)	Р—0| 4-	^2 4~ ^1гз 63 *
При симетричен товар мощностите на трите фази са еднакви и тогава активната мощ-
ност на трифазната система е утроената мощност на една от фазите [вж. формула (3.8)]. Ак-
тивната мощност на симетрична трифазна система се измерва с един ватметър. включен към
една от фазите, като неговото показание се утроява:
(П.2)
p=3Kw е.
Във формули (П.1) и (П.2) Kwv KW2. А'ц/з и Kw са константите на ватметрите, а
61. 62, в3 и G — броят на скалните деления, отчетени при отклонението на подвижните им
части.
При трипроводна захранваща линия много често се
двата ватметъра за измерване на активната мощност на
използува така нареченнят метод на
трифазната система. Свързването на
ватметрите в трипроводната захранваща линия е по-
казано на фиг. ПЛ. Токовата верига на първия
ватметър WZj е свързана последователно в първия
линеен проводник, а напрежителната верига — меж-
ду първия н втория линеен проводник. Това озна-
чава, че през токовата верига протича токът 1д , а
напрежителната верига получава линейното напре-
жение Uab • Токовата верига на втория ватметър
W2 е свързана последователно в третия линеен про-
водник, а напрежителната верига — между третия и
втория линеен проводник, т. е. през токовата верига
протнча токът /с, а напрежителната верига полу-
чава линейното напрежение Ucb •
Доказва се, че при това свързване на ват-
метрите сумата от измерените от тях мощ-
ности 0( и А"ц;-2 62 е равна на активната мощност
на трифазната система. Прн силно
индуктивен характер на товара (фазова разлика между напрежението и тока за фазите
на консуматора, по-голяма от 60°), или прн силно капацитнвен характер на товара (фазова
141
разлнка, по-малка от —60°) стрелката на единия ватметър дава отрицателно показание. За
да се отчете това показание, се разменят местата на токовите нли напрежителните изводи
на ватметъра. Тогава стрелката на ватметъра се отклонява надясно по скалата и отклоне-
нието на подвижната част може да се отчете. При определяне на активната мощност на три-
фазната система обаче тази отчетена мощност се взема с отрицателен знак. Затова форму-
лата за активната мощност се видоизмени така :
(П.З)	P=KWx 6( ±	62 •
Най-често се работи с еднакви ватметри, чиито константи са едни и същи. При това
положение (П.1) и (П.З) стават
(П-4)	(>= ^117(61+62+63)
и
(П.5)	P=A'uz(0i±62).
III.	ЕЛЕКТРИЧЕСКН СХЕМИ И НЕОБХОДИМИ УРЕДИ
На фиг. П-2 е дадена схема за измерване на активна мощност в трифазна система с
три ватметъра. За измерване на токовете в линейните проводници и в нулевия проводник
са включени амперметри. За измерване на напреженията служи волтметърът, който се
Фиг. П-3
свързва към двете точки, между конто искаме да измерим напрежението. Консуматорите, са
свързани в звезда. На фигурата те са реостати, но могат да се включат и електрическн
лампи или нагревателни елементи на електрическн уреди.
На фиг. П.З е дадена схемата за измерване на активна мощност в трифазна система по
метода на двата ватметъра. Последователно с токовите вериги на ватметрите са свързани
амперметри, конто служат за контрол на токовете, за да не се превишат допустимите стой-
ности за токовите вериги на ватметрите. Волтметрите измерват линейните напрежения, по-
дадени към напрежителните вериги на ватметрите. Консуматорите са реостати, електрическн
лампи и кондензатори.
142
IV.	РЕД ЗА ПРОВЕЖДАНЕ НА ЛАБОРАТОРНАТА РАБОТА
1.	Описват се изнолзуваните уреди
2.	Определят се константите на измервателните уредн.
3.	Реализира се схемата от фиг. П.2. Реостатите са включени напълно, а прекъсвачът
П е отворен.
