Электромагнит с разомкнутым сердечником включена в цепь постоянного тока: Энергия магнитного поля катушки с током — Электромагнитное поле — ЭЛЕКТРОДИНАМИКА — ВСЕ УРОКИ ФИЗИКИ 11 КЛАСС — конспекты уроков — План урока — Конспект урока — Планы уроков — разработки уроков по физике

Энергия магнитного поля катушки с током — Электромагнитное поле — ЭЛЕКТРОДИНАМИКА — ВСЕ УРОКИ ФИЗИКИ 11 КЛАСС — конспекты уроков — План урока — Конспект урока — Планы уроков — разработки уроков по физике

ЭЛЕКТРОДИНАМИКА

 

Электромагнитное поле

УРОК 7/19

Тема. Энергия магнитного поля катушки с током

 

Цель урока: ознакомить учащихся с одной из характеристик ведущего контура — индуктивностью; научить определять энергию магнитного поля.

Тип урока: урок изучения нового материала.

ПЛАН УРОКА

Контроль знаний	5 мин.	1. Магнитный поток. 2. Явление электромагнитной индукции. 3. Закон электромагнитной индукции. 4. Правило Ленца
Демонстрации	5 мин.	Зависимость ЭДС самоиндукции от скорости изменения силы тока в цепи и индуктивности катушки
Изучение нового материала	25 мин.	1. Явление самоиндукции. 2. Индуктивность. 3. Энергия магнитного поля
Закрепление изученного материала	10 мин.	1. Качественные вопросы. 2. Учимся решать задачи

 

ИЗУЧЕНИЕ НОВОГО МАТЕРИАЛА

1. Явление самоиндукции

Выявить опытным путем существование самоиндукции нетрудно. Возьмем катушку с несколькими сотнями витков, надетую на замкнутый железный сердечник. К клеммам катушки присоединим лампочку на 6 В. Катушку с помощью ключа присоединяем к источнику с напряжением 2 В. Поскольку лампочка рассчитана на напряжение, большую, чем та, которую обеспечивает источник, то пока ключ замкнут, она горит слабо. В момент же размыкание ключа она на мгновение вспыхивает ярким белым светом. Почему это происходит? После размыкания ключа ток в катушке уменьшается, то есть магнитное поле ослабевает. При этом происходит процесс самоиндукции, благодаря которому «создается» кратковременная, но довольно значительная ЭДС, под действием которой через катушку и лампочку протекает за довольно короткое время значительный ток, что заставляет лампочку загореться.

Ø Возникновение ЭДС индукции в контуре при изменении силы тока в этом же контуре называют явлением самоиндукции.

Как известно, энергетической характеристикой вихревого электрического поля является ЭДС индукции. Поскольку самоиндукция является частным случаем электромагнитной индукции, то для вычисления ЭДС самоиндукции можно применить формулу:

2. Индуктивность

Электрический ток i, протекающий через любой замкнутый контур, создает магнитный поток Ф , пронизывающий поверхность, ограниченную этим проводником. Если проводник неподвижен и магнитные свойства среды не меняются, магнитный поток пропорционален силе тока: Ф ~ И или Ф = LI, где L — величина, характеризующая контур (например, катушку) и окружающую его среду (сердечник).

Коэффициент пропорциональности L называют индуктивностью данного контура.

Ø Индуктивность — это качество ведущего контура, определяемая отношением изменения потока магнитной индукции, пронизывающего контур, к изменению силы тока в нем.

Из последнего выражения следует, что

Ø 1 генри — это индуктивность такого проводника, в котором ток силой в 1 А создает магнитный поток в 1 Вб.

Поскольку Ф = LI, из формулы получаем, что Эта формула раскрывает физический смысл индуктивности: из нее следует, что индуктивность контура численно равна ЭДС самоиндукции, возникающая в контуре при изменении силы тока на 1 А за 1 с. Поэтому индуктивность называют также коэффициентом самоиндукции.

Из последней формулы следует, что индуктивность контура равна 1 Гн, если при изменении силы тока в контуре на 1 А за 1 с в нем возникает ЭДС самоиндукции, равная 1 В.

Отсюда

3. Энергия магнитного поля

Для создания электрического тока и, следовательно, его магнитного поля необходимо выполнить работу против сил вихревого электрического поля. Эта работа (согласно закону сохранения энергии) равна энергии электрического тока или энергии магнитного поля тока.

Можно предложить ученикам выполнить сравнение между процессом установления в круге электрического тока величиной И процессом приобретения некоторым телом определенной скорости .

 

1. Во время замыкания цепи с катушкой ток, постепенно нарастая, через определенное время приобретает значение И	1. Автомобиль, трогаясь с места и постепенно набирая скорость, через некоторое время приобретает скорости
2. Для того чтобы ток в цепи с индуктивностью во время его замыкания вступил определенного значения, необходимо выполнить работу	2. Для того чтобы автомобиль разогнать до некоторой скорости, необходимо совершить работу
3. Нарастание тока И тем медленнее, чем больше (при прочих равных условиях) индуктивность L	3. Нарастание скорости тем медленнее, чем больше (при прочих равных условиях) масса m

 

Частичная сходство между процессом установления тока в катушке индуктивности и разгоном автомобиля позволяет предположить, что величины работы с разгона автомобиля и установления тока выражено аналогичными соотношениями.

Механическая работа с разгона автомобиля равна

Эту величину можно принять как модель для установки силы тока в катушке индуктивности. Соотношение между И и , L и m позволяет превратить

Следовательно, энергия магнитного поля тока в контуре с индуктивностью L равна

 

ВОПРОС К УЧАЩИМСЯ В ХОДЕ ИЗЛОЖЕНИЯ НОВОГО МАТЕРИАЛА

Первый уровень

1. В какой момент искрит рубильник: при замыкание или размыкание круга?

2. Зависит ли индуктивность катушки от числа витков и длины проводов?

3. Почему питания мощных электродвигателей отпирают плавно и медленно при помощи реостатов?

4. Почему для создания тока в цепи источник должен затратить энергию?

Второй уровень

1. Электромагнит с разомкнутым сердечником включен в круг постоянного тока. Во время замыкания сердечника якорем происходит кратковременное уменьшение силы тока в цепи. Почему?

2. Как уменьшить индуктивность катушки с железным сердечником при условии, что габариты обмотки (ее длина и поперечное сечение) останутся неизменными?

3. Замкнули круг, содержащей источник постоянной ЭДС. На что расходуется энергия источника до и после установления постоянной силы тока?

 

ЗАКРЕПЛЕНИЕ ИЗУЧЕННОГО МАТЕРИАЛА

1). Качественные вопросы

1. Электромагнит включают в круг постоянного тока. Почему максимальная сила тока в цепи устанавливается не сразу?

2. Опыты показывают, что индуктивность катушки увеличивается в соответствии с увеличением количества витков в катушке. Объясните почему.

2). Учимся решать задачи

1. Определите скорость изменения тока в катушке индуктивностью 100 мГн, если в ней возникла ЭДС самоиндукции 80 В.

2. В катушке сопротивлением 5 Ом течет ток 17 А. Индуктивность катушки 50 мГн. Каким будет напряжение на зажимах катушки, если ток в ней равномерно возрастает со скоростью 1000 А/с?

3. Катушка сопротивлением 50 Ом и индуктивностью 10-3 Гн находится в магнитном поле. Во время равномерной изменения магнитного поля поток через катушку возрос на 10-3 Вб и ток в катушке увеличился на 0,1 А. Какой заряд прошел за это время через катушку? (Ответ: 0,18·10-4 Кл)

 

ЧТО МЫ УЗНАЛИ НА УРОКЕ

· Возникновение ЭДС индукции в контуре при изменении силы тока в этом же контуре называют явлением самоиндукции.

· Индуктивность — это качество ведущего контура, определяемая отношением изменения потока магнитной индукции, пронизывающего контур, к изменению силы тока в нем.

· 1 Гн — индуктивность контура, в котором при изменении силы тока на 1 А за 1 с возникает ЭДС самоиндукции 1 В.

· Энергия магнитного поля тока в контуре индуктивностью L равна

 

Домашнее задание

1. Подр.: § 17.

2. 3б.:

Рів1 № 8.20; 8.21; 8.26; 8.27.

Рів2 № 8.44; 8.45; 8.51, 8.52.

Рів3 № 8.54, 8.67; 8.71; 8.73.

3. Д: подготовиться к самостоятельной работе № 6.

Электромагнита постоянного тока — Мегаобучалка

 

Полное время сра­батывания состоит из времени трогания и времени движения:

 

t_ср=t_тр+t_дв

В большинстве случаев основную часть времени сра­батывания составляет вре­мя трогания. Поэтому при ускорении и замедлении сра­батывания воздействуют прежде всего на t_тр.

Допустим, что ток тро­гания не изменяется (неиз­менна сила противодейству­ющей пружины). Рассмот­рим влияние активного со­противления цепи при неиз­менной величине индуктив­ности и питающего напряжения. После включения элек­тромагнита ток в обмотке изменится. Ско­рость нарастания тока равна:

 

и при t=0

 

Таким образом, скорость нарастания тока в момент включения не зависит от активного сопротивления цепи и определяется только питающим напряжением и индук­тивностью цепи. Изменение тока во времени для двух значений активного сопротивления цепи показано на рис.18. Поскольку R₁>R₂, I_y1<I_y2. Обе кривые в на­чале координат имеют общую касательную, так как не зависит от активного сопротивления. Постоянная времени для первого случая Т₁=L/R₁для второго Т₂=L/R₂, так как R₁>R₂, то T₁<T₂. При уменьшении сопротивления R увеличивается установившийся ток и величина

уменьшается.

 

 

 

 

Рис.18. Ток в обмотке электромагнита при различном активном сопротивлении цепи.

 

Можно показать, что логарифм уменьшается быстрее, чем растет постоянная времени Т. В результате t_тр1 > t_тр2 несмотря на то, что T₁<T₂. Чем меньше активное сопро­тивление цепи, тем быстрее будет срабатывать электромагнит.

При уменьшении активного сопротивления обмот­ки растет мощность Р, по­требляемая ею:

P=U²/2.

 

Для ограничения темпе­ратуры нагрева необходимо развивать у катушки поверх­ность охлаждения, т. е. ее размеры. Увеличение разме­ров обмотки потребует увеличения размеров магнитопровода. Для ограничения размеров электромагнита в настоя­щее время широко применяется форсировка по схеме (Рис.19) .

Рис.19. Схема форсировки электромагнита.

 

В отключенном положении резистор R_доб шун­тирован размыкающим контактом, связанным с якорем электромагнита. После замыкания контакта К малое со­противление обмотки Rспособствует быстрому нараста­нию тока до тока трогания. После начала движения яко­ря контакт размыкается и в цепь вводится сопротивление R_доб, благодаря чему ограничивается мощность Р, выде­ляемая в обмотке:

Иногда для ускорения срабатывания резистор R_доб шунтируют конденсатором С. В первый момент времени конденсатор уменьшает падение напряжения на этом ре­зисторе, благодаря чему обеспечивается форсировка электромагнита. В установившемся режиме величина то­ка в цепи ограничивается резистором R_доб.

Теперь рассмотрим влияние питающего напряжения на время трогания. При уменьшении питающего напряжения уменьшается установившийся ток, что ведет к увеличению значения При i_тр=I_у время трогания t_тр= . С ростом напряжения время трогания уменьшается в соответствии с уменьшением Зависимость t_тр(U) изображена на рис.20.

Увеличение питающего напряжения без изменения активного сопротивления цепи ведет к ускорению срабатывания, но обмотка электромагнита может сгореть, если при номинальном значении питающего напряжения температура обмотки равна предельно допустимой. В этих случаях рекомендуется при повышении питающего напряжения в цепь включать добавочное сопротивление, чтобы величина установившегося тока оставалась неизменной и равной I_у.

При этом ускорение срабатывания происходит за счёт уменьшения постоянной времени. Величина остаётся неизменной.

На рис.21 показано изменение токов в обмотке электромагнита при неизменном установившемся токе. Кривые показывают, что в данном случае чем больше по­стоянная времени, тем больше время трогания.

При прочих равных условиях увеличение натяжения противодействующей пружины ведет к росту i_тр , при этом t_тр также увеличивается.

Время отпускания электромагнита состоит из времени спадания по­тока до потока отпус­кания, при котором сила электромагнита становится равной противодействующей силе и времени движе­ния при отпускании.

В большинстве случаев вре­мя спада потока при отсутст­вии короткозамкнутых обмо­ток значительно меньше, чем время движения якоря при от­падании. Поэтому в основном считаются со временем движения.

Для создания электромагнитов замедлен­ного действия применяется короткозамкнутая обмотка или гильза. Эскиз электромагнита с короткозамкнутой обмоткой показан на рис.22.

Рис.22. Электромагнит с

магнитным замедлением.

 

При включении питающей обмотки в магнитной цепи нарастает поток. Этот поток наводит в короткозамкнутой обмотке э.д.с. Последняя вызывает ток такого направ­ления, при котором поток короткозамкнутой обмотки на­правлен встречно намагничивающим. Результирующий поток равен разности этих потоков. Скорость нарастания потока уменьшается, а время трогания увеличивается.

При отключении электромагнита с короткозамкнутой обмоткой можно считать, что ток в первичной обмотке практически мгновенно спадает до нуля из-за быстрого нарастания сопротивления дугового промежутка в отключающем аппарате К.

Изменение потока определяется процессом затухания тока в короткозамкнутой обмотке. При спадании потока в короткозамкнутой обмотке ω₂наводится э.д.с. и воз­никает ток, направленный так, что поток, создаваемый об­моткой ω₂, препятствует изменению (уменьшению) пото­ка в системе. Замедленное спадание потока создает выдержку времени при отпускании.

При м.д.с., равной нулю, в цепи устанавливается по­ток, определяемый кривой размагничивания материала и воздушным зазором. Этот остаточный поток может создавать силу притяжения, большую, чем сила, развиваемая пружиной. Произойдет залипание якоря. Для устранения залипания ставится немагнитная про­кладка, снижающая величину остаточного потока.

Тепловые реле

Принцип действия. Долговечность энергетическо­го оборудования в значительной степени зависит от пе­регрузок, которым оно подвергается во время работы. Для любого объекта можно найти зависимость длитель­ности протекания тока от его величины, при которых обеспечивается надежная и длительная эксплуатация оборудования. Эта зависи­мость представлена на рис.23 (кривая 1). При номи­нальном токе допустимая дли­тельность его протекания рав­на бесконечности. Протекание тока, большего, чем номиналь­ный, приводит к дополнитель­ному повышению температу­ры и дополнительному старе­нию изоляции. Поэтому чем больше перегрузка, тем кратковременнее она допустима. Кривая 1 рис.23 устанавливается исходя из требуемой продолжительности жизни оборудования. Чем короче его жизнь, тем большие перегрузки допустимы.

Рис.23. Времятоковые характеристики

теплового реле и защищаемого объекта.

 

При идеальной защите объекта зависимость t_ср (I) для реле должна идти немного ниже кривой для объекта.

Для защиты от перегрузок, наиболее широкое рас­пространение получили тепловые реле с биме­таллической пластиной.

