Основы электротехники и электроники Методы расчета цепей

Математика Электротехника Лабораторные работы Контрольная работа Конспект лекций Электроника Альтернативная энергетикаОптика Сопромат ЭлектростатикаНачертательная геометрия Архитектура Дизайн

Электротехника
ТОЭ типовые задания примеры
решения задач
Радиотехнические схемы Генераторы
Лабораторные работы
Контрольная работа
Конспект лекций
Электротехника, электроника
Линейные цепи постоянного тока
Переменный ток. Приборы и оборудование
Комплексный метод расчета
цепей синусоидального тока
Электрические цепи с
взаимной индуктивностью
Расчет неразветвленных
магнитных цепей
Электромагнитные устройства
Трансформаторы
Однофазный асинхронный двигатель
Электронно-оптические приборы
Электронные усилители и генераторы
Источники питания электронных устройств
Измерение тока и напряжения
Работа электрической машины
постоянного тока в режиме генератора
История искусства
Стили в архитектуре и дизайне
Стиль АРТДЕКО
Париж оставался центром стиля арт-деко
Развитие традиционной архитектуры
Восточного Китая
ТВОРЧЕСТВО ЛЕ КОРБЮЗЬЕ
ТВОРЧЕСТВО  ВАЛЬТЕРА ГРОПИУСА
Людвиг Мис ван дер Роэ
ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ДОМ
Здание Калифорнийской Академии наук
История дизайна
Дизайн в моде
Литература о дизайне
Линия борьбы с академизмом
в искусстве и эстетике
Объяснение промышленного искусства
Дизайнерское проектирование
для промышленности
ТОМАС МАЛЬДОНАДО
Джордж Нельсон
ДИЗАЙН В ДЕЙСТВИИ
фирма «Вестингауз»
„ОЛИВЕТТИ" Фабрика пишущих машин
Активное развитие дизайна «Оливетти»
НОН-ДИЗАЙН
ДИЗАЙН В ДЕЙСТВИИ
авторские концепции дизайна
ДИЗАЙН И ИСКУССТВО
Европейский «артистический» дизайн
Первичность деятельности художника
Современный элитарный дизайн
Художественное проектирование
Индустриальный дизайн
Стиль в дизайне. Понятие "фирменный стиль"
Абстракционизм
ПЕРВЫЕ ШКОЛЫ ДИЗАЙНА Баухауз
ДИЗАЙН В ПРЕДВОЕННУЮ ЭПОХУ
ПОСЛЕВОЕННЫЙ ДИЗАЙН
ДИЗАЙН 60-х
АЛЬТЕРНАТИВНЫЙ ДИЗАЙН
Государственный дизайн
ДИЗАЙН-ТЕХНОЛОГИИ БУДУЩЕГО
Прикладное искусство Византии IV–VII века
Поверхности
Начертательная геометрия
Задачи по математике
Математика Методические указания
к выполнению контрольных работ
Решение линейных дифференциальных уравнений и систем
операционным методом
Область сходимости степенного ряда
Математический анализ
Пример решения типового задания
Найти значение производной функции
Линейная алгебра
Задачи по физике
Оптика
Электростатика
Энергетика
Системы теплоснабжения
Региональный опыт энергосбережения
Тепловые насосы
Проектирование аккумуляторов теплоты
Малая гидроэнергетика
Ветроэнергетика в России
Гелиоэнергетика
Активные гелиосистемы отопления зданий
Гидротермальные системы
Закрытые системы геотермального
теплоснабжения
Мини-теплоэлектростанция на отходах
Энергия морских течений
Водородная экономика
Основы технической механики
Сопротивление материалов
Контрольная работа
Шарнирное соединение деталей
Вычисления моментов инерции
однородных тел
 

Анализ цепей синусоидального тока с помощью векторных диаграмм Совокупность векторов, изображающих синусоидальные ЭДС, напряжения и токи одной частоты и построенных на плоскости с соблюдением их ориентации друг относительно друга, называют векторной диаграммой. Векторные диаграммы широко применяются при анализе режимов работы цепей синусоидального тока, что делает расчет цепи наглядным.