4.	След проверка на схемата от ръководителя на упражнението се включват прекъс-
вачите П н Пп. С реостатите Rt, R2 и Rs се установява снметричен товар — амперметрите
Ар А2 и А3 трябва да имат еднаквн показания, а амперметърът А(1 — нулево показание. От-
варя се прекъсвачът 770 и се проверява дали ще настъпи промяна на показанията на ам-
перметрите Ар А2 и Ал. С волтметъра се измерват фазовите и линейните напрежения. С ре-
остатите Ri, R2 и R3 се установява неравномерен товар, като 'показанията на амперметрите
А1,' А2 и А3 трябва да бъдат различии. Отчита се показанието на амперметъра Ао. Измерват
се фазовите и линейните напрежения с волтметъра. Прекъсвачът Пи се отваря. Наново се
отчитат показанията на амперметрите Ар А2 и А3 и с волтметъра се Измерват напреженията.
5.	Резултатите ог измерванията се нанасят в табл. П.1.
6.	Реализира се схемата от фнг. П.З.
7.	След проверка на схемата от ръководителя на упражнението се включва прекъс-
вачът /7. С реостатите Rt, R2 и R3 се осъшествяват различии натоварвання, измерват се то-
ковете н напреженията и се отчитат показанията на ватметрите. Отваря се прекъсвачът П
и на мястото на реостатите се поставят кондэнзаторн. Затваря се прекъсвачът 77 и наново
се отчитат показанията на всичкн уреди- Отваря се прекъсвачът П и паралелно на конден-
заторите се поставят реостатите. Затваря се прекъсвачът 77 и се отчитат показанията на
уредите.
8.	Резултатите от измерването се нанасят в табл. П.2.
9.	Прави се анализ на получепите резултати от измерванията.
143
Т а б л и ц а П-2
№ иа опита	Напрежения			Токове			Мощности				Забеле жка
	UAB	гл оС	UCA	1А	'в	'с	Kw	е1	0з	р=хЦ7(е,±еа)	
	V	V	V	А	А	А	W/дел.	дел.	дел.		
1,											Включени реостати
2.											Включени реостати
3.				—							Включени конденза- тори
4.											Включени реостати и конденза- тор и
П.2. ИЗСЛЕДВАНЕ НА ЕЛЕКТРОМАГНИТИО РЕЛЕ
1.	ЦЕЛ НА ЛАБОРАТОРНАТА РАБОТА
1.	Да се изучи устройството и действието на електромагнитио реле.
2.	Да се определят токът на задействуване и токът на отпускане на релето.
II.	ТЕОРЕТИЧНИ ПОЛОЖЕНИЯ
Токът, при който котвата на едно електромагнитио реле се притегля, се нарича ток на
задействуване. При по-големи токове котвата е притеглена. Ако се намалява токът в боби-
пата на релето, котвата няма да се отпуске, когато се достигпе токът на задействуване.
Причината за това е, че при притеглена котва магнитната система на релето е затворена и
магнитният поток, който осигурява силата на притегляне на котвата, се създава от по-малък
ток. Котвата на релето се отпуска при ток, който е по-малък от тока на задействуване.
Токовете (напреженията) на задействуване и отпускане трябва да бъдат известии, когато
релето ще работи в схема за автоматично управление или в комбинация с електронна схема.
111.	ЕЛЕКТРИЧЕСКА СХЕМА И НЕОБХОДИМИ УРЕДИ
На фиг. П.4 е дадена схема за изследване иа електромагнитио реле. Реостатът R е
свързан като потенциометър към източник за постоянно напрежение. По такъв начин мо>ке
плавно да се измени напрежението, подавано към бобината на електромагнитното релет На-
прежеиието и токът на релето се измерват с волтметъра V и амперметъра А. Моментът на
задействуване на релето се установява с електрическата лампа Л, която светва при задей-
ствуване иа релето.
144
IV. РЕД ЗА ПРОВЕЖДАНЕ НА ЛАБОРАТОРНАТА РАБОТА
Реализира се схемата от фиг. П.4, като прекъсвачът П е отворен, а плъзгачът на ре-
остата R е в долното си положение. След проверка иа схемата от ръководителя на упраж-
нениёто прекъсвачът П ей затваря. Чрез плъзгача на реостата R постепенно се увеличава
напрежението, с което се захранва бо-
бината на релето. При някаква стой-
ност на напрежението релето се задей-
ствува. При това положение на плъз-
гача на реостата се отчитат иапреже-
ннето и токът на задействуване на ре-
лето. Постепенно се намалява напре-
я^ението, подавано към релето. Следи се
при какво положение на плъзгача на
потенциометъра релето ще отпусне своя-
та котва. Отчитат се напрежението и
токът на отпускане иа котвата на ре-
лето. Опитът се повтаря ияколко пъти
и за меродавни Дании се вземат сред-
ноаритметичните стойности иа иапреже-
нията н токовете.