Биметаллическая пластина состоит из двух пластин, одна из которых имеет больший температурный коэффи­циент расширения , другая—меньший . В месте при­легания друг к другу пластины жестко скреплены либо за счет проката в горячем состоянии, либо за счет свар­ки. Если закрепить неподвижно такую пластину и на­греть, то произойдет изгиб пластины в сторону материа­ла с меньшим . Именно это явление используется в теп­ловых реле.

Широкое распространение в тепловых реле получили материалы инвар (малое значение a) и немагнитная или хромоникелевая сталь (большое значение a).

Для получения большего прогиба необходимо, чтобы пластина имела большую длину и малую толщину. На­оборот, если необходимо, чтобы пластина развивала большую силу, целесообразно иметь широкую пластину с малой длиной и большой толщиной.

При работе биметаллической пластины в ее компо­нентах возникают напряжения сжатия и растяжения, ко­торые не должны превышать допустимых значений.

Нагрев биметаллического элемента может произво­диться за счет тепла, выделяемого в пластине током на­грузки. Очень часто нагрев биметалла производится от специального нагревателя, по которому протекает ток нагрузки. Лучшие характеристики получаются при ком­бинированном нагреве, когда пластина нагревается и за счет тепла, выделяемого током, проходящим через би­металл, и за счет тепла, выделяемого специальным на­гревателем, также обтекаемым током нагрузки.

Прогибаясь, биметаллическая пластина своим свободным концом воздействует на контактную систему. Так как пластина прогибается медленно, целесообразно применять прыгающие контакты (рис.25).

Основной характеристикой реле является зависи­мость времени срабатывания от тока нагрузки (времятоковая характеристика). В общем случае до начала перегрузки через реле протекает ток Iо, который нагревает пластину до температуры qо.

На рис.24 изображены зависимости t_ср=f(x) для случая (реле включается в работу в холодном состоянии) (кривая 1) и (кривая 2). Обе кривые имеют одинаковые асимптоты и различаются в средней части.

 

У ряда реле время срабатывания при коротком за­мыкании больше, чем время термической стойкости при данном токе. Поэтому от коротких замыканий цепь и само реле нужно защищать с помощью предохраните­лей .

Для согласования характеристик объекта и реле строится времятоковая характеристика защищаемого объекта по заводским данным или по данным расчета и аналогичная характеристика биметалличе­ского элемента. Ток Iср составляет (1,2—1,3) Iн. Защит­ные характеристики биметаллического элемента строят­ся для двух случаев, когда e=0 и когда e=1. При пра­вильном выборе реле его времятоковая характеристика при e=0 должна проходить вблизи характеристики за­щищаемого объекта. Тогда при предварительном подо­греве номинальным током реле обеспечивает надежную защиту. На рис.23 представ­лены характеристики двигате­ля и двух реле. У одного реле (кривая 2) ток срабатывания равен току двигателя (кривая 1), у другого он на 20% боль­ше (кривая 3). В первом слу­чае двигатель будет отклю­чаться значительно раньше, чем требуется характери сти­кой 1.

Рис.24. Характеристики теплового реле при и .

Необходимо отметить, что постоянная времени нагрева двигателя зависит от характе­ра перегрузки. При кратковре­менных перегрузках в нагре­ве участвует только обмотка и постоянная времени получается небольшой (5— 10 мин) ввиду относительно малой массы обмотки. При длительной перегрузке в нагреве участвует вся масса машины. При этом постоянная времени достигает 40— 60 мин. Для совершенной защиты необходимо, чтобы по­стоянная времени реле была такой же, как и у объекта. В известной степени это удается получить, если создать реле для защиты конкретного двигателя. Поскольку од­но и то же реле выпускается для двигателей различной конструкции, то в области малых перегрузок не удается получить хорошую защиту.

Для быстродействующей защиты и объекта и реле целесообразно тепловой элемент объединить с электро­магнитным, имеющим большой ток срабатывания и практически нулевую выдержку времени.

В эксплуатации согласование реле защиты и объекта производится выбором номинального тока реле равным номинальному току двигателя. Срабатывание реле про­исходит при (1,2—1,3)Iн. Время срабатывания 20 мин.

Нагрев биметаллической пластинки зависит от тем­пературы окружающей среды, поэтому с ростом темпе­ратуры окружающей среды ток срабатывания умень­шается.

При температуре, сильно отличающейся от номиналь­ной, необходимо либо проводить дополнительную (плав­ную) регулировку реле, либо подбирать нагревательный элемент с учетом реальной температуры окружающей среды. Для того чтобы температура окружающей сре­ды меньше влияла на ток срабатывания, необходимо, чтобы температура срабатывания выбиралась воз­можно больше. Для правильной работы тепловой защи­ты реле желательно располагать в том же помещении, что и защищаемый объект. Нельзя располагать реле вблизи концентрированных источников тепла — нагрева­тельных печей, систем отопления и т. д. В настоящее время выпускаются реле с температурной компенсацией (серии ТРН).

Конструкция тепловых реле. Прогиб биметаллической пла­стины происходит медленно. Если с пластиной непосредственно свя­зать подвижный контакт, то малая скорость его движения, не смо­жет обеспечить гашение дуги, возникающей при отключении цепи. Поэтому пластина действует на контакт через ускоряющее устрой­ство. Наиболее совершенным является «прыгающий» контакт.

В обесточенном состоянии пружина 1 создает момент отно­сительно точки 0, замыкающий контакты 2. Биметаллическая пла­стина 3 при нагреве изгибается вправо, положение пружины изме­няется. Она создает момент, размыкающий контакты 2 за время, обеспечивающее надежное гашение дуги.

Современные контакторы и пускатели комплектуются с тепло­выми реле ТРП (однофазное) и ТРН (двухфазное). Реле типа ТРП представлено на рис.26. Биметаллическая пластина имеет комбинированную систему нагрева. Пластина 1 нагревается как за счет нагревателя 5, так и за счет прохождения тока через саму пласти­ну. При прогибе конец биметаллической пластины воздействует на прыгающий контактный мостик 3. Реле позволяет иметь плавную регулировку тока срабатывания в пределах (±25% номинального тока уставки). Эта регулировка осуществляется ручкой 2, меняю­щей первоначальную деформацию пластины. Такая регулировка по­зволяет резко снизить число потребных вариантов нагревателя. Воз­врат реле в исходное положение после срабатывания производится кнопкой 4. Возможно исполнение и с самовозвратом после остыва­ния биметалла. Высокая температура срабатывания (выше 200°С) уменьшает зависимость работы реле от температуры окружающей среды. Уставка меняется на 5% при изменении температуры окру­жающей среды на КУС. Высокая ударо- и вибростойкость реле по­зволяют использовать его в самых тяжелых условиях.

 

Реле времени.

При работе схем защиты и автоматики часто требует­ся Создать выдержку времени между срабатыванием двух или нескольких аппаратов. При автоматизации тех­нологических процессов также может возникнуть необхо­димость производить операции в определенной времен­ной последовательности.

Для создания выдержки времени служат аппараты, называемые реле времени.

Общими требованиями для реле времени являются:

а) стабильность выдержки времени вне зависимости от колебаний питающего напряжения, частоты, темпе­ратуры окружающей среды и других факторов;

б) малые потребляемая мощность, масса и габариты;

в) достаточная мощность контактной системы.

Возврат реле в исходное положение происходит, как правило, при его обесточивании. Поэтому к коэффици­енту возврата не предъявляется особых требований, и он может быть очень низким.

В зависимости от назначения реле к ним предъявля­ются специфические требования.

Для схем автоматического управления приводом при большой частоте включений в час требуются реле с вы­сокой механической износостойкостью. Требуемые выдержки времени находятся в пределах 0,25—10 с. К этим реле не предъявляются высокие требования относительно точности работы. Раз­брос времени срабатывания может достигать 10%. Реле должны работать в условиях производственных цехов, при вибрации и тряске.

Реле для защиты энергосистем должны иметь большую точность выдержки времени. Эти реле работают относительно редко, поэтому к ним не предъявляются особые требования по износостойкости. Выдержки времени таких реле составляют 0,1—20 с.

1 Достаточный уровень

1. а) Сквозь горизонтальное проводящее кольцо одновременно падают с одинаковой высоты алюминиевый брусок и магнит. Какой предмет упадет первым?
б) С какой скоростью надо перемещать проводник, длина активной части которого 1 м, под углом 60° к вектору магнитной индукции, модуль которого равен 0,2 Тл, чтобы в проводнике возбудилась ЭДС индукции 1 В?
2. а) Почему для обнаружения индукционного тока замкнутый проводник лучше брать в виде катушки, а не в виде скрученного вдвое прямолинейного провода?
б) Какую длину активной части должен иметь проводник, чтобы при перемещении его со скоростью 15 м/с перпендикулярно вектору магнитной индукции, равной 0,4 Тл, в нем возбуждалась ЭДС индукции 3 В?
3. а) На вертикальном сердечнике электромагнита лежит монета. Что произойдет, если включить ток в катушке электромагнита?
б) Какова индукция магнитного поля, если в проводнике с длиной активной части 50 см, перемещающемся со скоростью 10 м/с перпендикулярно вектору магнитной индукции, возбуждалась ЭДС индукции 1,5 В?
4. а) Почему при размыкании цепи питания трансформатора или электродвигателя может возникнуть сильная искра?
б) Найдите ЭДС индукции на концах крыльев самолета (размах крыльев 36,5 м), летящего горизонтально со скоростью 900 км/ч, если вертикальная составляющая вектора индукции магнитного поля Земли 5-10“3 Тл.
5. а) Почему иногда недалеко от места удара молнии могут расплавиться предохранители в осветительной сети и повредиться чувствительные электроизмерительные приборы?
б) Проводник с активной длиной 15 см движется со скоростью 10 м/с перпендикулярно линиям индукции однородного магнитного поля с индукцией 2 Тл. Какая сила тока возникает в проводнике, если его замкнуть накоротко? Сопротивление цепи 0,5 Ом. 2gH для вычисления скорости его падения с высоты Н1
б) Прямолинейный проводник с активной длиной 0,7 м пересекает однородное магнитное поле под углом 30° к линии индукции со скоростью 10 м/с. Определите индукцию магнитного поля, если ЭДС, индуцируемая в проводнике, равна 4,9 В.

Явление электромагнитной индукции. Правило Ленца. Явление самоиндукции. Трансформатор

1794. Магнит входит в центр замкнутой рамки. Что при этом будет происходить в рамке, если она сделана из:
а) пластика,
б) железа?

1795. К неподвижному железному кольцу приближают магнит так, как показано на рисунке 252. Найдите направление индукционного тока в кольце. Что нужно сделать, чтобы индукционный ток стал противоположного направления?

 1796. С некоторой высоты свободно падает намагниченный стальной стержень. При своем движении он проходит сквозь отверстие в катушке с проволокой, и, выходя из нее, продолжает падение. Опишите изменения в движении стержня.

1797. На рисунке 253 изображена установка, в которой груз при падении вращает машину, дающую электрический ток. Этим током можно питать несколько небольших лампочек, включенных параллельно. Когда лампочки все выключены, то груз, вращая машину, быстро падает вниз. Включая в цепь машины по одной лампочке, можно заметить, что при каждом включении новой лампочки скорость падения груза уменьшается. Объясните это явление.
Если в школе имеется возможность, соберите такую установку и проделайте с ней опыт.

 

1798. На рисунке 254 изображено сечение проводника, расположенного перпендикулярно силовым линиям магнитного поля (проводник замкнут). Стрелкой показано направление движения проводника. Пользуясь правилом правой руки, определите направление индукционного тока в нем и докажите на этом случае индукции, что правило правой руки непосредственно вытекает из закона Ленца.

 

1799. На рисунке 255 изображены два проводника АВ и СD. Проводник АВ включен в цепь источника тока, концы же проводника CD присоединены к гальванометру. При замыкании и размыкании цепи проводника АВ в проводнике CD возникает индукционный ток. Пользуясь законом Ленца, определите в каждом отдельном случае направление индукционного тока в проводнике CD.

 

1800. Что происходит с незакрепленным металлическим кольцом, когда внутрь его вдвигают магнит северным полюсом (см. рис 252)?

 

1801. В однородное магнитное поле помещена проволочная рамка (рис. 256). Будет ли возникать индукционный ток в рамке, если ее:
а) перемещать поступательно;
б) вращать вокруг любой оси, параллельной магнитному полю;
в) вращать вокруг любой оси, перпендикулярной магнитному полю?

1802. Рама грузовика представляет собой замкнутый контур. Будет ли в ней возникать индукционный ток при движении машины?

1803. Чтобы обнаружить индукционный ток, используют замкнутый проводник, но не в виде одного витка провода, а в виде катушки. Почему катушка лучше?

1804. Можно ли получить индукционный ток на установке, изображенной на рисунке 257, не двигая магнит и навитый на него провод?

1805. Имея лишь катушку проволоки и постоянный магнит, как добиться, чтобы стрелка амперметра двигалась?

1806*. В какой момент может искрить комнатный выключатель света: при включении или при выключении? Почему?

1807*. Предохранители в аудио- и видеоаппаратуре перегорают обычно не во время работы, а при включении или выключении. Объясните явление.

1808*. Чем объясняется, что при включении электромагнита в цепь ток устанавливается не сразу, а некоторое время испытывает колебания?

1809*. В момент замыкания цепи энергия источника тока затрачивается не только на преодоление сопротивления цепи. На что еще затрачивается энергия?

1810*. Если водитель трамвая выключит электродвигатель и ток будет идти только через лампы освещения, искры, возникающие в месте контакта трамвайной дуги и провода, значительно уменьшатся. Почему?

1811*. Для устойчивого горения дуги при электросварке применяют стабилизатор — катушку со стальным сердечником. Ее включают последовательно с дугой. Почему стабилизатор помогает?

1812*. Для подачи переменного тока на предприятия и в жилые дома можно использовать подземный кабель, но категорически не разрешается прокладывать его вблизи газовых, водопроводных и канализационных труб, а также вблизи труб отопления. Почему?

1813*. Почему телефонные провода не рекомендуется размещать рядом с проводами переменного тока?

1814. На старых кораблях компасы обязательно устанавливались на массивных медных основаниях. Для чего это делалось?

1815*. Почему сердечник трансформатора делают не из сплошного железа, а из листового, причем отдельные листы изолированы друг от друга?

1816. При передаче электрической энергии на большие расстояния используется ток высокого напряжения. Почему?

1817. Районная станция, находящаяся на расстоянии 130 км от Москвы, подает в Москву ток мощностью в 48 ООО кВт. Какова должна быть сила тока для передачи энергии этой мощности при напряжении в 110 В и в 115 000 В?

1818. На рисунке 258 изображена схема индукционной электроплавильной печи, представляющей собой трансформатор, в котором первичная обмотка 2 состоит из нескольких витков провода. Вместо вторичной обмотки на сердечник трансформатора 1 надет кольцевой тигель 3 с металлом 4. При пропускании тока в первичной катушке сила тока, получаемая в тигле, достигает такой величины, что теплота, развиваемая этим током, расплавляет металл. а) Рассчитайте, какое количество теплоты получает металл в каждую секунду, если в первичную обмотку подводится ток мощностью в 100 кВт и коэффициент полезного действия всей установки 80%. б) Рассчитайте силу тока, протекающего по вторичной обмотке, если число витков первичной обмотки 500, а подводимое к ней напряжение 2000 В.

1819. В медицине для лечения применяется большой соленоид из 12-20 витков. Внутрь него помещается, например, больная рука пациента. По соленоиду пропускают ток высокой частоты, и рука прогревается. За счет чего выделяется тепло?

1820*. Рамку вращают по часовой стрелке в магнитном поле (рис. 259). Каково направление тока в ней?

1821. Сколько витков должна иметь вторичная обмотка понижающего трансформатора (рис. 260), первичная обмотка которого имеет 1200 витков, если напряжение должно быть понижено от 120 В до 4 В?

1822. Первичная обмотка трансформатора, включенная в сеть 110 В, имеет 550 витков. Какое число витков должна иметь вторичная обмотка, если необходимо получить 440 В?

1823. Катушки трансформатора имеют: первичная — 1200 витков, вторичная — 6000 витков. Какое напряжение получим на клеммах вторичной обмотки, если на клеммы первичной подаем напряжение 80 В?

1824. Каково должно быть напряжение для передачи мощности в 1000 кВт током в 100 А?

1825. Почему при передаче электрической энергии на большие расстояния экономнее пользоваться током высокого напряжения?

1826. Мощность в 500 кВт передают при помощи трансформатора, причем после трансформатора идет ток уже 50 А. Рассчитайте, каково напряжение на клеммах первичной и вторичной обмоток (при отсутствии потерь), если отношение числа витков первичной и вторичной обмоток 1 :100.

1827. Изменится ли соотношение между напряжениями на зажимах первичной и вторичной обмоток трансформатора, если железный сердечник вынуть или если вместо него вставить медный?

1828. Что изменится в трансформаторе, если его железный сердечник заменить алюминиевым?

1829. Трансформатор, коэффициент полезного действия которого 96%, используется для передачи энергии мощностью в 25 кВт с генератора, напряжение на зажимах которого 500 В. Сколько киловатт будет действительно переда¬но по линии, если число витков в первичной и вторичной обмотках 500 и 1000 соответственно, а сопротивление линии 3 Ом?

1830. Первичная обмотка трансформатора имеет 500 витков, а вторичная — 5000. Напряжение на первичной обмотке — 220 В. Каково будет напряжение на вторичной? Какова будет сила тока в первичной и вторичной обмотках трансформатора, если по линии передавать энергию мощностью в 11 кВт?

Подготовка к ЕГЭ по физике. Разбор задач и их решение по теме : » Электромагнитная индукция»

Разбор задач с решением

по теме : «Электромагнитная индукция» .

А25-1. В заштрихованной области на рисунке действует однородное магнитное поле, направленное перпендикулярно плоскости рисунка, В = 0,1 Тл. Проволочную квадратную рамку сопротивлением R = 10 Ом и стороной l = 10 см перемещают в плоскости рисунка поступательно со скоростью υ = 1 м/с. Чему равен индукционный ток в рамке в состоянии 1? 

А25-2. В заштрихованной области на рисунке действует однородное магнитное поле, перпендикулярное плоскости рисунка с индукцией В = 0,1 Тл. Квадратную проволочную рамку, сопротивление которой 10 Ом и длина стороны 10 см, перемещают в этом поле в плоскости рисунка поступательно равномерно с некоторой скоростью v. При попадании рамки в магнитное поле в положении 1 в ней возникает индукционный ток, равный 1 мА. Какова скорость движения рамки? 

С1-1. На рисунке приведена электрическая цепь, состоящая из гальванического элемента, реостата, трансформатора, амперметра и вольтметра. В начальный момент времени ползунок реостата установлен посередине и неподвижен. Опираясь на законы электродинамики, объясните, как будут изменяться показания приборов в процессе перемещения ползунка реостата влево. ЭДС самоиндукции пренебречь по сравнению с ε.

С1-3. Сквозь металлическое и деревянное кольца, не касаясь их, падают одинаковые намагниченные стержни, как показано на рисунке. По-разному ли влияют кольца на ускорение а стержней, и если да, то в чем состоит это различие? Рассмотрите две стадии падения стержня: стержень сближается с кольцом; стержень удаляется от кольца. Ответ поясните, указав, какие физические закономерности вы использовали для объяснения.

С5-6. Катушка, обладающая индуктивностью L, соединена с источником питания с ЭДС ε и двумя одинаковыми резисторами R. Электрическая схема соединения показана на рис. 1. В начальный момент ключ в цепи разомкнут. В момент времени t = 0 ключ замыкают, что приводит к изменениям силы тока, регистрируемым амперметром, как показано на рис. 2. Основываясь на известных физических законах, объясните, почему при замыкании ключа сила тока плавно увеличивается до некоторого нового значения – I₁. Определите значение силы тока I₁. Внутренним сопротивлением источника тока пренебречь.  

С5-7. Намагниченный стальной стержень начинает свободное падение с нулевой начальной скоростью из положения, изображённого на рис. 1. Пролетая сквозь закреплённое проволочное кольцо, стержень создаёт в нём электрический ток, сила которого изменяется со временем так, как показано на рис. 2.

С5-8. Медное кольцо, диаметр которого — 20 см, а диаметр провода кольца 2 мм, расположено в однородном магнитном поле. Плоскость кольца перпендикулярна вектору магнитной индукции. Определите модуль скорости изменения магнитной индукции поля со временем, если при этом в кольце возникает индукционный ток 10 А. Удельное сопротивление меди ρ_Сu = 1,72 • 10^-8 Ом·м.

С5-9. Медное кольцо из провода диаметром 2 мм расположено в однородном магнитном поле, магнитная индукция которого меняется по модулю со скоростью 1,09 Тл/с. Плоскость кольца перпендикулярна вектору магнитной индукции. Каков диаметр кольца, если возникающий в нём индукционный ток равен 10 А? Удельное сопротивление меди ρ_Cu = 1,72·10^-8 Ом

С5-10. Медное кольцо, диаметр которого 20 см, а диаметр провода кольца 2 мм, расположено в однородном магнитном поле. Плоскость кольца перпендикулярна вектору магнитной индукции. Определите модуль скорости изменения магнитной индукции поля со временем, если при этом в кольце возникает индукционный ток 10 А. Удельное сопротивление меди r_Cu = 1,72•10^–8 Ом•м. 

С5-11. Плоская рамка из провода сопротивлением 5 Ом находится в однородном магнитном поле. Проекция магнитной индукции поля на ось Ох, перпендикулярную плоскости рамки, меняется от В_1х = 3 Тл до В_2х = -1 Тл. За время изменения поля по рамке протекает заряд 1,6 Кл. Определите площадь рамки.

С5-12. Плоская рамка из провода сопротивлением 5 Ом находится в однородном магнитном поле. Проекция магнитной индукции поля на ось Ох, перпендикулярную плоскости рамки, меняется от В_1х = 3 Тл до В_2х = -1 Тл. Площадь рамки 2 м². Какой заряд пройдет по рамке за время изменения поля?

С5-13. Плоская горизонтальная фигура площадью 0,1 м², ограниченная проводящим контуром с сопротивлением 5 Ом, находится в однородном магнитном поле. Пока проекция вектора магнитной индукции на вертикальную ось Oz медленно и равномерно возрастает от В_1Z = – 0,15 Тл до некоторого конечного значения В_2Z, по контуру протекает заряд 0,008 Кл. Найдите В_2Z. 

С5-14. Замкнутый контур из тонкой проволоки помещён в магнитное поле. Плоскость контура перпендикулярна вектору магнитной индукции поля. Площадь контура S = 2•10^–3 м². В контуре возникают колебания тока с амплитудой i_м = 35 мА, если магнитная индукция поля меняется с течением времени в соответствии с формулой B = acos(bt), где а = 6•10^–3 Тл, b = 3500 с^–1. Чему равно электрическое сопротивление контура R? 

С5-16. Проводник длиной 1 м движется равноускоренно в однородном магнитном поле, индукция которого равна0,5 Тл и направлена перпендикулярно проводнику и скорости его движения (см. рисунок). Начальная скорость движения проводника 4 м/с. Значение ЭДС индукции в этом проводнике в конце перемещения на расстояние 1 мравно 3 В. Чему равно ускорение, с которым движется проводник в магнитном поле? 

С5-17. Горизонтально расположенный проводник движется равноускоренно в вертикальном однородном магнитном поле, индукция которого равна 1 Тл и направлена перпендикулярно проводнику и скорости его движения (см. рисунок). При начальной скорости проводника, равной нулю, и ускорении 8 м/с², проводник переместился на 1 м. ЭДС индукции на концах проводника в конце перемещения равна 6 В. Какова длина проводника? 

С5-18. Горизонтально расположенный проводник длиной 1 м движется равноускоренно в вертикальном однородном магнитном поле, индукция которого равна 0,5 Тл и направлена перпендикулярно проводнику и скорости его движения (см. рисунок). При начальной скорости проводника, равной нулю, проводник переместился на 1 м. ЭДС индукции на концах проводника в конце перемещения равна 2 В. Каково ускорение проводника? 

С5-19. Прямоугольный контур, образованный двумя рельсами и двумя перемычками, находится в однородном магнитном поле, перпендикулярном плоскости контура. Правая перемычка скользит по рельсам, сохраняя надежный контакт с ними. Известны величины: индукция магнитного поля В = 0,1 Tл, расстояние между рельсами l = 10 см, скорость движения перемычки v = 2 м/c, сопротивление контура R = 2 Ом. Какова сила индукционного тока в контуре? Ответ выразите в миллиамперах (мА)

С5-20. Два параллельных друг другу рельса, лежащих в горизонтальной плоскости, находятся в однородном магнитном поле, индукция B которого направлена вертикально вниз (см. рисунок – вид сверху). На рельсах перпендикулярно им лежат два одинаковых проводника, способных скользить по рельсам без нарушения электрического контакта. Левый проводник движется вправо со скоростью V, а правый покоится. С какой скоростью v надо перемещать правый проводник, чтобы в три раза уменьшить силу Ампера, действующую на левый проводник? (Сопротивлением рельсов пренебречь.) 

С5-21. По параллельным проводникам bc и ad, находящимся в магнитном поле с индукцией В, со скоростью v = 1 м/с скользит проводящий стержень MN, который находится в контакте с проводниками (см. рисунок). Расстояние между проводниками l = 20 см. Между проводниками подключен резистор cсопротивлением R = 2 Ом. Сопротивление стержня и проводников пренебрежимо мало. При движении стержня по резистору R течет ток I = 40 мА. Какова индукция магнитного поля?

С5-22. По П-образному проводнику abcd постоянного сечения скользит со скоростью v медная перемычка abдлиной l из того же материала и такого же сечения. Проводники, образующие контур, помещены в постоянное однородное магнитное поле, вектор индукции которого направлен перпендикулярно плоскости проводников (см. рисунок). Какова индукция магнитного поля B, если в тот момент, когда ab = ac, разность потенциалов между точками a и b равна U? Сопротивление между проводниками в точках контакта пренебрежимо мало, а сопротивление проводов велико.

С5-23. Тонкий алюминиевый брусок прямоугольного сечения, имеющий длину L = 0,5 м, соскальзывает из состояния покоя по гладкой наклонной плоскости из диэлектрика в вертикальном магнитном поле индукцией В = 0,1 Тл (см. рисунок). Плоскость наклонена к горизонту под углом α = 30°. Продольная ось бруска при движении сохраняет горизонтальное направление. Найдите величину ЭДС индукции на концах бруска в момент, когда брусок пройдет по наклонной плоскости расстояние I = 1,6 м.

С5-24. Горизонтальный проводящий стержень прямоугольного сечения поступательно движется с ускорением вверх по гладкой наклонной плоскости в вертикальном однородном магнитном поле (см. рисунок). По стержню протекает ток I. Угол наклона плоскости α = 30°. Отношение массы стержня к его длине m/l = 0,1 кг/м. Модуль индукции магнитного поля В = 0,2Тл. Ускорение стержня a = 1,9 м/с². Чему равна сила тока в стержне?  

Ток катушки магнитного пускателя — советы электрика

Электрическая схема пускателя магнитного, самый простой вариант электросхемы

Тема: самый простой вариант электрической схемы пускателя (магнитный)

Это простейшая схема пускателя (упрощенный вариант), которая лежит в основе всех или, по крайней мере, большинства схем запуска асинхронных электродвигателей, применяемых очень широко, как в промышленности, так и в обычном быте. Плох тот электрик, который не знает данной схемы (как ни странно, но есть и такие люди).

Хоть Вы, возможно, конечно знаете принцип её работы, но для освежения памяти или для новичков все же опишу вкратце эту работу. И так, вся схема кроме электродвигателя, который установлен непосредственно на конкретном оборудовании или устройстве, монтируется либо в щитке или в специальной коробке (ПМЛ).

Кнопки ПУСКА и СТОПА, могут находится как на передней стороне этого щитка, так в не его (монтируются на месте, где удобно управлять работой), а может быть и там и там, в зависимости от удобства. К данному щитку подводится трёхфазное напряжение от ближайшего места запитки (как правило, от распределительного щита), а с него уже выходит кабель, идущий на сам электродвигатель.

Обратите внимание

А теперь о принципе работы: на клеммы Ф1, Ф2, Ф3 подается трехфазное напряжение. Для запуска асинхронного электродвигателя требуется срабатывание магнитного пускателя (ПМ) и замыкания его контактов ПМ1, ПМ2 и ПМ3.

Для срабатывания ПМ, необходимо подать на его обмотку напряжение (кстати, величина его зависит от самой катушки, то есть, на какое именно напряжение она рассчитана. Это так же зависит от условий и места работы оборудования.

Они бывают на 380в, 220в, 110в, 36в, 24в и 12в) (данная схема рассчитана на напряжение 220в, поскольку берётся с одной из имеющихся фаз и нуля).

Подача электропитания на катушку магнитного пускателя осуществляется по такой цепи: С ф1 поступает фаза на нормально замкнутый контакт тепловой защиты электродвигателя ТП1, далее проходит через катушку самого пускателя и выходит на кнопку ПУСК (КН1) и на контакт самоподхвата ПМ4 (магнитного пускателя).

С них питание выходит на нормально замкнутую кнопку СТОП и после замыкается на нуле.

Для запуска требуется нажать кнопку ПУСК, после чего цепь катушки магнитного пускателя замкнётся и притянет (замкнёт) контакты ПМ1-3 (для пуска двигателя) и контакт ПМ4, который даст возможность при отпускании кнопки пуска, продолжать работу и не отключить магнитный пускатель (называется самоподхватом).

Для остановки электродвигателя, требуется всего лишь нажать кнопку СТОП (КН2) и тем самым разорвать цепь питания катушки ПМ. В результате контакты ПМ1-3 и ПМ4 отключатся, и работа будет остановлена до следующего запуска ПУСКа.

Для защиты обязательно ставятся тепловые реле (на нашей схеме это ТП). При перегрузки электродвигателя, соответственно повышается ток, и двигатель резко начинает  нагреваться, вплоть до выхода из строя.

Важно

Данная защита срабатывает именно при повышении тока на фазах, тем самым размыкает свои контакты ТП1, что подобно нажатию кнопки СТОП.

Данные случаи бывают в основном при полном заклинивании механической части или при большой механической перегрузки в оборудовании, на котором работает электродвигатель.

Хотя и не редко причиной становится и сам движок, из-за высохших подшипников, плохой обмотки, механического повреждения и т.д. Думаю для тех, кто этого не знал, данная статья, электрическая схема магнитного пускателя, упрощенный вариант, была весьма полезна и однажды не раз пригодится в жизни. Ну а пока на этом всё.

P.S. Данная принципиальная электрическая схема магнитного пускателя является наболее простым вариантом, который лежит в основе большинства рабочих схем в сфере электрики. Хорошо понимая выше описаный принцип работы этой схемы пускателя Вы будете в состоянии разобраться и с другими, более сложными, вариантами схем.

Источник: https://electrohobby.ru/shema-puskat-urosch-variant.html

Ремонт магнитных пускателей: диагностика неисправностей и их устранение

Любое промышленное предприятие, на котором установлено электрооборудование наиболее эффективно работает при его минимальных простоях. Поскольку любое работающее оборудование изнашивается, наступает момент, когда потребуется либо его замена, либо его ремонт.

Сложное коммутационное оборудование, такое как магнитный пускатель, обычно дешевле быстро и качественно отремонтировать, нежели заменить новым. Поэтому своевременный быстрый и качественный ремонт магнитных пускателей влияет на эффективность предприятия в целом.

В электрическом оборудовании в первую очередь изнашиваются подвижные детали. В коммутационном оборудовании и в том числе в магнитных пускателях такими частями являются в первую очередь контакты.

Поскольку разрыв цепи с током вызывает появление как минимум искрения, а при значительных величинах тока и дуги, на контактах накапливаются продукты разрушения их поверхности – копоть и нагар.

Причем, как правило, поверхность контактов в той или иной степени окисляется из-за влажности воздуха и протекающих электрохимических процессов.

Поэтому, в первую очередь, следует осмотреть контакты магнитного пускателя и сделать их очистку от загрязнения и окисления, используя напильник. Насечка его выбирается такой, чтобы на контактах не оставались царапины.

Затем используя полоски из тонкого пластика, соизмеримого с толщиной бумаги для письма и динамометр следует отрегулировать прижим контактов. Имитируя замыкание контактов через пластик, настраиваемый контакт оттягивают динамометром.

При усилии 500 – 700 Грамм пластик должен выниматься.

Если работающий магнитный пускатель издаёт низкочастотное гудение, возможны такие неполадки:

• не получается необходимый контакт сердечника с якорем;
• треснул короткозамкнутый виток;
• контакты натянуты слишком сильно;
• неправильное взаимное положение сердечника и якоря;
• слой ржавчины в месте контакта сердечника с якорем.

Латунные, алюминиевые или медные короткозамкнутые витки являются частью конструкции сердечника и размещаются на его окончаниях. Для этих витков делаются специальные пазы, в которых они и размещаются.

Витки могут повреждаться также и в катушке, намагничивающей сердечник.

При обрыве провода катушка вообще не будет тянуть сердечник, а при межвитковом замыкании тяга сердечника будет ослаблена и при этом будет заметен перегрев катушки.

Ремонтируем контакты и катушки

Если контакты целые, но загрязнены удаляемыми продуктами коммутаций, их достаточно тщательно протереть спиртом или бензином.

Если на поверхности контактов есть выпуклые приварившиеся частицы металла их необходимо зачистить напильником. При эрозии контактов или их частичном разрушении потребуется замена новыми контактами.

Но конструкция магнитного пускателя должна предусматривать такую замену.

Контактные пружины при обнаружении повреждений или износа не подлежат ремонту и только заменяются. Необходимо проверить одновременно ли замыкаются контакты, соответствующие разным фазам. Если потребуется изменить позиционирование контактов это допустимо, поскольку предусмотрено конструкцией пускателя и регулируется на валу, который связан с основными контактами.

Совет

Если катушка каркасная и каркас треснул трещину необходимо заполнить «холодной сваркой» используя узкий шпатель. Затем, если размеры отверстия в сердечнике позволяют, поверх трещины на обезжиренную поверхность приклеивается отрезок медицинского пластыря. На пластырь наносится слой супер — клея. Клей впитывается в пластырь и сцепляясь с пластиком каркаса не позволит трещине увеличиться.

При обнаружении межвиткового короткого замыкания потребуется удаление витков до места замыкания. Это можно сделать только отматыванием провода.

В месте замыкания всегда хорошо видна повреждённая эмаль на витке. Вблизи закороченного витка провод разрезается, очищается от эмали и спаивается.

Место спайки размещается между слоями стеклоткани, и отмотанный провод наматывается обратно на катушку.

Ремонтируем магнитопровод

Загрязнения, которые при размыкании вызывают искрение и дуга распространяются, в том числе и на магнитопровод. К ним добавляются пыль и ржавчина. Поверхность магнитопровода очищают от загрязнений ветошью, увлажнённой бензином. Ржавчину зашлифовывают наждаком. Те места, которые не поддаются зачистке наждаком, зачищаются на абразивном круге станка.

При шумной работе магнитного пускателя могут быть

• ослаблены винтовые крепления в паре сердечник – якорь;
• короткозамкнутый виток, который противодействует пружине, размыкающей контакты, повреждён.

Соответственно винты затягиваются, а короткозамкнутый виток заменяется на новый. Также необходимо добиться максимального соприкосновения с якорем притянутого к нему сердечника. Контроль этого соприкосновения можно осуществить прокладыванием бумаги между сердечником и якорем по отпечаткам на ней.

При ремонте магнитных пускателей может пригодиться таблица, показанная далее.

Регулярный периодический осмотр и своевременная корректировка настроек магнитных пускателей позволят уменьшить затраты на их ремонт и простои оборудования.

Источник: http://podvi.ru/elektromontazhnye-izdeliya/remont-magnitnyx-puskatelej-diagnostika-neispravnostej-i-ix-ustranenie.html

Схема магнитного пускателя. Принцип работы

Для включения освещения применяются выключатели, для бытовых электроприборов — кнопки и переключатели. Это электрооборудование объединяет одно: они потребляют небольшую мощность. А также – не включаются дистанционно или устройствами автоматики. Эти задачи решаются с помощью магнитных пускателей.

Cхема магнитного пускателя. Устройство

Пускатель состоит из двух частей, расположенных в одном корпусе: электромагнита управления и контактной системы.

Электромагнит управления включает в себя катушку с магнитопроводом, включающим в себя подвижную и неподвижную части, удерживаемых в разомкнутом состоянии пружиной. При подаче напряжения на катушку подвижная часть магнитопровода притягивается к неподвижной. Подвижная часть механически связана с контактной системой.

В контактную систему входят подвижные и неподвижные группы контактов. При подаче напряжения на катушку пускателя магнитопровод притягивает подвижные контакты к неподвижным и силовые цепи замыкаются. При снятии напряжения с катушки под действием пружины подвижная часть магнитопровода вместе с контактами приводятся в исходное положение.

Устройство магнитного пускателя и его работа

К силовым контактам пускателя добавляется дополнительная контактная группа, предназначенная для использования в цепях управления. Контакты ее выполняются нормально разомкнутыми (обознаются номерами «13» и «14») или нормально замкнутыми («23» и «24»).

Маркировка контактов пускателя

Электрические характеристики магнитных пускателей

Номинальный ток пускателя – это ток, выдерживаемый силовыми контактами в течение продолжительного времени. У некоторых моделей устаревших пускателей для разных диапазонов токов меняются габаритные размеры или «величина».

Номинальное напряжение – напряжение питающей сети, которое выдерживает изоляция между силовыми контактами.

Напряжение катушки управления – рабочее напряжение, на котором работает катушка управления пускателя. Выпускаются пускатели с катушками, работающие от сети постоянного или переменного тока.

Управление пускателем не обязательно питается напряжением силовых цепей, в некоторых случаях схемы управления имеют независимое питание. Поэтому катушки управления выпускаются на широкий ассортимент напряжений.

Напряжения катушек управления пускателей

Переменный ток	12	36	48	110	220	380
Постоянный ток	12	36	48	110	220

Реверсивный магнитный пускатель, кнопочная станция

Самое распространенное применение пускателей – управление электродвигателями. Изначально и название устройства образовано от слова «пуск». В схемах используются дополнительные контакты, встроенные в корпус: для подхвата команды от кнопки «Пуск». Нормально замкнутыми контактами кнопки «Стоп» цепь питания катушки разрывается, и пускатель отпадает.

Типовая схема управления пускателем

Выпускаются реверсивные блоки, имеющие в своем составе два обычных пускателя, соединенные электрически и механически.

Механическая блокировка не позволяет им включиться одновременно.

Электрические соединения обеспечивают реверс двух фаз при работе разных пускателей, а также исключение возможности подачи питания на обе катушки управления одновременно.

Внешний вид реверсивного магнитного пускателяСхема управления реверсивным магнитным пускателем

Для удобства монтажа пускатели выпускают в корпусах совместно с кнопками управления. Для подключения достаточно подсоединить к ним кабель питания и отходящий кабель.

Пускатель в корпусе с кнопками управления

В других случаях для управления работой используются кнопочные станции, коммутирующие цепь катушки управления и связанные с пускателем контрольным кабелем.

Для обычных пускателей используются две кнопки, объединенные в одном корпусе – «Пуск» и «Стоп», для реверсивных – три: «Вперед», «Назад» и «Стоп».

Кнопку «Стоп» для быстрого отключения в случае аварии или опасности выполняют грибовидной формы.

Виды кнопочных станций

В зависимости от назначения пускатели выполняют трех- или четырехполюсными. Но есть и аппараты, имеющие один или два полюса.

Производители дополняют линейку выпускаемых аппаратов аксессуарами, расширяющими их возможности. К ним относятся:

• дополнительные контактные блоки, позволяющие подключать к схеме управления сигнальные лампы и формировать команды, зависящие от состояния пускателя, для работы других устройств;
• блоки выдержки времени, задерживающие срабатывание или отключение пускателя;
• наборы аксессуаров, превращающих два пускателя в сборку реверсивных;
• контактные площадки, позволяющие подключить к пускателю кабели большего сечения.

Магнитный пускатель с тепловым реле

Для защиты электродвигателей от перегрузок совместно с пускателями применяются тепловые реле. Производители выпускают их под соответствующие модели аппаратов.

Тепловое реле содержит контакт, размыкающийся при срабатывании и разрывающий цепь питания катушки пускателя. Для повторного включения контакт нужно вернуть в исходное положение нажатием кнопки на корпусе.

Для защиты от коротких замыканий перед пускателем устанавливается автоматический выключатель, отстроенный от пусковых токов электродвигателя.

Источник: http://electric-tolk.ru/princip-raboty-i-xarakteristiki-magnitnogo-puskatelya/

Выбор пускателя, величина, ток, напряжение катушки управления

Наибольшее применение в настоящее время находят пускатели серии ПМЛ и ПМ12. Более дорогие, но и более качественные пускатели серии ПМУ и зарубежных фирм производителей «Сименс», «Легранд», «АББ», «Шнайдер Электрик».

Величина электромагнитного пускателя

При выборе пускателя широко применяется термин «величина пускателя». Термин этот условный и характеризует допустимый ток контактов главной цепи пускателя. При этом подразумевается, что напряжение главной цепи составляет 380В и пускатель работает в режиме АС-3.

Максимальный ток главной цепи составляет:

• “0” величины – 6,3 А;
• “1” величины – 10 А;
• “2” величины – 25 А;
• “3” величины – 40 А;
• “4” величины – 63 А;
• “5” величины – 100 А;
• “6” величины – 160 А.

Допустимый ток контактов главной цепи отличается от приведенных выше в зависимости:

• От категории применения – АС-1, АС-3 или АС-4:
  • АС-1 – нагрузка пускателя чисто активная или мало индуктивная;
  • АС-3 – режим прямого пуска двигателя с короткозамкнутым ротором, отключение вращающихся электродвигателей;
  • АС-4 – пуск электродвигателя с короткозамкнутым ротором, отключение неподвижных или медленно вращающихся электродвигателей, торможение противотоком.

С увеличением номера категории применения допустимый ток контактов главной цепи, при равных параметрах по коммутационной износостойкости, уменьшается;

• От напряжения на контактах главной цепи. При увеличении напряжения допустимый ток контактов падает.
• Для некоторых типов пускателей величина пускателя указывается при напряжении главных контактов, отличном от 380В.

Рабочее напряжение катушки

Ряд напряжений U катушки управления:

• AC(переменное U)~24 В, ~36 В, ~42 В, ~110 В, ~220 В, ~380 В,
• DC(постоянное U) 24 В

Количество дополнительных контактов

• нормально открытые (НО), (NO)  
• нормально замкнутые (НЗ), (NC)
• могут быть в составе пускателя или изготовлены в виде отдельной приставки.  

Степень защиты

• IР00 (открытые): для установки в отапливаемых помещениях на панелях, в закрытых шкафах и других местах, защищенных от попадания воды, пыли и посторонних предметов.
• IP40 (в оболочке): для установки внутри не отапливаемых помещений, в которых окружающая среда не содержит значительного количества пыли и исключено попадание воды на оболочку пускателя.
• IP54 (в оболочке): для внутренних и наружных установок в местах, защищенных от непосредственного воздействия солнечного излучения и атмосферных осадков.

Наличие теплового реле

Если пускатель работает на нагрузку – электродвигатель, то необходимо устанавливать тепловое реле.

Тепловые реле характеризуются номинальным током несрабатывания на средней установке и, как правило, допускают регулировку тока несрабатывания в пределах ±15% от номинального значения.

Наличие реверса

При управлении электродвигателем в реверсивном режиме необходимо использовать реверсивный магнитный пускатель. Который состоит из спареных пускателей с блокировкой(предотвращает включение двух пускателей одновременно).

Блокировки бывают:

• механическая – механические предохранительные устройтсва, типа коромысло.
• электрическая – через блок-контакты

Дополнительные элементы управления

(кнопки на корпусе, лампочка)

 Класс износостойкости

(количество срабатываний) Важный параметр в том случае, когда аппарат предназначен для коммутации нагрузки, работающей в режиме частых включений и выключений. При большом значении количества вкл/выкл в час используют бесконтактные пускатели.

Расчет пускателя под электродвигатель

Для обычных 3фазных электродвигателей ток в А примерно равен двойной мощности в квт, например для двигателя 30квт ток -60А

Умножение мощности двигателя на 2, как было сказано выше, уже учитывает и КПД и косинус фи и дает достаточно точный результат для нужд практики.

Пусковой ток в 5…7 раз больше номинального.

Источник: http://elektrika.khabob.ru/node/2428

Ремонт катушек электромагнитных реле и пускателей

В процессе использования катушки разных электронных аппаратов повреждаются: наблюдаются обрывы провода, возникновение витковых замыканий, обугливание изоляции.

Обрыв узкого (0,07 — 0,1 мм) обмоточного провода, в большинстве случаев происходящий в месте пайки проводов, может появиться из-за неаккуратной зачистки эмали провода ножиком, ножницами либо другими наточенными предметами (надрез провода), внедрения для пайки провода разных мазей, составов, разъедающих потом медный проводник (коррозия провода), и др.

Витковые замыкания в катушках происходят от разрушения эмалевого покрытия, которое появляется вследствие промышленного недостатка проводника или при превышении температуры катушки сверх допустимой (к примеру, при неверном расчете катушки либо неверном включении ее на завышенное напряжение).

Витковые замыкания, происходящие в процессе использования, часто приводят к разрушению не только лишь всей обмотки, да и к разрушению каркаса.

Вывести катушку из строя могут и разные механические повреждения изоляции при сборке и разборке магнитопроводов.

Обратите внимание

При обнаружении повреждения катушки (обрыв, короткозамкнутые витки и т. п.) она снимается с магнитопровода и ремонтируется.

Электрическое реле МКУ-48

Катушку с обрывом провода, до того как подвергнуть срезке либо размотке, нужно пристально оглядеть, снять внешнюю изоляцию и убедиться, что обрыв произошел не у внешнего вывода. В неприятном случае целость катушки просто вернуть, произведя пайку оборванного конца провода к выводу и изолировав место пайки.

Если же обрыв произошел кое-где снутри обмотки, катушка разматывается до нахождения обрыва, после этого проверяется целость оставшейся неразмотанной обмотки, и если оставшаяся часть не повреждена, создают пайку, изолируют ее и доматывают смотанную часть витков новым проводом такого же поперечника.

При нахождении обрыва, близко размещенного к началу обмотки, катушку перематывают вновь, чтоб исключить излишние пайки, снижающие надежность обмотки.

В случае повреждения только обмотки катушка снимается с магнитопровода таким макаром, чтоб не повредился каркас, потом, если сохранена этикетка катушки либо понятно число витков и поперечник провода, вся обмотка может быть срезана (если она пропитана лаком либо компаундом) либо размотана.

Пропитанные лаком либо компаундом обмотки с поперечником провода более 0,3 мм нереально снять с упрессованного каркаса, не попортив его. Такая катушка стопроцентно заменяется новейшей.

Сборный каркас, если он выполнен без «заплечиков», просто разбирается без снятия покоробленной обмотки. Освобожденные детали каркаса могут быть опять собраны, и каркас вновь готов к намотке.

Покоробленная катушка, этикетка которой не сохранилась и данные которой неопознаны, аккуратненько закрепляется на шпинделе намоточного станка и разматывается вручную. Счетчик, установленный на станке, покажет количество витков, а поперечник провода замеряется микрометром.

При повреждении каркаса его изготавливают вновь. Выводы катушки, по способности, сохраняются прежними.

Для того чтоб снять покоробленные катушки, почти всегда приходится разбирать магнитопроводы.

Важно

Для реле, работающих на неизменном токе, используются магнитопроводы сплошные, изготавливаемые из полосового либо круглого материала — конструкционной стали, железа, круглой кремнистой стали.

Для реле, работающих на переменном токе, используются шихтованные магнитопроводы, представляющие из себя склепанные пакеты из стали разных марок.

Магнитопровод состоит из сердечника, на который насаживается катушка, подвижного якоря и ярма.

Крепление катушек на магнитопроводе осуществляется разными методами. Более обычным является крепление при помощи полюсного наконечника в системах неизменного тока (к примеру, реле типа РП-23).

В промежных реле типа РП-250 (кодовых реле) катушки крепятся на сердечниках или при помощи фасонной пластинки, удерживающей якорь на ярме магнитопровода, или при помощи особых шайб медной и изоляционной, устанавливаемых на сердечнике.

В реле типа МКУ установленная на сердечнике катушка закрепляется специальной пластинкой, которая для системы переменного тока делается из меди и является короткозамкнутым витком.

В системах переменного тока с шихтованными сердечниками катушки могут крепиться как при помощи короткозамкнутых витков — реле типов МКУ, РП-25. ПР-321, РП-341, РП-210 и т. п., так и при помощи железных пластинок, склепанных с сердечником и отогнутых после установки катушки (некие типы магнитных пускателей).

Встречаются магнитопроводы, на сердечнике которых катушка удерживается плотной насадкой либо расклинивающими пластинками из слоистого пластика, а в неких случаях из фосфористой бронзы.

Независимо от крепления катушек при подмене их на новые приходится в той либо другой степени разбирать реле либо другой аппарат. Разборке подлежат только те элементы, которые мешают снять катушку.

После установки новейшей катушки на сердечник, закрепления ее и сборки магнитопровода делается механическая регулировка реле.

Школа для электрика

Источник: http://elektrica.info/remont-katushek-e-lektromagnitny-h-rele-i-puskatelej/

Назначение, устройство и работа магнитного пускателя

Здравствуйте, уважаемые читатели сайта sesaga.ru. С этой статьи мы начнем изучение магнитного пускателя и все, что с ним связано, а идею этой темы подсказал постоянный читатель сайта Сергей Кр.

Магнитный пускатель является коммутационным аппаратом и относится к семейству электромагнитных контакторов, позволяющий коммутировать мощные нагрузки постоянного и переменного тока, и предназначен для частых включений и отключений силовых электрических цепей.

Магнитные пускатели применяются в основном для пуска, останова и реверсирования трехфазных асинхронных электродвигателей, однако, из-за своей неприхотливости они прекрасно работают в схемах дистанционного управления освещением, в схемах управления компрессорами, насосами, кран-балками, тепловыми печами, кондиционерами, ленточными конвейерами и т.д. Одним словом, у магнитного пускателя обширная область применения.

Как таковой магнитный пускатель уже трудно встретить в магазинах, так как их практически вытеснили контакторы.

Причем по своим конструктивным и техническим характеристикам современный контактор ничем не отличается от магнитного пускателя, а различить их можно только по названию.

Совет

Поэтому, когда будете приобретать в магазине пускатель, обязательно уточняйте, что это — магнитный пускатель или контактор.

Мы рассмотрим устройство и работу магнитного пускателя на примере контактора типа КМИ – контактор малогабаритный переменного тока общепромышленного применения.

Принцип работы магнитного пускателя

Принцип работы очень простой: напряжение питания подается на катушку пускателя, в катушке возникает магнитное поле, за счет которого вовнутрь катушки втягивается металлический сердечник, к которому закреплена группа силовых (рабочих) контактов, контакты замыкаются, и через них начинает течь электрический ток. Управление магнитным пускателем осуществляется кнопками «Пуск», «Стоп», «Вперед» и «Назад».

Устройство магнитного пускателя

Магнитный пускатель состоит из двух частей: сам пускатель и блок контактов.

Хотя блок контактов и не является основной частью магнитного пускателя и не всегда он используется, но если пускатель работает в схеме где должны быть задействованы дополнительные контакты этого пускателя, например, реверс электродвигателя, сигнализация работы пускателя или включение дополнительного оборудования пускателем, то для размножения контактов, как раз, и служит блок контактов или, как его еще называют — приставка контактная.

Блок контактов или приставка контактная

Внутри блока контактов (приставки контактной) встроена подвижная контактная система, которая жестко связывается с контактной системой магнитного пускателя и стает с ним как бы одним целым. Крепится приставка в верхней части пускателя, где для этого предусмотрены специальные полозья с зацепами.

Контактная система приставки состоит из двух пар нормально замкнутых и двух пар нормально разомкнутых контактов.

Чтобы идти дальше давайте сразу разберемся: что есть нормально замкнутый и нормально разомкнутый контакты. На рисунке ниже схематично показана кнопка с парой контактов под номерами 1-2 и 3-4, которые закреплены на вертикальной оси. В правой части рисунка показано графическое изображение этих контактов, используемое на электрических принципиальных схемах.

Нормально разомкнутый (NO) контакт в нерабочем состоянии всегда разомкнут, то есть, не замкнут. На рисунке он обозначен парой 1–2, и чтобы через него прошел ток контакт необходимо замкнуть.

Нормально замкнутый (NC) контакт в нерабочем состоянии всегда замкнут и через него может проходить ток. На рисунке такой контакт обозначен парой 3–4, и чтобы прекратить прохождение тока через него, надо контакт разомкнуть.

Теперь, если нажать кнопку, то нормально разомкнутый контакт 1-2 замкнется, а нормально замкнутый 3-4 разомкнется. О чем показывает рисунок ниже.

Вернемся к блоку контактов.

В исходном состоянии, когда магнитный пускатель обесточен, нормально разомкнутые контакты 53NO–54NO и 83NO–84NO разомкнуты, а нормально замкнутые 61NC–62NC и 71NC–72NC замкнуты. Об этом говорит шильдик с номерами клемм контактов, расположенный на боковой стенке блока контактов, а стрелка показывает направление движения контактной группы.

Теперь, если на катушку пускателя подать напряжение питания, то сердечник потянет за собой контакты блока контактов и нормально разомкнутые замкнутся, а нормально замкнутые разомкнутся.

Фиксируется блок контактов на пускателе специальной защелкой. А чтобы блок снять, достаточно приподнять защелку и выдвигать блок в сторону защелки.

Магнитный пускатель

Магнитный пускатель состоит как бы из верхней и нижней части.

В верхней части находится подвижная контактная система, дугогасительная камера и подвижная половинка электромагнита, которая механически связана с группой силовых контактов подвижной контактной системы.

Нижняя часть пускателя состоит из катушки, возвратной пружины и второй половинки электромагнита. Возвратная пружина возвращает верхнюю половинку в исходное положение после прекращения подачи питания на катушку, тем самым, разрывая силовые контакты пускателя.

Обе половинки электромагнита набраны из Ш-образных пластин, сделанных из электромагнитной стали. Это наглядно видно, если вытащить нижнюю половинку электромагнита.

Обратите внимание

Катушка пускателя намотана медным проводом, и содержит N-ое количество витков, рассчитанное на подключение определенного питающего напряжения равного 24, 36, 110, 220 или 380 Вольт.

Ну и как происходит сам процесс.
При подаче напряжения питания в катушке возникает магнитное поле и обе половинки стремятся соединиться, образуя замкнутый контур. Как только отключаем питание, магнитное поле пропадает, и верхняя часть возвращается возвратной пружиной в исходное положение.

Теперь осталось разобраться с питанием и характеристиками.
На боковой стенке пускателя, так же, как и у блока контактов, нанесена информация об электрических параметрах пускателя и для удобства условно разделена на три сектора:

Сектор №1

В первом секторе дана общая информация о пускателе и его область применения:

50Гц – номинальная частота переменного тока, при которой возможна бесперебойная работа пускателя;

Категория применения АС-3 – двигатели с короткозамкнутым ротором: пуск, отключение без предварительной остановки.
Например: этот пускатель можно использовать для запуска и останова асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, используемых в лифтах, эскалаторах, ленточных конвейерах, элеваторах, компрессорах, насосах, кондиционерах и т.д.

Для характеристики коммутационной способности контакторов и пускателей переменного тока установлены четыре категории применения, являющиеся стандартными: АС1, АС2, АС3, АС4. Каждая категория применения характеризуется значениями токов, напряжений, коэффициентов мощности или постоянных времени, условиями испытаний и других параметров установленных ГОСТ Р 50030.4.1-2002.

Iе 9А – номинальный рабочий ток. Это ток нагрузки, который в нормальном режиме работы может проходить через силовые контакты пускателя. В нашем примере этот ток составляет 9 Ампер.

Категория применения АС-1 – неиндуктивные или слабо индуктивные нагрузки, печи, сопротивления. Например: лампы накаливания, ТЭНы.

Ith 25A – условный тепловой ток (t° ≤ 40°). Это максимальный ток, который контактор или пускатель может проводить в 8-часовом режиме так, чтобы превышение температуры его различных частей не выходило за пределы 40°С.

Сектор №2

В этом секторе указана номинальная мощность нагрузки, которую могут коммутировать силовые контакты пускателя, и которая характеризуется категорией применения АС3 и измеряется в кВт (киловатт). Например, через контакты пускателя можно пропустить нагрузку мощностью 2,2 кВт, питающуюся переменным напряжением не более 230 Вольт.

Сектор №3

Здесь показана электрическая схема пускателя: катушка и четыре пары нормально разомкнутых контактов – три силовых (рабочих) и один вспомогательный. От катушки через все контакты проходит пунктирная линия, которая указывает, что все четыре контакта замыкаются и размыкаются одновременно.

Напряжение питания 220В подается на катушку через контакты, обозначенные как А1 и А2.

Современные магнитные пускатели выпускают с двумя однотипными контактами от одного вывода катушки.

Их выводят с противоположных сторон, маркируют одинаковым буквенным и цифровым значением, и соединяют между собой проволочной перемычкой. В нашем случае это выводы с маркировкой А2.

Все это сделано для удобства монтажа схемы. И если придется собирать схемы с участием магнитного пускателя, используйте оба эти контакта.

Теперь осталось рассмотреть контактную группу пускателя. Здесь все просто.
Силовыми контактами являются три пары: 1L1–2T1; 3L2–4T2; 5L3–6T3 — к ним подключается нагрузка, которую Вы хотите запитывать через магнитный пускатель или контактор.

Причем контакты 1L1; 3L2; 5L3 являются входящими – к ним подводится напряжение питания, а 2Т1; 4Т2; 6Т3 являются выходящими – к ним подключается нагрузка.

Хотя разницы здесь нет — что куда, но это считается за правило, чтобы можно было разобраться в монтаже другому человеку, не производившему монтаж.

Важно

Последняя пара контактов 13НО–14НО является вспомогательной и эту пару используют для реализации в схеме самоподхвата пускателя. То есть, эта пара нужна, чтобы при включении в работу, например, двигателя, все время его работы не пришлось держать нажатой кнопку «Пуск». О самоподхвате мы поговорим в следующей части.

Ну и последнее, на что хотел обратить Ваше внимание, это на то, что современные пускатели, автоматические выключатели и УЗО теперь можно размещать в одном ящике и на одну дин рейку. Так что учитывайте это при выборе ящика.

Теперь я думаю Вам понятно назначение, устройство и работа магнитного пускателя, а во второй части мы рассмотрим схемы подключения магнитного пускателя. А пока досвидания.

Удачи!

Источник: https://sesaga.ru/naznachenie-ustrojstvo-i-rabota-magnitnogo-puskatelya.html

Магнитный пускатель

Магнитный пускатель — это коммутационный аппарат, предназначенный для частого включения — выключения мощной нагрузки постоянного и переменного тока.

Наиболее распространенное применение магнитных пускателей — управление асинхронными двигателями, при помощи пускателя осуществляется пуск, останов и реверс (изменение направления вращения) двигателей, а также при наличии теплового реле — защита от токовой перегрузки. Но помимо этого пускатели нашли широкое применение и в схемах дистанционного управления освещением, управлении электронагревательными приборами, насосами, компрессорами и т.д.

Магнитные пускатели классифицируются по:

степени защиты

• открытого исполнения ( степень защиты IP00) — предназначены для установки в закрытых шкафах, а также других местах, защищенных от пыли, влаги, посторонних предметов.
• защищенного исполнения (степень защиты IP40) — предназначены для установки внутри неотапливаемых помещений, в которых окружающая среда не содержит значительного количества пыли и исключено попадание влаги.
• пылевлагозащищенного исполнения ( степень защиты IP54) — используются в условиях повышенного содержания пыли и влаги, например при наружней установке.

номинальному току нагрузки на силовые контакты

Номинальный ток нагрузки или величина пускателя — один из наиболее важных параметров магнитного пускателя. Он показывает максимально допустимый ток, который может протекать через контакты главной цепи пускателя.

В основном используются пускатели первой величины (10А), второй величины (25А), третьей величины (40А), четвертой величины (63А). При указании этих величин считается, что напряжение составляет 380 В и пускатель работает в режиме AC-3.

В зависимости от напряжения на контактах главной цепи и категории применения -AC-1,AC-3 или AC-4 допустимый ток будет отличаться.

категории применения

Для большинства пускателей используются три категории — AC-1, AC-3 и AC-4.

• AC-1 — активная нагрузка или слабоиндуктивная, печи сопротивления.
• AC-3 — асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором; пуск, отключение без предварительной остановки.
• AC-4 — асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором: пуск, торможение противотоком, повторно-кратковременные включения.

напряжению управляющей катушки

Наибольшее применение получили катушки на 220 и 380 В, хотя могут быть и на 24, 36, 42, 110 Вольт.

напряжению силовой цепи

Кроме того различают реверсивные и нереверсивные магнитные пускатели. Реверсивные пускатели представляют из себя два обычных пускателя с общими техническими характеристиками, объединенных общим основанием. Чтобы исключить возможность одновременного срабатывания двух пускателей, выполняется электрическая и механическая блокировка.

Устройство магнитного пускателя

Конструктивно магнитный пускатель состоит из сдвоенного корпуса, верхней части, в которой находится подвижная часть магнитопровода (якорь) с прикрепленной траверсой с подпружиненными подвижными контактами и неподвижные контакты и нижней части, в которой находятся катушка управления, возвратная пружина и неподвижная часть магнитопровода (сердечник) с короткозамкнутыми витками, необходимыми для уменьшения вибраций.

При подаче напряжения в катушке управления возникает электромагнитное поле, под воздействием которого якорь притягивается к сердечнику, замыкаются главные и вспомогательные контакты. При снятии напряжения катушка обесточивается, якорь под действием возвратной пружины возвращается в исходное положение, контакты размыкаются и цепь обесточивается.

Как выбрать магнитный пускатель

Основная характеристика, на которую надо ориентироваться — это величина пускателя, которая подбирается в зависимости от тока нагрузки.

Здесь надо учитывать, что ток, на который рассчитаны силовые контакты пускателя должен быть больше максимального тока нагрузки.

Помимо величины пускателя подбираем рабочее напряжение катушки — оно должно быть таким же, как у цепей управления, степень защиты, наличие вспомогательных замыкающих или размыкающих контактов, наличие теплового реле, класс износостойкости.

Схема подключения нереверсивного пускателя

Схема подключения нереверсивного пускателя

QF — автоматический выключатель

KM1 — магнитный пускатель

P — тепловое реле

M — двигатель

ПР — предохранитель

С-Стоп, Пуск — кнопки управления

При включении автомата QF и нажатии кнопки Пуск, питание с фазы B поступает на катушку управления пускателя. На другой вывод катушки питание приходит с фазы C через нормально замкнутый вспомогательный контакт теплового реле.

После того как нажали кнопку Пуск, замыкаются разомкнутые силовые контакты пускателя и питание через замкнутые силовые контакты теплового реле подается на электродвигатель. В случае перегрузки электродвигателя тепловое реле сработает и своим вспомогательным контактом разорвет цепь питания катушки пускателя.

Для того, чтобы при работе не нужно было все время удержать кнопку Пуск, ее шунтируют нормально разомкнутым контактом БК. При срабатывании пускателя контакт замыкается и ток на катушку потечет уже через него. Это так называемая схема самоподхвата.

Отключается двигатель нажатием кнопки Стоп — нормально замкнутый контакт Стоп размыкается и питание на катушку пускателя прекращается. При этом сердечник пускателя возвращается в исходное положение, силовые контакты размыкаются и двигатель обесточивается.

Тепловое реле в схеме применяется для защиты электродвигателя от токовых перегрузок ( например в случае заклинивания ротора), а также в случае обрыва одной из фаз. При срабатывнии теплового реле разомкнется нормально замкнутый контакт Р и цепь обесточится.

Схема подключения реверсивного пускателя

Схема подключения реверсивного пускателя

Принцип реверсивной схемы подключения аналогичен нереверсивной, кроме того что добавились еще один пускатель КМ2 и кнопка Пуск2.

Рассмотрим подробнее эту схему.

При включении автомата QF и нажатии кнопки Пуск1 напряжение подается на катушку КМ1, силовые контакты пускателя КМ1 замыкаются, двигатель включается.

Также как и в случае нереверсивной схемы кнопка Пуск шунтируется нормально разомкнутым блок контактом КМ1. Блокировка пускателя КМ2 осущестляется нормально замкнутым контактом КМ1.

При срабатывании пускателя КМ1 он размыкается.

Совет

Для реверса электродвигатель сначала отключается нажатием кнопки Стоп, которая размыкается и питание на катушку пускателя прекращается.

Для запуска двигателя в обратном направлении нажимаем кнопку Пуск2, напряжение подается на катушку КМ2, силовые контакты пускателя КМ2 замыкаются, двигатель включается. Шунтирование кнопки Пуск2 осуществляется блок контактом КМ2, а блокировка пускателя КМ1 — размыканием нормально замкнутого контакта КМ2.

Кроме электрической блокировки часто применяют также механическую блокировку, которая не дает срабатывать одному из контакторов, пока включен другой.

Узел механической блокировки

Источник: http://electric-blogger.ru/nachinayushhim/magnitnyj-puskatel.html

Управление пускателем с большого расстояния

Рассмотрим такую ситуацию: имеется электромагнитный пускатель или реле, которым нужно управлять из другого здания. Порой расстояние может доходить и до 1000м. Посчитаем, как будет зависеть сечение управляющего кабеля от  длины до пускателя.

Для примера возьмем  электромагнитный пускатель второй величины (25А). Потребляемый ток во время пуска будет около 0,5А при напряжении катушки 220В. Минимальное напряжение срабатывания 0,8U.

Получается, что падение напряжения в кабельной линии соединяющей электромагнитный пускатель или контактор с кнопочным постом должно не превышать 20%.

При удержании пускатель потребляет ток значительно меньше и  допускает падение напряжения до 0,6U. Второй случай рассматривать не будем.

Ниже представлена таблица с результатами, полученными при использовании катушки на 220В.

Сечение кабеля, мм2	L=300м, U%	L=500м, U%	L=1000м, U%
0,5	3,2	5,4	10,8

Как видим, даже на длину 1000м достаточно кабеля с сечением жил 0,5мм2.

Могут возникнуть ситуации, когда у пускателя будет катушка на 24В. У меня такого пока не было =)  В данном случае, катушка во время пуска будет потреблять ток примерно 4А.  Результаты расчетов приведены ниже.

Сечение кабеля, мм2	L=50м, U%	L=100м, U%	L=300м, U%
1,5	20	40	120
2,5	12	24	72
4	8	16	48

Здесь нарисовалась более интересная картинка. На расстоянии в 50м нужно применять кабель сечением не менее 1,5мм2, на расстояние в 100м — уже 4мм2.

Из этого следует, что в случае необходимости управления пускателем с большого расстояния, лучше применять пускатель с катушкой на 220В.

При использовании пускателей с катушками на 12, 24, 36В получим очень большое падение напряжения в управляющем кабеле (во время пуска).

Обратите внимание

Эти значения я получил при использовании катушки, с потребляемой мощностью во время пуска 100ВА.  Пускатели первой величины будут потреблять ток примерно в два раза меньше и потери напряжения получим в два раза меньше.

Аналогично у более мощных пускателей катушки будут потреблять больший ток. Эх, жаль нет пускателя под рукой… можно было бы проверить, полученные результаты.

А вам доводилось выполнять подобные расчеты? Отличаются ли полученные результаты? 

Источник: http://220blog.ru/pro-raschet/upravlenie-puskatelem-s-bolshogo-rasstoyaniya.html

Работа магнитного пускателя и его характеристики

Июнь 19, 2014

15859 просмотров

Освещение в доме мы включаем обыкновенным выключателем, при этом через него проходит ток небольшой величины. Для включения мощных нагрузок однофазных на 220 Вольт и 3 фазных на 380 Вольт используются специальные коммутирующие электротехнические аппараты— магнитные пускатели.

Они позволяют дистанционно при помощи кнопок (можно сделать и от обычного выключателя) включать-выключать мощные нагрузки, например освещение целой улицы или мощный электродвигатель.

В квартирах пускатели не используются, за то довольно часто применяются на производстве, в гаражах на даче для запуска, защиты и реверсирования асинхронных электрических двигателей. Да же из названия понятно, что главное его предназначение заключается в запуске электродвигателей.

А кроме того вместе с тепловым реле, магнитный пускатель защищает мотор от ошибочных включений и повреждений в аварийных ситуациях: возникновении перегрузок, нарушении изоляции обмоток, пропадании одной фазы и т. п.

Часто пускатели устанавливаются для включения и выключения не только двигателей, но и других много киловаттных нагрузок- уличное освещение, обогреватели и т. п.

После пропадания электричества он сам отключится и включится только после повторного нажатия кнопки «Пуск». Но если использовать для дома простейшую схему управления при помощи обычного выключателя, тогда во включенном его положении всегда будет срабатывать пускатель.

Он работает по принципу реле, только в отличие от него управляет мощными нагрузками до 63 Киловатт, при больших используется контактор. Для автоматизации управления, например уличным освещением можно к контактам катушки подключить управляющие таймеры, датчики движения или освещения.

Устройство и принцип работы магнитного пускателя

Основой является электромагнитная система, состоящая из катушки, неподвижной части сердечника и подвижной- якоря, который крепится к изоляционной траверсе с подвижными контактами. К неподвижным контактам при помощи болтовых соединений подключаются с одной стороны провода от электросети, а с другой- к нагрузке.

Для осуществления защиты от ошибочных включений устанавливаются по бокам или сверху над основными- блок контакты, которые например в реверсивной схеме с двумя пускателями при включении одного пускателя, блокируют включение второго.

Если включится сразу два, то возникнет межфазное короткое замыкание, потому что изменение направления вращения асинхронного двигателя достигается благодаря замене местами 2 фаз. То есть со стороны подключения электродвигателя между пускателями делаются перемычки с чередованием на одном из них 2 фаз.

Так же одна пара блок контактов необходима для удержания во включенном состоянии пускателя после отпускания кнопки «Пуск». Подробно схему подключения Мы рассмотрим в следующей статье.

Принцип работы пускателя довольно прост. Для включения необходимо подать рабочее напряжение на катушку. Она при включении потребляет по цепи управления очень маленький ток, их мощность находится в пределах от 10 до 80 Ватт, в зависимости от величины.

При включении катушка намагничивает сердечник и происходит втягивание якоря, который при этом замыкает главные и вспомогательные контакты. Цепь замыкается и электрический ток начинает протекать через подключенную нагрузку.

Для отключения необходимо обесточить катушку, и возвратная пружина возвращает якорь на место- блок и главные контакты размыкаются.

Между пускателем и 3 фазным асинхронным двигателем устанавливается тепловое реле, которое защищает его то токов перегрузки во внештатных ситуациях.

Внимание, тепловое реле не защищает от коротких замыканий, поэтому требуется установка перед пускателем необходимой величины автоматического выключателя.

Принцип работы теплового реле прост— оно подбирается под определенный рабочий ток двигателя, при превышении его предела происходит нагревание и размыкание биметаллических контактов, которые размыкают цепь управления с отключением пускателя. Схема подключения будет рассмотрена в следующей статье.

Технические характеристики магнитных пускателей

Основные технические характеристики можно узнать из условного обозначения, состоящего чаще всего из трех букв и четырех цифр . Например, ПМЛ-Х Х Х Х:

1. Первые две буквы обозначают- пускатель магнитный.
2. Третья буква указывает на серию или тип пускателя. Бывают ПМЛ, ПМЕ, ПМУ, ПМА…
3. Первая после букв цифра указывает на величину пускателя по номинальному току:
   Величина, первая цифра
   Номинальный ток

   1	2	3	4	5	6	7
   10 или 16 А	25 А	40 А	63 или 80 А	125 А	160 А	250 А

4. Вторая цифра — наличие тепловой защиты и характеристику работы электродвигателя.
   Реверсивный
   С тепловым реле
   Электрическая блокировка
   Механическая блокировка

   1	2	3	4	5
   —	—	да	да	да
   —	да	да	—	да
   —	—	есть	есть
   —	—	есть	есть

5. Третья цифра указывает на наличие кнопок и степень защиты.
   В корпусе
   С кнопками «пуск» и «стоп»
   Класс защищенности
   Сигнальные лампы

   	1	2	3	4
   —	да	да	да	да
   —	—	да	да	—
   IP00	IP54	IP54	IP54	IP40
   —	—	—	есть	—

   IP54- брызго- и пылезащитный корпус, IP40- только пылезащитный корпус.

6. Четвертая цифра — количество контактов вспомогательной цепи.
   Количество замкнутых контактов
   Количество разомкнутых контактов

   	1	2	3	4
   1	2	3	3	5
   1	2	3	1	1

При покупке обращайте и на другие параметры:

• Самый важный параметр- это рабочее напряжение катушки оно может быть как переменным 24, 36, 42, 110, 220 ил 380 Вольт, так и постоянным. Для домашнего хозяйства берите с катушкой на переменное напряжение величиной 380 Вольт для подключения 3 фазных электромоторов, и на 220 В- для подключения других нагрузок. Будьте внимательны всегда проверяйте величину напряжения только на корпусе самой катушки, а не пускателя.
• Не менее важно обратить на тип крепления— под болты или на Din рейку.
• Класс износостойкости обозначается буквами «А» (3 мл. рабочих циклов), «Б» (1.5 мл. циклов) и «В» (300 тыс. циклов).
• Рабочее напряжение коммутации главных контактов- 380 или 660 Вольт.
• Ток теплового реле. Должен соответствовать мощности электрического двигателя. Для других устройств нет необходимости в установке теплового реле.

Предлагаю  в сводной таблице ознакомиться с основными  характеристиками самых распространенных пускателей серии ПМЛ.

Есть еще целый ряд не существенных параметров- потребляемый ток катушки, максимальный ток вспомогательных контактов. На них не стоит обращать внимание при покупке.

Источник: http://jelektro.ru/elektricheskie-terminy/vybor-rabota-puskatelej.html

квантовых чисел и электронных конфигураций

квантовых чисел и электронных конфигураций

Квантовые числа и электрон
Конфигурации

---

Квантовые числа

Модель Бора была одномерной моделью, которая использовала одно квантовое число для описания
распределение электронов в атоме. Единственная важная информация — это размер .
орбиты, которая описывалась квантовым числом n .Модель Шредингера
позволил электрону занять трехмерное пространство. Следовательно, потребовалось три
координаты, или три квантовых числа , чтобы описать орбитали, на которых электроны
может быть найден.

Три координаты, которые происходят из волновых уравнений Шредингера, являются главными ( n ),
угловые ( l ) и магнитные ( m ) квантовые числа. Эти квантовые числа
описывают размер, форму и ориентацию в пространстве орбиталей атома.

Главное квантовое число ( n ) описывает размер орбитали.
Например, орбитали, для которых n = 2, больше, чем те, для которых n = 1.
Поскольку они имеют противоположные электрические заряды, электроны притягиваются к ядру
атом. Следовательно, для возбуждения электрона с орбитали, на которой
электрон приближается к ядру ( n = 1) на орбиталь, в которой он находится дальше
из ядра ( n = 2).Поэтому главное квантовое число косвенно
описывает энергию орбитали.

Угловое квантовое число ( l ) описывает форму орбитали.
Орбитали имеют форму, которую лучше всего описать как сферическую ( l = 0), полярную ( l = 0).
= 1) или клеверный лист ( l = 2). Они могут даже принимать более сложные формы, поскольку
углового квантового числа становится больше.

Существует только один способ ориентирования сферы ( l = 0) в пространстве.Однако орбитали полярной ( l = 1) или клеверной ( l = 2) формы могут
указывают в разные стороны. Поэтому нам нужно третье квантовое число, известное как магнитное число .
квантовое число ( м ), описывающее ориентацию в пространстве определенного
орбитальный. (Его называют магнитным квантовым числом , потому что влияние различных
ориентации орбиталей впервые наблюдались в присутствии магнитного поля.)

---

Правила, регулирующие допустимые комбинации
Квантовые числа

• Три квантовых числа ( n , l и m ), описывающие орбитальную
  являются целыми числами: 0, 1, 2, 3 и т. д.
• Главное квантовое число ( n ) не может быть нулевым. Допустимые значения n
  поэтому равны 1, 2, 3, 4 и так далее.
• Угловое квантовое число ( l ) может быть любым целым числом от 0 до n — 1. Если n
  = 3, например, l может быть 0, 1 или 2.
• Магнитное квантовое число ( м ) может быть любым целым числом от — л .
  и + л . Если l = 2, m может быть -2, -1, 0, +1 или +2.

---

Оболочки и подоболочки орбиталей

Орбитали с одинаковым значением главного квантового числа образуют оболочку .Орбитали внутри оболочки делятся на подоболочки , которые имеют такое же значение
угловое квантовое число. Химики описывают оболочку и подоболочку, в которых орбитальный
принадлежит с двухсимвольным кодом, например 2 p или 4 f . Первый персонаж
обозначает оболочку ( n = 2 или n = 4). Второй символ обозначает
подоболочка. По соглашению следующие строчные буквы используются для обозначения различных
подоболочки.

с :		л = 0
п. :		л = 1
д :		л = 2
f :		л = 3

Хотя в первых четырех буквах нет шаблона ( s , p , d , f ),
буквы перемещаются в алфавитном порядке с этой точки ( g , h и т. д.).Некоторые
допустимых комбинаций квантовых чисел n и l показаны в
рисунок ниже.

Третье правило, ограничивающее допустимые комбинации n , l и m
квантовые числа имеют важное следствие. Он заставляет количество подоболочек в оболочке
быть равным главному квантовому числу оболочки. Оболочка n = 3, для
Например, содержит три подоболочки: 3 s , 3 p и 3 d орбиталей.

---

Возможные комбинации квантовых чисел

В оболочке n = 1 только одна орбиталь, потому что в ней есть только один путь.
который сфера может быть ориентирована в пространстве. Единственная допустимая комбинация квантовых чисел
для которого n = 1 следующее.

В оболочке n = 2 четыре орбитали.

2		1		–1
2		1		0		2п
2		1		1

В подоболочке 2 s имеется только одна орбиталь.Но есть три орбитали в
подоболочка 2 p , потому что существует три направления, в которых орбитальная оболочка p может
точка. Одна из этих орбиталей ориентирована по оси X , другая — по оси Y .
ось, а третья — по оси Z системы координат, как показано на рисунке
ниже. Следовательно, эти орбитали известны как 2 p _x , 2 p _y ,
и 2 p _z орбиталей.

В оболочке n = 3 девять орбиталей.

№		л		м
3		0		0		3 с
3		1		-1
3		1		0		3 п
3		1		1
3		2		-2
3		2		-1		3 д
3		2		0
3		2		1
3		2		2

Имеется одна орбиталь в подоболочке 3 s и три орбитали в 3 p
подоболочка.Однако оболочка n = 3 также включает 3 орбитали d .

Пять различных ориентаций орбиталей в подоболочке 3 d показаны в
рисунок ниже. Одна из этих орбиталей лежит в плоскости XY XYZ .
системы координат и называется орбитальной 3 d _xy . 3 d _xz
и 3 d _yz орбитали имеют одинаковую форму, но лежат между осями
система координат в плоскостях XZ и YZ .Четвертая орбиталь в этом
подоболочка расположена вдоль осей X и Y и называется 3 d _x ² _{— y} ²
орбитальный. Большая часть пространства, занимаемого пятой орбиталью, лежит вдоль оси Z и
эта орбиталь называется 3 d _z ² орбиталью.

Количество орбиталей в оболочке — квадрат главного квантового числа: 1 ²
= 1, 2 ² = 4, 3 ² = 9.В подоболочке с находится одна орбиталь ( л
= 0), три орбитали в подоболочке p ( l = 1) и пять орбиталей в d
подоболочка ( л, = 2). Таким образом, количество орбиталей в подоболочке равно 2 ( l ) +
1.

Прежде чем мы сможем использовать эти орбитали, нам нужно знать количество электронов, которые могут
занимают орбиталь и как их можно отличить друг от друга. Экспериментальный
данные свидетельствуют о том, что орбиталь может содержать не более двух электронов.

Чтобы различать два электрона на орбитали, нам нужен четвертый квант
число. Это называется спиновым квантовым числом ( s ), потому что электроны ведут себя
как если бы они вращались либо по часовой стрелке, либо против часовой стрелки. Один из
электронам на орбитали произвольно приписывается квантовое число с +1/2,
другому присваивается квантовое число с -1/2. Таким образом, требуется три квантовых числа
чтобы определить орбитальное, но четыре квантовых числа, чтобы идентифицировать один из электронов, который может
занимают орбиталь.

Допустимые комбинации квантовых чисел n , l и m для
Первые четыре снаряда приведены в таблице ниже. Для каждой из этих орбиталей есть два
допустимые значения квантового числа спина, с .

---

Сводка допустимых комбинаций Quantum
Номера

№			л				кв.м	Обозначение подоболочки	Число орбиталей в подоболочке	Число электронов, необходимых для заполнения подоболочки	Общее количество электронов в подоболочке
1			0				0	1с	1	2	2
2			0				0	2с	1	2
2			1				1,0, -1	2п	3	6	8
3			0				0	3с	1	2
3			1				1,0, -1	3п	3	6
3			2				2,1,0, -1, -2	3д	5	10	18
4			0				0	4с	1	2
4			1				1,0, -1	4п	3	6
4			2				2,1,0, -1, -2	4д	5	10
4			3				3,2,1,0, -1, -2, -3	4f	7	14	32

---

Относительные энергии атомных орбиталей

Из-за силы притяжения между объектами с противоположным зарядом наибольшая
важным фактором, влияющим на энергию орбитали, является ее размер и, следовательно, значение
главного квантового числа, n .Для атома, содержащего только один электрон,
нет разницы между энергиями разных подоболочек внутри оболочки. В
3 с , 3 p и 3 d орбиталей, например, имеют одинаковую энергию в
атом водорода. Модель Бора, определявшая энергии орбит в терминах ничего
больше, чем расстояние между электроном и ядром, поэтому работает для этого
атом.

Однако атом водорода необычен.Как только атом содержит более одного
электрона, разные подоболочки больше не имеют одинаковой энергии. Внутри данной оболочки
s орбитали всегда имеют самую низкую энергию. Энергия подоболочек постепенно
становится больше по мере увеличения значения углового квантового числа.

Относительные энергии: с < p < d
< из

В результате два фактора контролируют энергию орбиты для большинства
атомы: размер орбитали и ее форма, как показано на рисунке ниже.

Можно сконструировать очень простое устройство для оценки относительной
энергии атомных орбиталей. Допустимые комбинации квантов n и l
числа организованы в таблицу, как показано на рисунке ниже, а стрелки нарисованы на 45
углы градусов, указывающие на нижний левый угол таблицы.

Затем считывают порядок увеличения энергии орбиталей, следуя этим
стрелки, начиная с верхней части первой строки и затем переходя ко второй, третьей,
четвертые строки и так далее.Эта диаграмма предсказывает следующий порядок увеличения энергии
для атомных орбиталей.

1 с <2 с <2 p <3 с <3 p
<4 с <3 d <4 p <5 с <4 d <5 p
<6 с <4 с <5 с <6 с <7 с <5 с
<6 d <7 p <8 s …

---

Электронные конфигурации, принцип Ауфбау,
Вырожденные орбитали и правило Хунда

Электронная конфигурация атома описывает орбитали, занятые
электроны на атоме. В основе этого прогноза лежит правило, известное как aufbau.
принцип , который предполагает, что электроны добавляются к атому по одному, начиная
с самой низкой энергетической орбиталью, пока все электроны не будут помещены в
соответствующий орбитальный.

Атом водорода ( Z = 1) имеет только один электрон, который переходит в наименьшую энергию
орбитальный, 1 s орбитальный. На это указывает надстрочный индекс «1».
после символа орбиты.

H ( Z = 1): 1 с ¹

Следующий элемент имеет два электрона, и второй электрон заполняет орбиталь s
потому что есть только два возможных значения спинового квантового числа, используемого для различения
между электронами на орбитали.

He ( Z = 2): 1 с ²

Третий электрон переходит на следующую орбиталь на энергетической диаграмме, 2 с
орбитальный.

Li ( Z = 3): 1 с ² 2 с ¹

Четвертый электрон заполняет эту орбиталь.

Be ( Z = 4): 1 с ² 2 с ²

После заполнения орбиталей с и 2 с , следующая самая низкая энергия
орбитали — это три орбитали 2 p .Пятый электрон, следовательно, переходит в один из
эти орбитали.

B ( Z = 5): 1 с ² 2 с ² 2 p ¹

Когда приходит время добавить шестой электрон, электронная конфигурация очевидна.

C ( Z = 6): 1 с ² 2 с ² 2 p ²

Однако в подоболочке 2 p есть три орбитали.Второй электрон
идет на ту же орбиталь, что и первая, или переходит на одну из других орбиталей в
эта подоболочка?

Чтобы ответить на этот вопрос, нам нужно понять концепцию вырожденных орбиталей . От
По определению, орбитали являются вырожденными , когда они имеют одинаковую энергию. Энергия
орбиталь зависит как от ее размера, так и от формы, потому что электрон тратит больше
время дальше от ядра атома по мере того, как орбиталь становится больше или форма
становится более сложным.Однако в изолированном атоме энергия орбитали не
зависят от направления, в котором он указывает в пространстве. Орбитали, которые отличаются только своим
ориентация в пространстве, например 2 p _x , 2 p _y и 2 p _z
орбитали, следовательно, вырождены.

Электроны заполняют вырожденные орбитали в соответствии с правилами, впервые сформулированными Фридрихом Хундом. Hund’s
правила можно резюмировать следующим образом.

• Один электрон добавляется к каждой из вырожденных орбиталей в подоболочке перед двумя
  электроны добавляются к любой орбитали подоболочки.
• Электроны добавляются к подоболочке с тем же значением спинового квантового числа, пока
  каждая орбиталь подоболочки имеет по крайней мере один электрон.

Когда приходит время поместить два электрона в подоболочку 2 p , мы помещаем один
электрон на каждую из двух этих орбиталей.(Выбор между 2 р _х ,
2 p _y , и 2 p _z орбиталей чисто произвольно.)

C ( Z = 6): 1 с ² 2 с ² 2 p _x ¹
2 п _л ¹

Тот факт, что оба электрона в подоболочке 2 p имеют одинаковый спин
квантовое число может быть показано представлением электрона, для которого с = +1/2 с

стрелка вверх и электрон, для которого с = -1/2 со стрелкой, указывающей
вниз.

Таким образом, электроны на орбиталях 2 p на углероде могут быть представлены как
следует.

Когда мы дойдем до N ( Z = 7), мы должны поместить по одному электрону в каждый из трех
вырожденные 2 p орбиталей.

Н ( Z = 7):

1 с 2 2 с 2 2 с 3

Поскольку каждая орбиталь в этой подоболочке теперь содержит один электрон, следующий электрон
добавленный к подоболочке должен иметь противоположное квантовое число спина, тем самым заполняя одно из
орбитали 2 p .

О ( Z = 8):

1 с 2 2 с 2 2 с 4

Девятый электрон заполняет вторую орбиталь этой подоболочки.

Ф ( Z = 9):

1 с 2 2 с 2 2 с 5

Десятый электрон завершает подоболочку 2 p .

Ne ( Z = 10):

1 с 2 2 с 2 2 с 6

Есть что-то необычно стабильное в атомах, таких как He и Ne, у которых есть электроны.
конфигурации с заполненными оболочками орбиталей.Поэтому по соглашению мы пишем
сокращенные электронные конфигурации с точки зрения количества электронов за пределами
предыдущий элемент с электронной конфигурацией заполненной оболочки. Электронные конфигурации
следующие два элемента в периодической таблице, например, можно было бы записать следующим образом.

Na ( Z = 11): [Ne] 3 с ¹

Mg ( Z = 12): [Ne] 3 с ²

Процесс aufbau может использоваться для прогнозирования электронной конфигурации элемента.Фактическая конфигурация, используемая элементом, должна быть определена экспериментально. В
экспериментально определенные электронные конфигурации для элементов первых четырех рядов
периодической таблицы Менделеева приведены в таблице в следующем разделе.

---

Электронные конфигурации элементов

(элементы 1, 2, 3 и 4 ряда)

Атомный номер		Символ		Электронная конфигурация
1		H		1 с 1
2		He		1 с 2 = [He]
3		Li		[He] 2 с 1
4		Be		[He] 2 с 2
5		B		[He] 2 с 2 2 с 1
6		С		[He] 2 с 2 2 с 2
7		N		[He] 2 с 2 2 с 3
8		O		[He] 2 с 2 2 с 4
9		F		[He] 2 с 2 2 с 5
10		Ne		[He] 2 с 2 2 p 6 = [Ne]
11		Na		[Ne] 3 с 1
12		мг		[Ne] 3 с 2
13		Al		[Ne] 3 с 2 3 с 1
14		Si		[Ne] 3 с 2 3 с 2
15		-п.		[Ne] 3 с 2 3 с 3
16		S		[Ne] 3 с 2 3 с 4
17		Класс		[Ne] 3 с 2 3 с 5
18		Ar		[Ne] 3 с 2 3 p 6 = [Ar]
19		К		[Ar] 4 с 1
20		Ca		[Ar] 4 с 2
21		SC		[Ar] 4 с 2 3 d 1
22		Ti		[Ar] 4 с 2 3 d 2
23		В		[Ar] 4 с 2 3 d 3
24		Cr		[Ar] 4 с 1 3 d 5
25		Mn		[Ar] 4 с 2 3 d 5
26		Fe		[Ar] 4 с 2 3 d 6
27		Co		[Ar] 4 с 2 3 d 7
28		Ni		[Ar] 4 с 2 3 d 8
29		Cu		[Ar] 4 с 1 3 d 10
30		Zn		[Ar] 4 с 2 3 d 10
31		Ga		[Ar] 4 с 2 3 d 10 4 p 1
32		Ge		[Ar] 4 с 2 3 d 10 4 p 2
33		как		[Ar] 4 с 2 3 d 10 4 p 3
34		SE		[Ar] 4 с 2 3 d 10 4 p 4
35		Br		[Ar] 4 с 2 3 d 10 4 p 5
36		Кр		[Ar] 4 s 2 3 d 10 4 p 6 = [Kr]

---

Исключения из прогнозируемых электронных конфигураций

Есть несколько схем в электронных конфигурациях, перечисленных в таблице в
предыдущий раздел.Одним из самых поразительных является поразительный уровень согласия между
эти конфигурации и конфигурации, которые мы можем предсказать. Есть только два
Исключения среди первых 40 элементов: хром и медь.

Строгое соблюдение правил процесса aufbau предсказывает следующее:
электронные конфигурации для хрома и меди.

предсказанных электронных конфигураций:		Cr ( Z = 24): [Ar] 4 с 2 3 d 4
		Cu ( Z = 29): [Ar] 4 с 2 3 d 9

Экспериментально определенные конфигурации электронов для этих элементов несколько
разные.

фактических электронных конфигураций:		Cr ( Z = 24): [Ar] 4 s 1 3 d 5
		Cu ( Z = 29): [Ar] 4 с 1 3 d 10

В каждом случае один электрон был переведен с орбитали 4 s на орбиталь 3 d
орбитальной, хотя предполагается, что 3 орбитали d должны быть на более высоком уровне, чем
4 с по орбите.

Как только мы выйдем за пределы атомного номера 40, разница между энергиями соседних
орбитали достаточно малы, чтобы переносить электрон с одного
орбитально к другому. Большинство исключений из электронной конфигурации, предсказанных из
поэтому показанная ранее диаграмма aufbau встречается среди элементов
с атомными номерами больше 40. Хотя заманчиво сосредоточить внимание на
горстка элементов, электронные конфигурации которых отличаются от предсказанных
с диаграммой aufbau удивительно то, что эта простая диаграмма работает для очень многих
элементы.

---

Электронные конфигурации и периодическая таблица

Когда данные электронной конфигурации расположены так, что мы можем сравнивать элементы в одном из
горизонтальные строки периодической таблицы, мы обнаруживаем, что эти строки обычно соответствуют
заполнение оболочки орбиталей. Вторая строка, например, содержит элементы в
которой заполнены орбитали в оболочке n = 2.

Li ( Z = 3):		[He] 2 с 1
Be ( Z = 4):		[He] 2 с 2
B ( Z = 5):		[He] 2 с 2 2 с 1
C ( Z = 6):		[He] 2 с 2 2 с 2
Н ( Z = 7):		[He] 2 с 2 2 с 3
О ( Z = 8):		[He] 2 с 2 2 с 4
Ф ( Z = 9):		[He] 2 с 2 2 с 5
Ne ( Z = 10):		[He] 2 с 2 2 с 6

В вертикальных столбцах или группах периодических
стол тоже.Элементы в группе имеют схожую конфигурацию самых внешних
электроны. Это соотношение можно увидеть, посмотрев на электронные конфигурации
элементы в столбцах по обе стороны периодической таблицы.

Группа IA				Группа VIIA
H		1 с 1
Li		[He] 2 с 1		F		[He] 2 с 2 2 с 5
Na		[Ne] 3 с 1		Класс		[Ne] 3 с 2 3 с 5
К		[Ar] 4 с 1		Br		[Ar] 4 с 2 3 d 10 4 p 5
руб.		[Kr] 5 с 1		I		[Kr] 5 с 2 4 d 10 5 с 5
CS		[Xe] 6 с 1		по адресу		[Xe] 6 s 2 4 f 14 5 d 10 6 p 5

На рисунке ниже показана связь между периодической таблицей и орбиталями.
заполняется во время процесса aufbau.Два столбца в левой части периодической
таблица соответствует заполнению s орбитали . Следующие 10 столбцов включают
элементы, в которых заполнены пять орбиталей в подоболочке d . Шесть столбцов на
справа представляют заполнение трех орбиталей в подоболочке p . Наконец,
14 столбцов внизу таблицы соответствуют заполнению семи орбиталей в
подоболочка f .

---

Что такое обрыв цепи? (с рисунком)

Разрыв цепи — это тип электрической цепи, в которой имеется какой-либо тип отверстия или промежутка вдоль цепи, из-за чего ток больше не течет должным образом.Это отличается от замкнутой цепи, которая была спроектирована и реализована должным образом, чтобы позволить электрическому току течь. Однако это противоположно короткому замыканию, при котором устанавливается часть цепи, которая позволяет току обходить резисторы и, следовательно, увеличивать протекание тока через цепь. Это связано с тем, что разомкнутая цепь имеет бесконечное сопротивление в зазоре или разрыве, так как это не позволяет току течь через цепь.

Для проверки цепи можно использовать мультиметр.

В общем, цепь — это система любого типа, предназначенная для протекания через нее электрического тока. Использует ли схема постоянный ток (DC) или переменный ток (AC), не имеет значения, хотя в иллюстративных целях часто проще ссылаться на электричество постоянного тока. Электричество постоянного тока проходит в одном направлении по цепи, перемещаясь с потоком электронов от отрицательного заряда к положительному. Простая схема может состоять из батареи, подключенной к цепи как на ее положительном, так и на отрицательном концах, и резисторе, который может принимать ток.

Электрический ток течет от отрицательного конца к положительному и используется резистором, как правило, для подачи питания на часть устройства. Эту простую цепь можно превратить в разомкнутую цепь, просто создав разрыв или разрыв в цепи в любой точке.Не имеет значения, создается зазор перед резистором или после резистора; если в какой-либо точке возникает разрыв, он становится разомкнутой, и ток больше не течет должным образом. Это связано с тем, что разомкнутая цепь в какой-то момент прерывает соединение, и ток больше не может течь с отрицательного на положительный.

С математической точки зрения считается, что разрыв или разрыв в разомкнутой цепи имеет бесконечное сопротивление, поскольку он полностью останавливает прохождение электрического тока.Это делает разомкнутую цепь противоположностью короткого замыкания, которая устанавливает альтернативный путь протекания тока в цепи, избегая резисторов и тем самым уменьшая сопротивление в цепи. В иллюстративных целях разомкнутая цепь часто рассматривается как противоположность замкнутой цепи, которая просто относится к любой полной цепи, в которой может течь ток. Цепь часто будет разомкнута или замкнута в зависимости от положения переключателя в цепи, что позволяет пользователю изменять положение переключателя и включать или выключать устройство, питаемое от цепи.

Модуль ввода питания постоянного тока

для универсального широкополосного маршрутизатора Cisco uBR10012

В этом разделе содержится информация об удалении и замене модулей DC PEM в корпусе маршрутизатора Cisco uBR10012.

Замена резервного DC PEM

Выполните эту процедуру для замены резервного PEM постоянного тока в следующих ситуациях:

• Чтобы заменить неисправный модуль PEM постоянного тока (горит индикатор неисправности, и описанные выше действия по устранению неполадок не устраняют проблему).
• Когда горит светодиод Miswire, удалите PEM постоянного тока, чтобы затем можно было перевернуть провода, идущие в клеммную колодку; затем вы можете повторно вставить тот же DC PEM.
• Удалите второй PEM постоянного тока, если вы хотите подключить кабели индикатора тревоги. См. Главу 3,
  Установка универсального широкополосного маршрутизатора Cisco uBR10012
  , в
  Руководство по установке оборудования универсального широкополосного маршрутизатора Cisco uBR10012
  , который доступен на Cisco.com по адресу:
  http://www.cisco.com / en / US / docs / cable / cmts / ubr10012 / installation / guide / Hig.html

Не используйте эту процедуру, если оба модуля PEM постоянного тока вышли из строя; вместо этого используйте следующую процедуру, раздел «Замена обоих модулей PEM постоянного тока».

---

Предупреждение Перед выполнением любой из следующих процедур убедитесь, что питание отключено от цепи постоянного тока, к которой подключен PEM. Чтобы убедиться, что все питание отключено, найдите автоматический выключатель на панели управления, который обслуживает цепь постоянного тока, переключите автоматический выключатель в положение ВЫКЛ. И закрепите ручку переключателя автоматического выключателя в положении ВЫКЛ.

---

Шаг 1 Снимите переднюю крышку лицевой панели, слегка приподняв ее и потянув на себя.

Шаг 2 Выключите заменяемый модуль PEM постоянного тока, нажав трехрычажный переключатель питания в положение «выключено» (0) (Рисунок 2).

Рисунок 2 Выключение PEM постоянного тока

---

Осторожно Не выключайте оба модуля PEM постоянного тока, иначе система отключится и весь трафик данных остановится. Выключите только заменяемый модуль постоянного тока.

Шаг 3 Если этот PEM постоянного тока имеет разъем сигнализации, который подключен к дополнительной полке питания переменного тока мощностью 2400 Вт, отсоедините этот кабель от разъема RJ-45 на передней панели PEM постоянного тока (Рисунок 3).

Рисунок 3 Снятие разъема сигнализации с DC PEM

Шаг 4 (Необязательно) Выключите источник питания постоянного тока, который обеспечивает питание для этого PEM постоянного тока. Все светодиоды на DC PEM должны погаснуть. Этот шаг требуется только в том случае, если вам нужно перемонтировать клеммную колодку для этого PEM, как описано в шаге 6.

---

Наконечник Для полного резервирования используйте отдельный источник питания постоянного тока или источник бесперебойного питания (ИБП) для каждого PEM постоянного тока. Это позволяет отключить источник питания для одного PEM постоянного тока, не влияя на источник питания для подключенного PEM постоянного тока.

Шаг 5 Ослабьте невыпадающие винты на PEM постоянного тока, который вы удаляете, и вытащите PEM из шасси, используя ручку на лицевой панели (Рисунок 4). Отложите DC PEM в сторону.

Рисунок 4 Удаление DC PEM

Шаг 6 Если светодиод «Miswire» указывал на неправильное подключение источника питания постоянного тока, убедитесь, что источник питания постоянного тока отключен.Затем убедитесь, что провода, ведущие к источнику питания постоянного тока, подключены следующим образом:

• Кабель, обеспечивающий -48 В постоянного тока, подключается к нижней клемме клеммной колодки постоянного тока. Этот кабель обычно красный.
• Кабель, обеспечивающий обратный путь, подключается к верхней клемме клеммной колодки постоянного тока. Этот кабель обычно черный.

Если горит светодиод Miswire, то при подключении эти провода были перевернуты. Переключите их, чтобы они подавали сигналы питания, как указано выше.

Рисунок 5 Подключение питания постоянного тока

---

Предупреждение Используйте только медные провода.

Шаг 7 Убедитесь, что выключатель питания на заменяемом PEM постоянного тока находится в выключенном положении (Рисунок 2).

Шаг 8 Поместите новый модуль PEM постоянного тока в отсек питания и протолкните его вперед, убедившись, что он полностью вставлен и обеспечивает безопасное соединение с объединительной платой. Затяните невыпадающие винты (Рисунок 6).

Рисунок 6 Установка DC PEM

Шаг 9 Если вы используете дополнительную полку питания переменного тока мощностью 2400 Вт, и если этот модуль постоянного тока имеет разъем для монитора аварийной сигнализации, подключите один из концов RJ-45 кабеля мониторинга источника питания (UBR10-PWR-MON -CAB) в разъем RJ-45 на передней панели DC PEM (Рисунок 3).Проложите кабель монитора к правой стороне корпуса, чтобы он вошел в выемку на крышке лицевой панели при установке крышки на место.

---

Примечание На другом конце кабеля контроля источника питания есть штекерный разъем, который подключается к разъему RJ11 на полке питания переменного тока. См. Дополнительную информацию в документации к полке.

Шаг 10 Включите источник питания постоянного тока, который обеспечивает питание для этого PEM постоянного тока. Светодиод неисправности на заменяемом PEM постоянного тока должен быть желтым, чтобы указать, что модуль PEM постоянного тока получает питание от источника питания, но еще не подает питание на корпус маршрутизатора Cisco uBR10012.

Шаг 11 Переведите выключатель питания на сменном PEM постоянного тока в положение включения (|) (Рисунок 7).

Рисунок 7 Установка переключателя питания постоянного тока в положение включения

Шаг 12 Когда вы включаете выключатель питания на PEM постоянного тока, индикатор неисправности должен погаснуть, а индикатор питания должен быть зеленым.

Шаг 13 Сдвиньте крышку лицевой панели на четыре угловых стойки шасси, а затем надавите вниз так, чтобы стойки вошли в пазы над отверстиями крышки.Проложите кабель контроля источника питания (если имеется) через выемку на правой стороне крышки лицевой панели — это вторая выемка сверху, которая совмещена с верхней частью блоков питания.

Замена обоих PEM постоянного тока

Используйте следующую процедуру для замены (или переустановки) обоих модулей PEM постоянного тока. Обычно это необходимо делать только в следующих ситуациях:

• Светодиоды отказа (неправильное соединение или неисправность) на обоих модулях PEM постоянного тока горят, указывая на проблему либо с источником питания постоянного тока, либо с модулями PEM постоянного тока.
• В настоящее время для обоих PEM постоянного тока используется один источник питания постоянного тока, и вы хотите перемонтировать соединения питания постоянного тока, чтобы использовать отдельный источник питания постоянного тока для каждого PEM постоянного тока (это рекомендуемая конфигурация).
• Вы хотите подключить индикаторы аварийной сигнализации после начальной установки маршрутизатора Cisco uBR10012. В этом случае вы отключите все питание от устройства, удалив только один модуль PEM постоянного тока, чтобы обеспечить доступ к разъему индикатора тревоги. См. Главу 3,
  Установка универсального широкополосного маршрутизатора Cisco uBR10012
  , в
  Руководство по установке оборудования универсального широкополосного маршрутизатора Cisco uBR10012
  для получения дополнительной информации о подключении индикаторов аварийной сигнализации.

---

Осторожно Для этой процедуры необходимо выключить маршрутизатор Cisco uBR10012 и полностью отключить питание системы. Чтобы избежать этого, Cisco рекомендует заменять каждый PEM постоянного тока по одному, следуя инструкциям в разделе Замена резервного PEM постоянного тока.

---

Шаг 1 Снимите переднюю крышку лицевой панели, слегка приподняв ее и потянув на себя.

Шаг 2 Выключите систему, выполнив следующую процедуру:

а. Сообщите соответствующему персоналу, что вы планируете выключить систему и что выключение приведет к полному прекращению обслуживания.
Соответствующий персонал
включает региональный центр сигнализации или сетевого мониторинга, персонал центрального офиса и ключевых клиентов.

г. Перед выключением маршрутизатора используйте команду копирования, чтобы сохранить любые изменения конфигурации в NVRAM, а также, если хотите, на флэш-карту PCMCIA. Инструкции по использованию команды копирования см. В Руководстве по настройке программного обеспечения универсального широкополосного маршрутизатора Cisco uBR10012.

г. Переведите выключатель питания на каждом PEM постоянного тока в положение выключения (0) (Рисунок 8).

Рисунок 8 Выключение PEM постоянного тока

Шаг 3 Выключите источник питания постоянного тока, который обеспечивает питание для каждого PEM постоянного тока.