Линейные цепи синусоидального тока В электроэнергетике используют в основном переменный ток. В настоящее время почти вся электрическая энергия вырабатывается в виде энергии переменного тока. Основное преимущество переменного тока по сравнению с постоянным током заключается в возможности просто и с минимальными потерями преобразовывать напряжение при передаче энергии. Генераторы и двигатели переменного тока имеют более простое устройство, надежней в работе и проще в эксплуатации по сравнению с машинами постоянного тока.

Действующее значение синусоидального тока Мгновенное значение переменного тока все время изменяется от нуля до максимального значения. Однако переменный ток, как и постоянный, измеряется в амперах. Какой же смысл мы вкладываем в термин «переменный ток»? Можно было бы характеризовать переменный ток его амплитудой.

Индуктивная катушка в цепи синусоидального тока Индуктивная катушка как элемент схемы замещения реальной цепи синусоидального тока дает возможность учитывать при расчете явление самоиндукции и явление накопления энергии в ее магнитном поле.

Неразветвленная цепь синусоидального тока Рассмотрим цепь из трех последовательных токоприемников : первые два имеют активно-индуктивный характер, третий является последовательным соединением резистора и конденсатора. Проведем анализ цепи по векторной диаграмме

Пример. Определить действующее значение входного тока по известным токам в параллельных ветвях (риc. 2.15 а) = 3 A; = 1 A; = 5 A. Решение находим по первому закону Кирхгофа

Комплексный метод расчета цепей синусоидального тока Широкое распространение на практике получил метод расчета цепей синусоидального тока, который принято называть комплексным. Сущность метода состоит в том, что синусоидальные токи, напряжения и ЭДС изображаются комплексными числами, а геометрические операции над векторами заменяются алгебраическими операциями над комплексными числами. Этот метод позволяет рассчитывать цепи синусоидального тока алгебраически аналогично цепям постоянного тока.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

 ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ОБ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЯХ

Электрической цепью называется совокупность устройств и объектов, об­разующих путь для электрического тока, электромагнитные процессы в которых могут быть описаны с помощью понятий об электродвижущей силе, токе и на­пряжении.

В электрической цепи постоянного тока могут действовать как по­стоянные токи, т. е. такие, значение и направление которых в любой момент времени остаются неизменными рис.(а), так и токи, направлениеэ

которых остается постоянным, а значение изменяется во времени произвольно (б) или по какому-либо закону (в) (такие токи нельзя назвать строго постоянными).

Под цепями постоянного тока в современной технике подразуме­вают цепи, в которых ток не меняет своего направления, т. е. поляр­ность источников э. д. с. в которых постоянна.

Электрическая цепь состоит из отдельных устройств или элементов, которые по назначению можно подразделить на три группы. Первая группа — элементы, предназначенные для генерирования (выработки) электроэнергии (источники питания или источники э. д. с.). Вторая группа — элементы, преобразующие электроэнергию в другие виды энергии (механическую, тепловую, световую, химическую и т. д.);эти элементы называются приемниками электрической энергии или электроприемниками. Третья группа — это элементы, предназначенные для передачи электроэнергии от источника питания к электро­приемнику (провода, устройства, обеспечивающие уровень и качество напряжения, и др.).

а) гальванический и аккумуляторный элементы.

б) электромеханический генератор.

в) термоэлектрический генератор (термопара).

г) фотоэлемент.

д) общее обозначение источника э.д.с. постоянного тока.

Источники питания цепи постоянного тока - это галь­ванические элементы, электрические аккумуляторы, электромехани­ческие генераторы, термоэлектрические генераторы, фотоэлементы и др. Все источники питания имеют внутреннее сопротивление RВТ, значение которого невелико по сравнению с сопротивлением других элементов электрической цепи.

Рис. Условные обозначения электроприемников постоянного тока.

а) электродвигатель; б) резистор; в) нагревательный элемент; г) электрическая печь нагрева; д) лампа накаливания.