П.З. ИЗСЛЕДВАНЕ НА ТРИФАЗЕН АСИНХРОНЕН ДВИГАТЕЛ
С КАФЕЗЕН РОТОР
I. ЦЕЛ НА ЛАБОРАТОРНАТА РАБОТА
1. Да се изучи конструкцията на асинхронните двигатели.
2. Да се построят работайте и механичната характеристики на трифазеи асинхронен
двигател с кафезен ротор.
П. ТЕОРЕТИЧНИ ПОЛОЖЕНИЯ
Режимите на асинхронния двигател се представят графично с работайте му характе-
ристики. Те представляват зависимостите иа въртящия момент М, честотата на въртене иа
ротора п, фактора на мощността cos <р, коефициеита на полезно действие ч> тока в статора
4 и хлъзгането s от полезната мощиост Р2 иа двигателя, получени при постоянна ефективна
стойност на напрежението на захранващата мрежа (C/=const) и постоянна честота (f=«const).
Работните характеристики се определят опитно, като двигателят се натоварва с различии
мощности Р2 в границите от нула до номниалната мощиост. Натоварването може да стане
постояиеи
полезната
механично със спирачка на Прони или електрическн посредством генератор за
ток. Когато асинхронният двигател се натоварва с генератор за постоянен ток,
мощност е
(П.6)
p-Ur_!l
Р*~ чг
където С/г е напрежението на генератора за постоянен ток, /г— иеговият ток, а
фициентът на полезно действие.
Мощността Pj, която двигателят получава от мрежата, се нзмерва с ватметри. Коефн-
циентът на полезно действие ц на двигателя е
Чг — кое-
. 2
Честотата на въртене на ротора п се измерва с оборотомер, а честотата иа
въртящото се магнитно поле се изчислява по формула (6.1):
(П-8)	Ло=-О/
(П.7)
въртене на
Р
като за целта честотата на мрежата се измерва с честотомер.
Въртящият момент на двигателя се определи от израза
.. 9-55 Р2
Л1=----------, N.m.
п
(П.9)
10 Електротехника и електроника
145
Факторът на мощността cos ср на двигателя се намира от зависимостта
(П.10)
cos
Р1
\/зб/л /л
III. ЕЛЕКТРИЧЕСКА СХЕМА И НЕОБХОДИМИ УРЕДИ
Опитът се провежда чрез натоварване на асинхронния двигател с генератор за постоя-
нен ток. Известен е коефициентът на полезно действие на генератора т)г . Схемата на изпит-
ване на двигателя е дадена на фиг. П.5. Мощността, която двигателят получава от мрежата,
Фиг. П-5
се измерва по схемага на двата ватметъра. Амперметърът измерва линейния ток /л =1±, а
волтметърът Ц — линейното напрежение Un. Напрежението и токът на генератора за пос-
тоянен ток Г се измерват с волтметъра V2 и амперметъра А2. С честотомера Hz се измерва
честотата на мрежата. Прекъсвачите Kj и К2 дават накъсо тояовите вериги на ватметрите
и амперметъра А при пускането на двигателя, понеже пусковите токове на двигателя са
5—6 пъти по-големи от номиналните и могат да повредят уредите.
IV. РЕД ЗА ПРОВЕЖДАНЕ НА ЛАБОРАТОРНАТА РАБОТА
1.	Опнсват се изнолзуваните машини и уреди.
2.	Реализира се схемата от фиг. П. 5. Прекъсвачите Пг и П2 са отворени, а прекъс-
вачите Ki н К2 — затворени.
3.	Схемата се проверява от ръководителя на упражнението. Асинхронният двигател се
пуска чрез свързването му към мрежата с прекъсвача Пр Проверява се дали той се върти
в правилна посока, която е указана със стрелка. Ако двигателят се върти в обратна посока,
прекъсвачът /71 се изключва, разменят се местата на две от фазите и двигателят се пуска
отново.
4.	Отварят се прекъсвачите и К2 и се отчитат показанията на уредите при Р2=0
(4 =<
5.	Затваря се прекъсвачът П2 и с товарния реостат /?т се натоварва генераторът за
постоянен ток Г. Задават се различии стойности на тока на генератора до достигане на но-
146
миналния ток. За всяко натоварване се отчитат показанията на всички измервателни уредн
и с оборотомера се измерва честотата на въртене.
Отчетените Дании се нанасят в табл. П. 3.
V. ОБРАБОТКА НА ОПИТНИТЕ ДАННИ
1.	От опнтните данни да се изчислят полезната мощност Р2!, въртящият момент М, син-
хронната честота на въртене п0, хлъзгането s, коефицнентът на полезно действие на двига-
теля т; и факторът на мощността cos <р.
Получените резултати да се нанесат в табл. П. 4.
2.	В обща координатна система да се построят работ ните характеристики на двига-
теля: Af=/i(P2).	(Pz), s=f3(P2), Д=Л(Р2), Ч=/б(^а) и cos <j>=/6(Р2).
3.	Да се построй механичната характеристика на двигателя n=f(M).
П.4. ИЗСЛЕДВАНЕ НА ТРАНЗИСТОРЕН МУЛТИВИБРАТОР
I.	ЦЕЛ НА ЛАБОРАТОРНАТА РАБОТА
1.	Да се изучат схемата и принципът на действие на транзисторен мултивибратор.
2.	Да се изследва схемата на транзисторен мултивибратор:
а)	да се снемат осцилограмн на напреженията в различии точки на схемата ;
б)	да се изчисли периодът Т на мултнвибратора и да се сравни с периода, измерен от
осцилограмата.
147
II.	ТЕОРЕТИЧНИ ПОЛОЖЕНИЯ
Мултивибраторите са електронни генератори, конто произвеждат импулси на напреже-
ние или ток с почти правоъгълна форма. Като електронна схема транзисторният мултивиб-
ратор представлява двустъпален Л?С-усилвател, чнито изход е днректно свързан към входа.
На фиг. П.6 е дадена схемата на транзисторен мултивибратор. Транзисторите са PNP
тип и са включени по схема с общ емитер. Действието на схемата се състои в превключ-
Фиг. П-6
ването на прехвърляшите кондензатори
Cj и С2 от зареждане към разреж-
дане и обратно от транзисторите 7’т и
Т2, конто работят в ключов режим,
осъществяван от самите процеси в
схемата.
В мултивибраторите има две вре-
менно устойчиви състояния — еди-
ният транзистор запушен, а другият —
отпушен. Тези състояния се редуват
едно след друго вследствие на пре-
ходннте процеси в схемата.
Устойчиво състояние, при кое-
то и двата транзистора са отпушени
или запушени, е невъзможно. Да
предположим, че в момента на включ-
ване на схемата в двата транзис-
тора се установяват еднакви токове.
Даже и схемата да е напълно си-
метрична, вследствие на флуктуаци-
онни процеси ще се получи някакво
отклонение от това състояние. Нека допуснем, че колекторният ток на първия транзистор
Ti се е увеличил, макар и незначително. Падът на напрежение в неговия колекторен резис-
тор също се увеличава, а напрежението на колектора намалява (по абсолютна стойност).
Изменението на напрежението се прехвърля през кондензатора Сх в базовата верига на
транзистора Г2 и води до намаляване на колекюрния юк на Т2. Колекторното напрежение
на втория транзистор се увеличава (по абсолютна стойност). Прехвърлено през конденза-
тора С2 в базовата верига на транзистора 7\, то води до увелнчаване на колекторния
ток на Tt.
Получава се затворена верига на положителна обратна връзка. Понеже е изпълнено
условието за самовъзбуждаие на схемата, описаните процеси протичат с много голяма ско-
рост (илн както още се казва, лавинообразно),
което води до напълно огпушване на тран-
зистора 7\ и до запушването на транзистора
Т2. Това състояние е устойчиво само времен-
но Поради разреждане на кондензатора Ci през
отпушення транзистор 7\ и резистора /?в2 на-
прежението иВ2 на транзистора Т2 става нула
Фиг. П-7
в момента tt (на фиг. П. 7 са дадени измене-
нията на колекторните и базовите напрежения
на двата транзистора във времето). Започва
да протича колекторен ток в транзистора Т2.
Изменението на колекторното напрежение иа
Т2 се предава през кондензатора С2 в базова-
та верига на транзистора и намалява ко-
лекторния ток на rt. Поради това потенциа-
лът на колектора на 1\ става по-отрицателен.
Изменението му се прехвърля от кондензатора
С?! в базата на втория транзистор Т2. Ъъз-
становява се веригата на положителна обратна
връзка и процесите протичат лавинообразно.
Транзисторът Г2 се отпушва, а Д — запушва.
Продължителността на първото временно
устойчиво състояние (когато първият тран-
зистор Т1 е запушен, а вторият Т2 — отпу-
шен) се определя от формулата
(П. И)	0,7C2Rbi
148
Това състояние се прекратява, щом като напрежението на кондензатора С2 спадне до
нула (моментът t2 на фиг. П. 7). В момента t2 транзнсторът Т\ се отпушва, протича лавино-
образен пронес, вследствие на който транзнсторът Т\ се насиша, аТ2—запушва.
Продължителността на второто временно устойчиво състояние (транзнсторът 7\ — от-
пущен, а Т2 — запушен) съответно е
(П. 12)	^„2 ^-'0.7 CXR в2.
Периодът-на повторение на импулсите е равен на сумата от продължителностите на
двете временно устойчнвн сьстояния:
(П. 13)	Т’=/111-]-/и2= 0,7С2 7?В| 4=-Cj
Мултнвибраторът е симетричен, когато параметрите на съответните елементи са с
еднакви стойности, т. е. двата транзистора са от един и същи тип н нмаме R Cl = Rc2~^C>
Ci=C2==C и RRR
За симетричен мултивибратор пернодът е
(П. 14)	T=l,4CRB.
III.	РЕД ЗА ПРОВЕЖДАНЕ НА ЛАБОРАТОРНАТА РАБОТА
1.	Подава се напрежение към лабораторния макет на транзисторен мултивибратор,
който е осъществен според схемата от фиг. П.6.
2.	Към входът „У“ на електронен осцнлоскоп се подават последователно означенита на
фиг. П. 6 напрежения.
3.	С помощта на калибрираната развивка на осцнлоскопа се определят времаната /щ и
/иа- Определи се и периодът на мултивнбратора Т.
4.	Изчисляват се величините (щ, twi н Т съэтвэтнэ пэ фзрмули (П. 11), (П. 12) н
(П. 13). Получените резултати се съпоставят с опитно определеннте стойности.
ЛИТЕРАТУРА
1.	Попов X., В. Каранванов, С. Котев.М, Николаева. Физика, учебник
за 9 клас на ЕСПУ, С., Народна просвета, 1981.
2.	Попов X,. Н. Николов, Б. Попов, А Меч к уе веки. Физика, учебник за
10 клас на ЕСПУ. С., Народна просвета, 1982.
3.	К и т а е в В. Е. Электротехника с основами промышленной электроники. М., Высшая
школа, 1980.
4.	Герасимов В. Г. Основы промышленной электроники. Высшая школа, 1,978.
5.	То не в И. Основн на електроииката. С., Техника, 1974.
149
СЪДЪРЖАНИЕ
Към учениците
1'лава п ъ р в а
Основни величини и закони в електротехниката ........................... .	.
1.1.	Закон на Ом........................ .	..............’...............•
1.2.	Закони на Кирхоф................... . .	.........................
1.3	Работа и мощност на електрическия ток ...	....
1.4.	Електро.магнетизъм ......
1.5.	Електромагиитна индукция ...	.	.................................
Задачи и контролни въпроси ................... .	.
