28. Технико-экономическое значение коэффициента активной мощности. Его определение. Способы повышения. Технико-экономическое значение коэффициента мощности

При потреблении приемником активной мощности Р происходит необратимый процесс преобразования элект­рической энергии в механическую, тепловую, световую и другие виды энергии. Реактивная же мощность Q характеризует интенсивность обмена энергией между приемником и источником, при котором энергия на при­емнике не выделяется.

Ряд приемников, напримерэлектродвигатели, потреб­ляют активную и реактивную мощность одновременно,

их полная мощность S = √P² + Q²Эффективность энергопотребления приемника оценивается коэффи­циентом мощности, равным отношению активной мощности к полной мощности P/S.Коэффициент мощности показывает, какую часть от полной мощно­сти приемника составляет его активная мощность. Из рис. 4.23

P/S = cos φ. (4.19)

 

Из формулы (4.14)

I=p/(Ucosφ). (4.20)

Из формулы (4.20) следует, что уменьшение коэф­фициента мощности двигателя приводит к увеличению его тока, значит, к увеличению потерь на нагрев его об­моток. Вследствие низких значений коэффициента мощ­ности увеличиваются потери на нагрев проводов электри­ческих линий и трансформаторов. Это приносит экономи­ческий ущерб не только промышленным предприятиям, но и предприятиям электрических сетей, а также электро­станциям, которые при низком cos φ непроизводительно загружаются реактивной мощностью.

Возрастание тока линии за счет уменьшения соsφ приводит к увеличению потери напряжения в прово­дах линии, значит, к уменьшению напряжения на прием­нике.

Таким образом, для уменьшения потерь в электри­ческих сетях и недопущения снижения напряжения на приемниках необходимо повышать коэффициент мощно­сти (1).

Низкие значения соs φ связаны в первую очередь с повышенным потреблением активной мощности, так как cos φ = P/S = P/√P² +√Q². С целью повышения коэффициента мощности необходимо уменьшать реактив­ную мощность приемников (2). В первую очередь надо не допускать длительной работыприемников, например электродвигателей, в режиме холостого хода, при котором отсутствует полезная работа, а реактивная мощность потребляется. Надо стремиться загружать двигатели полностью, увеличивать потребляемую ими активную мощность, тогда по формуле (4.19) увеличится cosφ и работа приемника станет более эффективной.

28. Условные обозначения элементов простейших электрических цепей.

28. Трехфазные цепи. Соединение звездой. Понятие. Соотношение фазных и линейных токов и напряжений. Назначение нулевого провода.

28. Сопротивление материалов. Понятие. Размерность. Параметры от которых зависит сопротивление.

Сопротивление материалов– учебная дисциплина, занимающаясярасчетом элементов конструкций на прочность, жесткость и устойчивость, а также изучением механических свойств материалов.

Элемент конструкции – некоторая часть конструкции (сооружения, механизма), предназначенная для расчета.

Прочность - способность тела (детали, элемента конструкции) сопротивляться внешним воздействиям (силовым, температурным и т.д.) без разрушения.

 

Жесткость – способность тела сопротивляться деформации.

Нагруженная конструкция пребывает в устойчивом равновесии, если она будучи выведенной из него какими-либо причинами, не учитываемыми в расчете, возвращается в первоначальное состояние при устранении указанных причин. В противном случае она не устойчива.

Долговечность состоит в способности конструкции сохранять необходимые для эксплуатации параметры в течение заранее предусмотренного срока времени.

Механические свойства – характеристики материала, описывающие его поведение при внешних силовых воздействиях.

Реальный объект – исследуемый элемент конструкции, взятый с учетом всех своих особенностей: геометрических, физических, механических и других.

Расчетная схема – это реальный объект, у которого отброшены все детали (особенности), не связанные с расчетом, а их влияние заменено силовыми воздействиями.

Основные типы элементов в сопротивлении материалов:

1. Стержень– элемент конструкции, один из размеров которого (длина) много больше двух других.

 

Рис. 1. Стержень

 

2. Пластина – элемент конструкции, у которого одно измерение (толщина) мало по сравнению с двумя другими. Пластина, криволинейная до нагружения, называется оболочкой.

 

Рис. 2. Пластина (а) и оболочка (б)

 

 

3. Массивное тело – элемент конструкции, у которого все размеры имеют один порядок.

Материал элементов конструк-ций будем в дальнейшем считать сплошным, однородным и изотропным.

 

Сплошной материал – материал, не имеющий разрывов, пустот, пор, трещин, включений и т.д.

Однородный материал – материал, в каждой точке которого механические свойства одинаковы и не зависят от величины выделенного объема.

Изотропный материал – материал, свойства которого одинаковы по всем направлениям.