Электроприемниками постоянного тока являются электродвига­тели, преобразующие электрическую энергию в механическую, на­гревательные и осветительные приборы, электролизные установки и др. Условные обозначения некоторых из них приведены на рис. Все электроприемники характеризуются электрическими параметра­ми, среди которых основные — напряжение и мощность. Для нор­мальной работы электроприемника на его зажимах необходимо под­держивать номинальное напряжение Uном (для приемников постоян­ного тока по ГОСТ 721—77 Uном = 27. 110, 220, 440 В, а также 6, 12, 24, 36 В).

Элементы электрической цепи делятся на активные и пассивные. К активным элементам относятся те, в которых индуцируется э. д. с. (источники э. д. с., электродвигатели, аккумуляторы в процессе за­рядки и т. п.). К пассивным элементам относятся электроприемники и соединительные провода.

Элементы электрической цепи, обладающие электрическим сопро­тивлением R и называемые резисторами, характеризуются так на­зываемой вольт-амперной ха­рактеристикой — зависимостью напряжения на зажимах эле­мента от тока в нем или зави­симостью тока в элементе от напряжения на его зажимах .

Рис. Вольтамперные характеристики элементов электрической цепи:

а – линейный элемент; б – нелинейный элемент.

Сопротивление R, а также проводимость G (величина, об­ратная сопротивлению R) эле­мента — это параметры элект­рической цепи. Если сопротивле­ние R элемента постоянно при любом значении тока в нем и любом значении приложенного к нему напряжения, то вольт-амперная характеристика 

U = RI или I = U/R – прямая линия и такой элемент называется линейным элементом.

В общем случае сопротивление R зависит как от тока, так и от на­пряжения. Одна из причин этого состоит в изменении сопротивления проводника при протекании по нему тока из-за его нагрева. При повы­шении температуры сопротивление проводника

где R0 — сопротивление при температуре окружающей среды; a— температурный коэффициент; t—температура проводника; t0— температура окружающей среды (обычно t0 = 20° С).

Но так как во многих случаях эта зависимость незначительна, элемент считают линейным ( R= const).

Электрическая цепь, электрическое сопротивление участков которой не за­висит от значений и направлений токов и напряжений в цепи, называется ли­нейной электрической цепью. Такая цепь состоит только из линейных элементов, а ее состояние описывается линейными алгебраическими уравнениями.

Если сопротивление элемента цепи существенно зависит от тока или напряжения, то вольт-амперная характеристика носит нелиней­ный характер ,а такой элемент называется нелинейным элементом.

Электрическая цепь, электрическое сопротивление хотя бы одного из участ­ков которой зависит от значений или от направлений токов и напряжений в этом участке цепи, называется нелинейной электрической цепью. Такая цепь содер­жит хотя бы один нелинейный элемент.

Для расчета и анализа работы электрической цепи, состоящей из любого количества различных элементов, удобно эту цепь пред­ставить графически. Графическое изображение электрической цепи, содержащее условные обозначения ее элементов и показывающее со­единения этих элементов, называется схемой электрической цепи. Про­стейшая схема электрической цепи, состоящая из источника э. д. с. Е и резистора с сопротивлением R, изображена на рис

 

Участок электрической цепи. вдоль которого протекает один и тот же ток, называется ветвью. Место соединения ветвей электрической цепи называется узлом. На электрических схемах узел обозначают точкой. Иногда несколько геометрических точек, соединен­ных проводниками, сопротивление которых принимают равным нулю, образуют один узел (рис. узел а). Таким образом, каждая ветвь соединяет два соседних узла электрической схемы. Число ветвей схемы принято обозначать р, а число узлов — q.Электрическая цепь, изо­браженная на схеме, имеет число ветвей р == 5 и число узлов q= 3 (а,b, c).

Любой замкнутый путь, проходящий по нескольким ветвям, на­зывают контуром электрической цепи. Простейшая электрическая цепь имеет одноконтурную схему, сложные электрические цепи—несколько контуров .

Математика примеры решения задач