Глава втора
Електрически вериги за едисфазен променлив ток
2.1.	Променливи е. д. н., напрежения и токове ............................. ...	И
2.2.	Получаване па синусоидално е. д. н......................................... |3
2.3.	Изобразяване на синусоидални величиии с вектори ...	....	*4
2.4.	Елементи на веригите за променлив ток...................................... ‘°
2.5.	Електрическа верига от последователно евързаии резистор, бобина и кондензатор . .	19
2.6.	Електрическа верига от паралелно евързанн резистор, бобина и кондензатор ....	21
2.7.	Мощност във веригите за променлив ток...................................... 23
Задачи и контролни въпросн	....	. .'	24
Глава трета
Трифазни системи
3.1.	Общи положения.............................................................. 25
3.2.	Получаване на трифазна система електродвижещи напрежения.................... 25
3.3.	Несвързани трифазни системи..............................................    27
3.4.	Свързани трифазни системи......................’...........................	.	28
3.5.	Мощности в трифазните системи.........'.................'	............... 30
Задачи и контролни въпроси . .	.	. .	........ .31
Глава четвърта
Електрически измервания
4.1.	Общи сведения за електроизмервателните уреди................................... 32
4.2.	Уреди от магнитоелектричната система............................................25
4.3.	Уреди от магнитоелектричната система с полупроводникови токоизправнтели . , ~	37
4.4.	Уреди от електромагнитната система............................................. 37
4.5.	Уредн от електродинамичната система...........................................  39
4.6.	Уреди от индукционната система. Индукционни електромери.......................  40
Контролни въпроси...........................................................   42
150
Глава пета
Трансформатори
5.1.	Предназначение, принцип на действие и устройство на трансформаторите . .
5	2. Режим на празен ход.............	. . . J........................
5.3.	Работа на трансформатора при товар...................................
5.4.	Режим на късо съединение. Опит на късо съединение....................
5.5.	Афтотрансформатори...........
5.6.	Трнфазни трансформатори ....
5.7.	Измервателни трансформатори . .
5.8.	Трансформатори за дъгова заварка
Задачи и контролни въпроси . .
43
46
47
49
50
51
52
53
54
Глава шеста
Асинхронни машини
6.1.
6.2.
6.3.
6.4.
6.5.
6.6.
6.7.
6 8. Регулиране на честотата на въртене на трифазните асинхронни двигатели .
6.9. Еднофазен асинхронен двигател ...	.............................
Задачи и контролни въпроси . .	........ ................
Общи сведения за електрическите машини . .
Получаване на въртящо се магнитно поле . .
Устройство на асинхронните машини ....
Принцип на действие на асннхронната машина
Въртящ момент на асинхронния двигател . . .
Характеристики на асинхронния двигател . . .
Пускане на трифазни асинхронни двигатели .
Глава седма
Машини за постоянен ток
7.1. Принцип на действие и устройство на машините за постоянен ток. . .
Електродвижещо напрежение на котвата............................'	.
Електромагнитен въртящ момент. . . .'.........'	. .	........... .
Реакция на котвата. Комутация	.	................
Генератори за постоянен ток .	. .	. .	.
Двигатели за постоянен ток......................................
Регулиране на честотата на въртене иа двигателите за постоянен ток .
Приложение на машините за постоянен ток....................  .	. .
Задачи и контролни въпроси ...............
7.2.
7.3.
7.4.
7.5.
7.6.
7.7.
7.8.
Глава осма
Електрозадвижване. Електрическн а парат и за управление и защита. ЕлектросиабдяЬане
на промишлени предприятия	I
8.1-	Електрозадвижване.......................................................  \
8.2.	Режимн на работа на електрическите двигатели. Избор на елекГрическня двигател . .1
8.3.	Електрическн апарати....................................................I. . I
8.4.	Схеми за управление на електрическн двигатели..............................
8.5-	Електросиабдяване на промишлени предприятия ...	.	..................
8.6-	Техника на безопасности............1..............'...............
Контролни въпроси............	.................._
Глава девета
Полупроводникови прибори
9.1.	Общи сведения за промишлената електроника ...................
9.2.	Полупроводници и PN преход...............
9.3.	Полупроводникови диоди........................................
9.4.	Транзистори.................................................’
9.5.	Схеми на включване на транзисторите . .'....................
9.6.	Статични характеристики и параметри на транзисторите..........
9.7.	Дннамични характеристики на транзисторите. Работа на транзистора в ключов режим
Контролни въпроси...................•...........•	. _
>5
56
59
52
53
(?5
97
69
7]0
2
77
|
8’4
8^
88
8
90.