Упругий материал – материал, обладающий способностью восстанавливать первоначальную форму и размеры тела после снятия внешней нагрузки.

Закон Гука: «Перемещения точек упругого тела (в известных пределах нагружения) прямо пропорциональны силам, вызывающим эти перемещения».

Внешние силы – силы взаимодействия между рассматриваемым элементом конструкции и другими телами, связанными с ним.

 

 

Классификация внешних сил по способу приложения:

1. Сосредоточенные нагрузки P, M – силы и моменты, площадь действия которых мала по сравнению с размерами объекта (приложены в точке). Единицы измерения  ,  .

 

Рис. 4. Внешние силы: а – сосредоточенные силы; б – распределенная нагрузка

 

2. Распределенная нагрузка q – сила, действующая на некоторой длине стержня. Единица измерения  .

 

Внешние нагрузки различают также по характеру изменения во времени:

· Статическиенагрузки медленно и плавно возрастают от нуля до своего конечного значении, а затем остаются неизменными.

· Динамические нагрузки сопровождаются ускорениями как деформированного тела, так и взаимодействующих с ним тел.

· Повторно-переменные нагрузки – силы непрерывно и периодически изменяющиеся во времени.

 

В сопротивлении материалов не учитывается реальная атомная структура материала твердого тела. Исходя из этого, сплошность и однородность тела обеспечивается не межатомными силами, а гипотетическими внутренними усилиями.

 

Внутренние усилия – силы взаимодействия (сцепления) между частицами тела, возникающие внутри элемента конструкции, как противодействие внешнему нагружению. Для нахождения величины и направления внутренних усилий мысленно рассекают стержень сечением, перпендикулярным продольной оси стержня, это позволит отбросить ненужный для расчета элемент конструкции (или часть этого элемента), заменить его силой, действие которой будет эквивалентно действию отброшенного элемента (его части) (рис.5). Для определения этой силы нужно использовать уравнения равновесия (уравнения статики)

 

Уравнения равновесия для определения действия отброшенной части конструкции:

 

     (1.1)

   

 

N – осевое (продольное) усилие. Осевое усилие равно сумме проекций всех сил на ось x, действующих с одной стороны сечения: 

Осевое усилие вызывает растяжение или сжатие элемента.

Q_y, Q_z – поперечные силы. Поперечные силы равны сумме проекций всех внешних сил (с одной стороны сечения) на оси y и z соответственно:  , .

Поперечные силы вызывают сдвиг в сечении элемента.

М_x – крутящий момент (М_кр).Крутящий момент равен сумме моментов внешних сил (с одной стороны сечения) относительно оси x:  .

Крутящий момент вызывает кручение элемента.

М_z, М_y – изгибающие моменты.Изгибающие моменты равны сумме моментов внешних сил относительно осей y и z соответственно:  ,  .

Изгибающие моменты вызывают изгиб элемента.

Таким образом, введя понятие внутренних усилий можно свести все многообразие внешних нагрузок к 6-ти силовым факторам и представить даже самое сложное внешнее воздействие как сочетание 4-х видов сопротивления: растяжение-сжатие, сдвиг, кручение, изгиб.

Чтобы характеризовать закон распределения внутренних сил по сечению, необходимо ввести для них числовую меру. За такую меру принимается напряжение.

Рассмотрим сечение F некоторого тела (рис.1.6), в котором выделим элементарную площадку dF, в пределах которой выделена внутренняя сила dR. За среднее напряжение на площадке принимаем отношение

. (1.2)

Будем уменьшать площадку dF, стягивая ее в точку. Поскольку среда непрерывна, возможен предельный переход при  . В пределе получаем

. (1.3)

Векторная величина р представляет собой полное напряжение в точке. Напряжение имеет размерность кН/м².

 

Полное напряжение р может быть разложено на три составляющие: по нормали, к плоскости сечения и по двум осям в плоскости сечения (рис.6). Проекция полного напряжения на нормаль к сечению обозначается  и называется нормальным напряжением. Составляющие в плоскости сечения называются касательными напряжениями и обозначаются  .

28. Теорема Фурье для несинусоидальных цепей.

28. Электропроводность веществ. Группы веществ по электропроводности.

Почти в любом объёме любого вещества содержится некоторое количество свободных зарядов, их число в единице объёма называется концентрацией.

При отсутствии внешнего электрического поля свободные заряды совершают хаотическое тепловое движение, попадая в электрическое поле они приобретают скорость упорядоченного, направленного движения.

Упорядоченное направленное движение зарядов под действием сил внешнего электрического поля называетсяэлектрическим током.

Способность веществ, проводить электрический ток называетсяэлектропроводностью.

В зависимости от электропроводности все вещества делят на три группы: