ЗАДАТЧИК — элемент системы автоматического регулирования, задающий значение регулируемого параметра, поддерживаемое системой регулирования.
Выходной сигнал задатчика в замкнутой системе автоматического регулирования сравнивается с действительным значением регулируемого параметра, измеренного с помощью какого-либо аналогового или дискретного датчика. При наличии рассогласования, т. е. отклонения действительного значения указанного параметра от заданного, разностный сигнал с соответствующим знаком подается на управляющий вход регулятора, устраняющего возникшее рассогласование с заданной точностью. Так, например, в автоматизированном электроприводе задается частота вращения электродвигателя, с помощью тахогенератора определяется действительное значение частоты вращения и при наличии рассогласования соответствующим образом изменяется напряжение питания, подаваемое на обмотку двигателя, что приводит к устранению рассогласования.
ЗАДАЮЩЕЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ — один из сигналов на входе системы автоматического регулирования, определяющий значение выходного сигнала и сравниваемый с сигналами обратных связей.
В системах регулирования электрических генераторов в качестве задающего воздействия могут использоваться напряжение и частота, в электроприводах — частота вращения, момент, ток и т.п. Задающее воздействие может быть представлено не только в виде регулируемой величины, но и в виде других физических величин, формируемых соответствующим задатчиком. Так, например, при помощи тахогенератора частота вращения может быть представлена напряжением, амплитуда которого соответствует указанному параметру; температура также может быть представлена в виде напряжения разбаланса измерительного моста, в одно из плеч которого включен терморезистор, и т.д.
ЗАКОН ЛЕНЦА (правило Ленца) — индукционный ток всегда имеет такое направление, что его магнитное поле противодействует тем процессам, которые вызывают возникновение этого тока. Закон Ленца является следствием закона сохранения энергии. Назван в честь петербургского академика Ленца Эмилия Христиановича (1804-1865), открывшего принцип обратимости электрических машин.
ЗАКОН ОМА — сила постоянного электрического тока в участке электрической цепи прямо пропорциональна напряжению электрическому на этом участке. Закон Ома можно также применять для переменных (синусоидальных) квазистационарных токов. Назван по имени немецкого физика Ома Георга Симона (1787-1854).
ЗАКОН ПОЛНОГО ТОКА — циркуляция вектора напряженности магнитного поля вдоль замкнутого контура, находящегося в поле, равна полному электрическому току сквозь поверхность, натянутую на контур. Закон полного тока представляет собой первое уравнение Максвелла в интегральной форме.
ЗАКОН ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ — э.д.с. в проводнике, движущимся в магнитном поле, или в замкнутом проводящем контуре вследствие движения контура в магнитном поле или изменения самого поля пропорциональна магнитному потоку сквозь поверхность, прочерчиваемую рассматриваемом проводником за малое время, либо изменению за малое время полного магнитного потока (потокосцепления) сквозь поверхность, натянутую на рассматриваемый контур. Является основным законом электромеханики.
Впервые сформулирован в 1831 г. английским физиком Майклом Фарадеем.
Обобщен шотландским физиком Джеймсом Клерком Максвеллом (1831-1879). В настоящее время используется максвелловская формулировка закона.
ЗАМКНУТАЯ СИСТЕМА ВЕНТИЛЯЦИИ — одна из систем вентиляции вращающихся электрических машин, в которой электрическая машина и теплообменник образуют замкнутый контур с циркулирующим хладагентом.
ЗАМКНУТОЕ УПРАВЛЕНИЕ — автоматическое управление, при котором выходной сигнал системы автоматического регулирования поступает на ее вход с целью устранения рассогласования между действительным и заданным значениями параметра регулирования.
Обычно замкнутое управление реализуется в системе, содержащей задатчик, элемент сравнения, регулятор, объект регулирования и датчик параметра регулирования, выход которого подключен к другому входу элемента сравнения. На последнем формируется разностный сигнал, подаваемый на управляющий вход регулятора. Системы с замкнутым управлением отличаются большой сложностью и для определения их характеристик и параметров используются сложные математические модели, позволяющие также определить такой важнейший показатель, как устойчивость, без которой, невозможна нормальная работа системы.
В системе регулирования напряжения генератора постоянного тока при фиксированных частоте вращения и нагрузке ток возбуждения однозначно определяет значение напряжения в обмотке якоря, которое через согласующий элемент подается на второй вход элемента сравнения. На первый вход последнего подается сигнал от задатчика напряжения. При увеличении или уменьшении нагрузки происходит снижение или увеличение напряжения в обмотке якоря, в результате чего на выходе элемента сравнения происходит увеличение сигнала рассогласования отрицательного или положительного знака. По этому сигналу, поступающему на управляющий вход регулятора тока возбуждения, происходит увеличение или уменьшение тока возбуждения генератора и соответствующее изменение напряжения в обмотке якоря, в результате чего рассогласование сводится к минимуму и ток возбуждения сохраняется постоянным до следующего момента изменения нагрузки или частоты вращения генератора.
Использование замкнутого управления позволяет компенсировать возмущающее воздействие различных внешних и внутренних факторов на параметр регулирования даже при неполной информации о количестве и характере изменения указанных факторов.
ЗАМЫКАНИЕ НА КОРПУС — образование гальванической связи между токоведущими частями электротехнического устройства и его корпусом, возникшее в результате повреждения изоляции.
Различают глухое и неполное замыкания на корпус; при глухом замыкании сопротивление между корпусом и токоведущим элементом практически равно нулю; при неполном замыкании указанное сопротивление имеет некоторое значение, отличное от нуля. Для предотвращения последствий замыканий используются различные средства защиты, к основным из которых относятся защитное заземление и защитное отключение.
Защитное заземление и зануление подробно рассмотрены в Правилах устройства электроустановок. Скачать ПУЭ можно здесь.
ЗАНУЛЕНИЕ — схема включения электрооборудования, предотвращающая поражение электрическим током при коротком замыкании на корпус.
Зануление производится только в электрических сетях с нулевым проводом. В сетях с изолированной нейтралью сечение заземляющих проводников выбирается в зависимости от длительно допустимой нагрузки фазных проводов. В сетях с глухо заземленной нейтралью с целью обеспечения отключения аварийного участка заземляющие проводники должны быть выбраны таким образом, чтобы при замыкании между фазами и заземляющими проводниками, в какой бы точке сети оно ни произошло, возникал ток, превышающий по меньшей мере в 3 раза номинальный ток ближайшей плавкой вставки или в 3 раза ток отключения максимального токового расцепителя соответствующего автоматического выключателя. В том случае, если указанные средства защиты не осуществляют отключение оборудования, срабатывает дифференциальная защита, фиксирующая увеличение потенциала нулевой точки.
ЗАПОМИНАЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ — один из основных элементов системы автоматического регулирования, обеспечивающий хранение информации в течение некоторого времени в цифровой или аналоговой форме.
Запоминающий элемент может быть реализован на базе электромеханических, полупроводниковых, магнитных и других элементов. Выбор того или иного типа элемента определяется условиями эксплуатации, скоростью записи и считывания информации, надежностью ее хранения, уровнем энергопотребления и т.д.
ЗАЩИТА ГЕНЕРАТОРА — совокупность технических средств, предназначенных для предотвращения повреждений генератора при уменьшении сопротивления изоляции обмоток и коротких замыканиях в питаемой им сети.
Нарушения нормального режима работы, обусловленные изменением сопротивления электропотребителей, фиксируются блоками защиты от перегрузки и перенапряжения. При 5 %-ной перегрузке генератора допускается его работа в течение 6—12 с, после чего срабатывает блок сигнализации перегрузки. Блок защиты от перегрузки срабатывает при 1,5-кратной перегрузке генератора, причем время срабатывания блока, отключающего генератор от питающей сети, не должно превышать 0,3—0,45 с.
Снижение сопротивления изоляции обмоток генератора может привести к короткому замыканию внутри генератора. Контроль сопротивления изоляции производится с помощью блока дифференциальной защиты. Замыкание на корпус возникает при повреждении пазовой изоляции обмотки, вследствие чего корпус генератора оказывается под напряжением. В обоих случаях производится немедленное отключение генератора, т.е. снятие возбуждения и отсоединение вала генератора от вала первичного двигателя. При повреждении обмотки возбуждения напряжение возбуждения попадает на корпус, не вызывая при этом снижения электробезопасности и нарушения работы генератора. Только при двойном повреждении изоляции обмотки возбуждения нарушается нормальная работа генератора вследствие асимметрии магнитного потока и колебаний частоты вращения ротора.
При выходе из строя первичного двигателя привода синхронного генератора последний может работать от питающей сети в двигательном режиме, что приводит к дополнительной нагрузке питающей сети. Для устранения этого режима используется блок защиты от обратного направления мощности.
ЗАЩИТА ОТ ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ — мероприятия по предотвращению последствий замыкания на землю обмотки статора турбогенератора.
Для фиксации замыкания на землю нулевая точка обмотки статора турбогенератора, соединенной по схеме звезда, подключена к земле через высокоомный резистор. При возникновении замыкания через резистор протекает некоторый незначительный ток, в результате чего срабатывает чувствительное реле защиты, отключая турбогенератор от электрической сети и снимая его возбуждение. В нормальном режиме работы ток через резистор равен нулю.
ЗАЩИТА ОТ ОБРАТНОГО ТОКА — свойство генератора постоянного тока препятствовать изменению направления тока в обмотке якоря при сохранении направления тока в обмотке возбуждения.
ЗАЩИТА ОТ ПЕРЕГРУЗКИ — защита электротехнического оборудования от превышения током нагрузки допустимого значения.
Такая защита осуществляется предохранителями, автоматами защиты, пускателями, силовыми выключателями. При этом сечение плавкой вставки или уставка расцепителей максимального тока в тепловых реле должны выбираться таким образом, чтобы при пробое на корпус или при коротком замыкании время отключения поврежденного участка электрической цепи указанными аппаратами не превышало 0,2-5 с.
Для электропотребителей большой мощности защита от перегрузки предусматривается в коммутационных аппаратах, посредством которых электропотребители подключаются к питающей сети.
ЗАЩИТА ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ — защита электротехнического оборудования от внутренних и внешних бросков напряжения, значительно превышающих по значению номинальное для оборудования напряжение. Данный вид защиты осуществляется с помощью специальных коммутационных аппаратов: разрядников, автоматов защиты и нелинейных элементов (варисторов).
ЗАЩИТА ОТ РАДИОПОМЕХ — совокупность технических средств, предназначенных для локализации, уменьшения или устранения электромагнитных излучений в радиоволновом диапазоне.
Основными средствами защиты являются экранирование источника электромагнитного излучения и использование помехоподавляющих фильтров различных типов. Оба способа позволяют предотвратить распространение электромагнитного излучения, препятствующего функционированию систем связи. Помехоподавляющие фильтры содержат различные схемные комбинации конденсаторов, дросселей и резисторов и в схемном отношении характеризуются значительным многообразием.
ЗАЩИТА ОТ СНИЖЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ — отключение электрооборудования при снижении напряжения питания ниже минимально допустимого значения. Такая защита используется в тех случаях, когда возможно снижение напряжения питания, обусловленное повреждением изоляции или резким увеличением тока нагрузки. Последнее может иметь место при одновременном запуске нескольких двигателей. В коммутационных аппаратах снижение напряжения приводит к отпаданию якоря тягового электромагнита и отключению нагрузки.
ЗАЩИТА ОТ ТЛЕЮЩЕГО РАЗРЯДА — совокупность технических мероприятий, предназначенных для защиты изоляции обмоток электрических машин от потери электрической прочности.
Тлеющие разряды наиболее часто возникают в пазовой изоляции мощных электрических машин высокого напряжения. Различают внутренние и внешние средства защиты. Для снижения вероятности возникновения тлеющих разрядов необходимо ограничить доступ воздуха к пазовой изоляции (внутренние средства) и к секциям обмотки (внешние средства). Одним из способов данной защиты является покрытие поверхности катушки обмотки слоем полупроводникового материала, вследствие чего электрический потенциал на указанной поверхности становится равным электрическому потенциалу корпуса машины. Для предотвращения тлеющего разряда на концах гильзы изоляционного материала, расположенной в пазу, указанные концы покрываются электроизоляционным лаком.
ЗАЩИТА ОТ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОМЕХ — совокупность технических мероприятий, направленных на снижение уровня радиопомех в электроприводе.
Уровень радиопомех, создаваемых электроприводом, определяется не только типом электродвигателя, но также способом регулирования его частоты вращения и конструктивными особенностями электродвигателя. Для снижения уровня электромагнитных помех выбирается такое пространственное расположение электродвигателя, например в магнитофоне, при котором его воздействие на другие элементы электрической схемы оказывается минимальным. Вторым, не менее эффективным средством защиты является экранирование электродвигателя, для чего он помещается в специальную капсулу, например из алюминиевой фольги. Широко используются для защиты от электромагнитных помех различные помехоподавляющие электрические фильтры, состоящие из дросселей и конденсаторов, включенных в цепь питания электродвигателя. Для снижения уровня помех рт соединительных проводов их длина должна быть минимально возможной.
ЗАЩИТА ТРАНСФОРМАТОРА — совокупность устройств и приборов, предназначенных для защиты трансформатора от внешних и внутренних возмущений.
К внешним возмущениям относятся перенапряжения в питающей сети, к внутренним — перегрев обмоток, обрыв или короткое замыкание отдельных витков катушек или всей обмотки и т. д.
Тип системы защиты трансформатора во многом определяется его мощностью. Так, например, в трансформаторах мощностью до 250 кВА используется только тепловая защита, тогда как в трансформаторах большей мощности используются максимальная токовая, газовая, дифференциальная и тепловая защиты. В системах тепловой защиты используются контактные термометры и вспомогательные измерительные обмотки.
ЗАЩИТА ЭЛЕКТРОПРИВОДА (power drive system protection) — совокупность устройств, обеспечивающих защиту как самого электропривода (его электрической и механической частей), так и рабочей машины от аварийных режимов. Задача защиты электропривода — отключить двигатель от источника питания и остановить исполнительный орган рабочей машины при возникновении аварийных режимов.
ЗАЩИТНАЯ ИЗОЛЯЦИЯ (ЗИ) — изоляция с определенными диэлектрическими, механическими, термическими и химическими свойствами, обеспечивающая защиту от протекания токов короткого замыкания при повреждении рабочей изоляции.
Как правило, ЗИ используется в бытовых электроприборах, например в пылесосах, миксерах, кофемолках и т. д. В указанных приборах оболочка из ЗИ закрывает те участки и детали конструкции, которые могут оказаться под напряжением при повреждении рабочей изоляции. К последней относится изоляция обмотки, присоединительных проводов и т. п. Обычно ЗИ находит применение в лабораторном и медицинском оборудовании. С помощью слоя ЗИ доступные для прикосновения токоведущие части изолируются от недоступных прикосновению токоведущих частей конструкции.
В настоящее время ЗИ является одним из важнейших средств повышения электробезопасности, поскольку она снижает значение напряжения прикосновения. Оборудование с ЗИ не содержит дополнительных, нулевых и заземляющих проводов.
ЗАЩИТНОЕ ЗАЗЕМЛЕНИЕ (33) предназначено для защиты людей и животных от поражения электрическим током при повреждении электрической изоляции электрооборудования, а также для защиты от пожаров, вызванных повреждением изоляции.
Обычно 33 используется при отключении коммутационной аппаратуры с целью ее профилактического осмотра и ремонта и для отвода в землю токов короткого замыкания при пробое корпусной изоляции. Такое заземление используется только в электрических сетях без нулевого провода. Контур 33 выполняется из шины большого сечения, соединенной с внешним контуром 33. Последний выполнен в виде трех труб, забитых в грунт и соединенных между собой посредством тех же шин. На транспортных средствах в качестве контура 33 используется корпус этого средства. При повреждении электрической изоляции и появлении напряжения на корпусе электродвигателя срабатывает защита от тока короткого замыкания, что приводит к отключению поврежденного электродвигателя и устранению опасности поражения человека напряжением на корпусе. Работоспособность 33 определяется при профилактических осмотрах оборудования.
ЗАЩИТНОЕ ЗАЗЕМЛЕНИЕ ТРАНСФОРМАТОРА НАПРЯЖЕНИЯ — защитное заземление первичной обмотки трансформатора напряжения.
Гальваническое соединение вторичной обмотки трансформатора напряжения с землей позволяет предотвратить появление в ней высшего напряжения при повреждении изоляции.
Конструкция трансформатора напряжения (магнитная система, стержневая изоляция, вторичная обмотка, межобмоточная изоляция первичная обмотка) через посредство схемы замещения может быть представлена в виде двух включенных последовательно конденсаторов. В результате напряжение в конструкции перераспределяется таким образом, что потенциал вторичной обмотки относительно земли опасен для жизни человека.
ЗАЩИТНЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ — совокупность технических средств, предназначенных для защиты людей и животных от поражения электрическим током.
По степени защиты различают защитные мероприятия от прямого и непрямого прикосновения к токоведущим частям. В свою очередь защита от прямого прикосновения к токоведущим частям подразделяется на временную и постоянную. При временном использовании защиты от прямого прикосновения последнее происходит обычно случайно. Поэтому для повышения электробезопасности в этом случае используются различные ограждения.
Более серьезные мероприятия используются при возможности систематического прямого прикосновения к токоведущим частям. К ним относятся: предотвращение доступа к токоведущим частям; использование пониженного напряжения; защита от непрямого прикосновения.
К защитным мероприятиям от непрямого прикосновения относятся: защитная изоляция, пониженное напряжение, зануление, защитное отключение.
ЗАЩИТНЫЙ ПРОВОД — провод, предназначенный для подключения различных элементов и частей электрооборудования с целью защиты человека и животных от поражения электрическим током.
К защитным относятся нулевой и заземляющий провода. Защитное отключение при повреждении изоляции производится различными коммутационными аппаратами, через расцепитель максимального тока которых и защитный провод протекает ток короткого замыкания. Обычно защитные провода разделяются на естественные и искусственные. К первым относятся металлические части электрооборудования, не предназначенные для пропускания электрического тока, но обладающие высокой проводимостью, например шасси автомобиля, различные трубы и тросы конструкции и т.д.
ЗАМЕДЛЕННАЯ КОММУТАЦИЯ — коммутация коллекторной машины, при которой средняя скорость изменения тока в коммутируемой секции в первую половину периода коммутации меньше, чем во вторую. Наблюдается при установке щеток на физической нейтрали. Под сбегающим краем щетки может возникнуть интенсивное искрение, что опасно для машины.
ЗАСТРЕВАНИЕ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ НА ПРОМЕЖУТОЧНЫХ ЧАСТОТАХ ВРАЩЕНИЯ — устойчивая работа синхронного или асинхронного вращающегося электродвигателя с частотой вращения, близкой к значению, по отношению к которому синхронная частота является кратной.
Причиной застревания двигателя на промежуточной частоте вращения может быть добавочный электромагнитный момент, обусловленный высшими гармоническими магнитного поля, а также несимметрия сопротивлений в фазах обмотки ротора, либо отрицательный асинхронный момент от взаимодействия постоянных магнитов синхронного двигателя с токами, индуктированными полем постоянных магнитов в обмотке статора.
Работа двигателя на промежуточной частоте вращения сопровождается большими потерями мощности.
ЗАЩИТА ОТ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОМЕХ — совокупность технических мероприятий, направленных на снижение уровня электромагнитных излучений в электроприводе. Уровень помех определяется конструктивными особенностями электродвигателя, системы управления и длиной соединительных проводов. Для снижения уровня помех выбирается оптимальное пространственное расположение элементов электропривода, экранирование источника помех, помехоподавляющие электрические фильтры из дросселей и конденсаторов, включенных в цепь питания электродвигателя. Наибольший уровень помех свойственен электроприводу с коллекторными двигателями.
ЗВЕНО, типовые звенья системы автоматики — элементы системы автоматического регулирования, которые по своим физическим свойствам не могут быть расчленены на более простые. Независимо от физической природы и устройства они имеют определенные динамические свойства.
У усилительного (безынерционного пропорционального, идеального, безъемкостного) звена выходная величина изменяется во времени по тому же закону, что и входная. Звено практически работает без запаздывания (электронная лампа, транзистор, рычажное устройство, редуктор, делитель напряжения, трансформатор и др.).
Апериодическое звено (одноемкостное, статическое, инерционное, релаксационное) при скачкообразном (мгновенном) изменении входной величины (входного сигнала) дает на выходе сигнал, величина которого стремится к установившемуся значению по закону экспоненты. Примерами такого звена являются электрическая цепь с емкостью или индуктивностью, двигатель постоянного тока с независимым возбуждением, масляный демпфер и др.
Интегрирующее (астатическое нейтральное) звено (конденсатор, заряженный током, идеальная индуктивность, гидравлический сервомотор и др.). Его выходная величина пропорциональна интегралу по времени от входной.
У дифференцирующего звена выходная величина пропорциональна скорости изменения входной.
В колебательном (двухъемкостном) звене выходная величина при скачкообразном изменении входной совершает колебания. Если последние затухающие и выходная величина стремится к новому установившемуся значению, звено будет устойчивым, если незатухающие — консервативным колебательным.
У запаздывающих звеньев входной сигнал поступает с задержкой по времени (запаздыванием). Сигнал при этом не искажается. Интервал времени между моментом изменения входного сигнала и началом изменения выходной величины называется временем запаздывания.
ЗВЕНО СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ (unit of control system) — часть системы (элемент), описываемая тем или иным уравнением и имеющая определенные динамические характеристики. К типовым звеньям системы автоматического регулирования относятся: безынерционное (усилительное), инерционное (апериодическое), колебательное, интегрирующее, дифференцирующее, интегро-дифференцирующее и др.
ЗОНА КОММУТАЦИИ — часть окружности якоря коллекторной машины, через которую проходит осевая линия паза в течение времени, когда расположенные в этом пазу катушечные стороны замкнуты щетками накоротко.
ЗОНА НЕЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ — диапазон частот вращения ротора тахогенератора постоянного тока от нуля до частоты вращения, при которой на номинальной нагрузке возникает электрическое напряжение не менее установленного значения. Обусловлена сопротивлением щеточно-коллекторного узла.
ЗОНА ОБМОТКИ — часть окружности статора или ротора машины переменного тока, в пазах которой расположены прямые стороны катушечных групп обмоток.
Каждая фаза однослойной обмотки переменного тока занимает на окружности статора или ротора две зоны обмотки на одну пару полюсов. Для двухслойной обмотки количество зон увеличивается вдвое. При двухслойных обмотках возможны такие случаи, когда каждый слой имеет свою собственную зону, причем одна зона накрывает другую. Знание зон обмоток необходимо при проверке схемы соединения обмоток.
ЗОНЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ (operational modes) — области регулирования скорости электродвигателя, в которых регулирование осуществляется либо при постоянном магнитном потоке при скоростях, меньших номинальной скорости двигателя, либо с уменьшением потока при постоянном напряжении (ЭДС) при скоростях выше номинальной. Регулирование в первой зоне принято называть регулированием с постоянным моментом, а во второй — регулированием с постоянной мощностью, при этом имеются в виду длительно допустимые значения (с весьма сильными допущениями) переменных двигателя.
ЗУБЕЦ — часть магнитопровода между соседними пазами вращающейся электрической машины.
ЗУБЧАТОЕ ПЕРЕДАТОЧНОЕ УСТРОЙСТВО — передаточное устройство электропривода, в котором вращающий момент передается посредством зубчатых колес, устройство способно передавать значительные вращающие моменты при малых габаритах и исключать проскальзывание ведущего и ведомого валов. При соответствующем конструктивном исполнении оно позволяет регулировать частоту вращения производственного механизма в обоих направлениях вращения. Одной из разновидностей зубчатых передаточных устройств является червячное передаточное устройство.