91
94
98
101
103
104
105
105
107
111
113
115
115
117
151
Глава де се та
Електронни усилватели и генератори
10.1.	Общи сведения за електронните усилватели.................................
10.2.	Транзисторно усилвателно стъпало с общ емнтер . .........................
10.3.	RC-усилватели............................................................
10.4.	Усилватели с трансформаторна връзка......................................
10.5.	Емитерен повторител........'.	• • • ...................................
10.6.	Нискочестотни усилватели на мощност......................................
10	7. Постояннотоковн усилватели.................... ........................
10.8	. Операционки усилватели........‘.................................... 
10.9.	Електронни генератори....................................................
Контролни въпроси.........................................................
Н8
119
121
122
123
123
125
126
127
129
Глава едина десета
Логически елементи и схеми
11.1.	Логически елементи .'..................... •	 1^0
11.2.	Тригери с логически елементи ..................................... .	. 132
11.3.	Мултивнбратори с логически елементи................................... .134
Контролни въпроси....................  .	. .		.134
Глава дванадесета
Токоизправители и стабилизатори
12.1.	Еднофазни токоизправителни схеми ............... '	.	. .	135
12.2.	Трифазни токоизправителни схеми....................................     137
12.3.	Стабилизатори на постоянно напрежение....................... ...	138
Контролни въпроси ,	........'................................................140
Лабораторна практика
П.1. Измерване на активна мощиост в трифазни системи . .......................... 141
П.2. Изследване на електромагнитио реле . .	.................................144
П.З. Изследване на трнфазен асинхронен двигател с кафезен ротор..........	.145
П.4. Изследване на транзисторен мултивибратор	............... .... 147
Литература........................................................................ 149
ЕЛЕКТРОТЕХНИКА И ЕЛЕКТРОНИКА
Учебник за XI клас на ЕСПУ
Автор: доц. инж. Илия Тонев И лиев
Рецензенти: проф. к.т.н. ннж. Георги Бълчев Барбутов
к.п н. инж. Михаил Костадинив Чаушев
инж. Беска Аврамова Гинчева
инж. Аврора Николова Костова
Българска
П-ьрво издание — допечатка
Научен редактор: проф. к. т. н. инж. Самуил Фархи Редактор на издател-
ството: инж. Илия Иванов Художник: Досю Досев Художествен редактор:
Слав Даскалов Технически редактор: Лилу Болицер Коректор: Дориана
Г ригорова
0534222241
КОД 03--— -——	Издателски № 13228
ч//и-—Io/—о4
Дадена за набор на 29. U. 1984 г. Подписана за печат на 10. VI. 1984 г.
Излязла от печат на 30 VI. 1984 г. Формат 70X100/16 Печатни коли 9,50
Издателски коли 12.31 УИК 12.96 Тираж 65 000+20 Цена 0.63 лв.
Държавно изцателство «Техника", бул. Руски 6 — София
Печат ДП „Балкан" — София
Условии означения на елементите на електрическите схеми
Наименование на елементи	Означение		
Намотка за паралелно възбуждане					
Намотка за последователно възбуждане	—		
Компенсационна намотка			
Намотка за спомагателнн полюси		гл			
Бобина на реле, контактор и магнитен пускател	—	—	—
Управляващ орган на електротоплинно реле			
Включващ контакт на командно устройство			
Изключващ контакт на командно устройство	La или		
Включващ контакт на контактор			
Изключващ контакт на контактор			
Включващ контакт дъгогаснтелен			
Изключващ контакт дъгогаснтелен			
Контакт, включващ със забавяне при заденствуване			
Контакт, включващ със забавяне при възвръщане			
Контакт, включващ със забавяне при задей- ствуване и възвръщане	»)		
Контакт, изключващ със забавяне при задей- ствуване	А		
Контакт, изключващ със забавяне при въз- връщане			
Контакт, изключващ със забавяне при заден' ствуване н възвръщане			
Прекъсвач бутонен с натискане и самовъз- връщане с включващ контакт					
Прекъсвач бутонен с натискане и самовъз- връщане с изключващ контакт	1 -т 1		
Стопяем предпазител	-EZZJ