Sähköpiirien analyysi ja laskenta. P1. DC-sähköpiirin analyysi ja laskenta. Tasavirtapiirien peruslait
Kirjoita alle ryhmän koko numero (esimerkiksi 3ASU-2DB-202), opiskelijan suku- ja etunimi, täydellinen koodi laskentavaihtoehto, esimerkiksi KR6-13 - 13. tehtävävaihtoehdon koodi tutkielma KR6.
Kirjoita arkin alareunaan (keskellä) kaupungin nimi ja kuluva vuosi.
2. Seuraavalla sivulla on "yhteenveto" tehdystä työstä (enintään 2/3 sivusta) Lyhyt kuvaus piirien suunnittelukaaviot, piirikaavioiden analysoinnissa käytetyt menetelmät (lait, säännöt jne.) ja tehtävien tulokset.
Esimerkiksi huomautus suoritettuun ensimmäiseen tehtävään.
"Tehtävässä 1 laskettiin monimutkainen sähköpiiri tasavirta kahdella jännitelähteellä ja kuudella haaralla. Piirin ja sen laskennan analysoinnissa käytettiin seuraavia menetelmiä: Kirchhoffin lakien menetelmä, solmujännitteiden menetelmä (kaksi solmua), yleistetty Ohmin laki jaä. Laskentatulosten oikeellisuuden vahvistaa toisen piiripiirin potentiaalikaavion rakentaminen ja tehotasapainoehdon täyttyminen.
Vastaavasti työn 2. ja 3. suoritetusta tehtävästä annetaan huomautus.
3. Kolmannelle sivulle kirjoitetaan opinnäytetyön tehtävän 1 aihe ja sen alle (suluissa) tehtävän lasketun version koodi, esim. KR6.1-13. Alla on piirretty (GOST 2.721-74:n mukaisesti) piirin sähköpiiri ja sen alle on kirjoitettu taulukosta 6.1 lähtötiedot tietyn vaihtoehdon laskemiseksi, esimerkiksi: E 1 = 10V E 2 = 35 V, R 1 = 15 ohmia, R 2 = ... jne.
4. Seuraavaksi suoritetaan kytkentäkaavion vaiheittainen laskenta kunkin vaiheen (vaiheen) vastaavilla otsikoilla, piirtämällä tarvittavat suunnittelukaaviot, joissa on ehdollisesti positiiviset haarojen virtojen ja jännitteiden suunnat, yhtälöiden ja kaavat yleisessä muodossa, jota seuraa kaavoihin sisältyvien fyysisten suureiden numeeristen arvojen korvaaminen ja laskennan välitulosten tietue (etsimään mahdollisia virheitä opettajan laskennassa). Laskentatulokset tulee pyöristää enintään neljään tai viiteen merkitsevään numeroon, jotka ilmaisevat liukulukuja, ovatko ne suuria tai pieniä.
Huomio! Arvoja laskettaessa alkukirjain tiedot piirikaavioiden laskemiseen (EMF:n teholliset arvot E, impedanssiarvot Z haarat) on suositeltavaa pyöristää niiden arvot esimerkiksi kokonaislukuihin Z\u003d 13/3 "4 ohmia.
5. Kaaviot ja kaaviot piirretään graafiselle paperille (tai arkeille, joissa on hieno ruudukko työskenneltäessä PC:llä) GOST:n mukaisesti käyttämällä yhtenäisiä asteikkoja akseleita pitkin ja osoittamalla mitat. Kuvat ja kaaviot tulee numeroida ja kuvata, esimerkiksi kuva. 2.5. Vektorikaavio sähköpiirin jännitteistä ja virroista. Sekä kuvien että kaavojen numerointi on kaikkien kolmen tehtävän päästä päähän!
7. Jokaisesta tehtävästä on suositeltavaa toimittaa raportit opettajalle tarkistettavaksi sidotuille A4-arkeille ja niiden myöhemmille ompeleille ennen työn puolustamista.
8. Laskelmien tulosten ja graafiset rakenteet johtopäätökset tehdään jokaisesta tehtävästä tai raportin lopussa - koko työstä. Päällä viimeinen sivu raporttiin opiskelija laittaa allekirjoituksensa ja työn valmistumispäivämäärän.
Huomio!
1. Huolellisesti suunniteltu työ palautetaan opiskelijoille uusintajulkaisua varten. Lisäksi opettaja palauttaa yksittäisille opiskelijoille tarkistettavia raportteja, joissa on virhemerkinnät arkeissa tai luettelo kommenteista ja suosituksista virheiden korjaamiseksi otsikkosivulla.
2. Kurssityön puolustamisen jälkeen osastolle luovutetaan ryhmien opiskelijoiden perustelut, joiden nimilehdillä on opettajan (kaksi opettajaa) merkintä ja allekirjoitus, jotka on myös merkitty vastaavaan lausuntoon ja opiskelijakirjanpitoon. kahden vuoden varastointiin.
Huom. Taulukkoa 6.1 laadittaessa. Tehtävän 1 vaihtoehdot, Variant 2 -ohjelma, jonka on kehittänyt Assoc. Prof., Ph.D. Rumyantseva R.A. (RGGU, Moskova), ja vaihtoehdot tehtävälle 6.2 ja tehtävälle 6.3. otettu (tekijöiden suostumuksella) teoksista: Antonova O.A., Karelina N.N., Rumyantseva M.N. Sähköpiirien laskenta (ohjeet kurssin "Sähkötekniikka ja elektroniikka" kurssityölle. - M .: MATI, 1997
Harjoitus 1
SÄHKÖPIIRIN ANALYYSI JA LASKENTA
SUORAVIRTA
Taulukossa 6.1 määritellylle vaihtoehdolle:
6.1.1. Kirjoita piirielementtien parametrien arvot ja piirrä GOST:n mukaisesti piirin suunnittelupiiri, jossa on merkitty haarojen virtojen ja jännitteiden ehdollisesti positiiviset suunnat. Yleisen piirikaavion valinta (kuva 1: A, b, V tai G) suoritetaan seuraavasti. Jos opettajan antama vaihtoehto numero WP6:n suorittamiseen opiskelijalle N jaetaan 4:llä ilman jäännöstä (ja vaihtoehdossa 1), niin kuvion 1 kaavio. 1 A; jäännöksellä 1 (ja vaihtoehdossa 2), kuvion 1 kaavio. 1 b; lopulla 2 (ja vaihtoehdossa 3) - kuvion 1 kaavio. 1 V; ja lopuksi, jäljellä olevalla 3:lla, kuvion 1 kaavio. 1 G.
6.1.2. Suorita piirikaavion topologinen analyysi (määritä haarojen, solmujen ja riippumattomien piirien lukumäärä).
6.1.3. Kokoa yhtälöiden lukumäärä, joka tarvitaan piirin laskemiseen Kirchhoffin ensimmäisen ja toisen lain mukaan.
6.1.4. Yksinkertaista piirikaavio korvaamalla piirin passiivinen kolmio vastaavalla tähdellä, laskemalla sen säteiden (haarojen) vastus.
6.1.7. Tarkista alkuperäisen piirin kaikkien kuuden haaran virtojen ja jännitteiden laskenta rakentamalla asteikolla yhden piirin potentiaalikaavio, jonka haaroihin sisältyy vähintään yksi jännitelähde, ja varmistamalla, että tehotasapaino on kunnossa. on tavattu.
6.1.8. Tarkista tehtävän 1 laskennan oikeellisuus (yhdessä opettajan kanssa) vertaamalla saatuja tietoja laitoksen erikoislaboratoriossa (luokassa) tietokoneelle asennetulla Variant-ohjelmalla laskettuihin tietoihin. Lyhyt ohje ohjelman kanssa työskentelyä varten näkyy näytön työkentässä yhdessä ohjelman käyttöliittymän kanssa.
6.1.9. Tee johtopäätökset suoritetun tehtävän tulosten perusteella 1.
Taulukko 6.1
Vaihtoehdot tehtävän 1 tutkielman KR6
| Nro var | E 1, B | E 2, B | E 3, B | E 4, B | E 5, B | E 6, B | R 1 ohm | R 2 ohmia | R 3 ohmia | R 4 ohmia | R 5 ohmia | R 6 ohmia | MEG:n haara | ||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | 16- | 10- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| Taulukko 6.1(jatkoa) | |||||||||||||||
| Nro var | E 1, B | E 2, B | E 3, B | E 4, B | E 5, B | E 6, B | R 1 ohm | R 2 ohmia | R 3 ohmia | R 4 ohmia | R 5 ohmia | R 6 ohmia | MEG:n haara | ||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | 10- | 16- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
Taulukko 6.1(jatkoa)
| var. nro | E 1, B | E 2, B | E 3, B | E 4, B | E 5, B | E 6, B | R 1 ohm | R 2 ohmia | R 3 ohmia | R 4 ohmia | R 5 ohmia | R 6 ohmia | MEG:n haara |
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| Viiva (--) taulukon kentissä tarkoittaa tämän jännitelähteen puuttumista E k piirikaaviossa |
Lähetä hyvä työsi tietokanta on yksinkertainen. Käytä alla olevaa lomaketta
Opiskelijat, jatko-opiskelijat, nuoret tutkijat, jotka käyttävät tietopohjaa opinnoissaan ja työssään, ovat sinulle erittäin kiitollisia.
Isännöi osoitteessa http://www.allbest.ru
Automaatio- ja sähkötekniikan laitos
B3.B.11 Sähkö- ja elektroniikkatekniikka
Metodiset ohjeet käytännön harjoituksiin
tieteenalojen mukaan Harjoittelun suunta
260800 Tuotetekniikka ja catering
Harjoitteluprofiili
Ravintolaliiketoiminnan organisointitekniikka
Valmistuneen kandidaatin pätevyys (tutkinto).
Ufa 2012 USD 378.147:621.3
Kokoonpannut: lehtori Galliamova L.R.
vanhempi opettaja Filippova O.G.
Arvioija: Sähkökoneiden ja sähkölaitteiden osaston johtaja
Teknisten tieteiden tohtori, professori Aipov R.S.
Asiasta vastaa: Automaatio- ja sähkötekniikan osaston johtaja, teknisten tieteiden kandidaatti, apulaisprofessori Galimardanov I.I.
2. Haaroittumattomien sinimuotoisten virtapiirien analyysi
ja vastaavien piiriparametrien määrittäminen. Vektorikaaviot, jännitteiden, vastusten ja tehojen kolmiot
Bibliografinen luettelo
piiri induktiomoottori kolmivaiheinen
1. Lineaaristen tasavirtapiirien analyysi ja laskenta
1.1 Teoreettiset tiedot
Sähköpiiri on joukko sähkölaitteita, jotka luovat polun sähkövirralle, joissa sähkömagneettisia prosesseja kuvataan yhtälöillä ottaen huomioon sähkömotorisen voiman käsitteet, sähkövirta ja sähköjännite.
Sähköpiirin pääelementit (kuva 1.1) ovat sähköenergian lähteitä ja kuluttajia.
Kuva 1.1 Sähköpiirin pääelementit
Tasavirtageneraattoreita ja galvaanisia kennoja käytetään laajasti tasavirtasähkön lähteinä.
Sähköenergian lähteille on tunnusomaista niiden kehittämä EMF E ja sisäinen vastus R0.
Sähköenergian käyttäjiä ovat vastukset, sähkömoottorit, elektrolyysikylvyt, sähkölamput jne. Niissä sähköenergia muunnetaan mekaaniseksi, termiseksi, valoksi jne. Sähköpiirissä suunta, joka osuu yhteen positiiviseen varaukseen vaikuttavan voiman kanssa, eli "-"-lähteestä "+"-virtalähteeseen.
Sähköpiirejä laskettaessa todelliset sähköenergian lähteet korvataan vastaavilla piireillä.
EMF-lähteen vastaava piiri sisältää EMF E ja lähteen sisäisen resistanssin R0, joka on paljon pienempi kuin sähkön kuluttajan resistanssi Rn (Rn >> R0). Usein laskelmissa EMF-lähteen sisäinen vastus rinnastetaan nollaan.
Piiriosalle, joka ei sisällä energialähdettä (esimerkiksi piirille kuvassa 1.2, a), virran I ja jännitteen U12 välinen suhde määräytyy Ohmin lain mukaan piiriosalle:
missä c1 ja c2 ovat ketjun pisteiden 1 ja 2 potentiaalit;
Y R - vastusten summa piiriosassa;
R1 ja R2 - piirin vastusosat.
Kuva 1.2 Kytkentäkaavio piirin osa: a - ei sisällä energialähdettä; b - sisältää energialähteen
Energialähteen sisältävälle piirin osalle (kuva 1.2, b) Ohmin laki kirjoitetaan lausekkeena
jossa E on energialähteen EMF;
R \u003d R1 + R2 - piiriosien vastusten aritmeettinen summa;
R0 on energialähteen sisäinen vastus.
Kaikkien virtatyyppien välinen suhde sähköpiirissä (tehotasapaino) määritetään yhtälöstä:
UR1 = UR2 + URp, (1.3)
jossa UR1 = UEI on energialähteiden tehojen algebrallinen summa;
UR2 - kuluttajan kapasiteettien algebrallinen summa (nettoteho) (Р2 = UI);
URp \u003d UI2R0 on kokonaisteho, joka johtuu lähderesistanssien häviöistä.
Vastukset, kuten myös muiden sähkölaitteiden vastukset, kuluttavat sähköenergiaa. Tehotase määräytyy energian säilymisen lain mukaan, kun taas missä tahansa suljetussa sähköpiirissä energialähteiden tehojen algebrallinen summa on yhtä suuri kuin sähköenergian kuluttajien kuluttamien tehojen algebrallinen summa.
Kerroin hyödyllistä toimintaa asetus määräytyy suhteen mukaan
Haaroittamattomia ja haarautuneita lineaarisia tasavirtapiirejä laskettaessa voidaan käyttää erilaisia menetelmiä, joiden valinta riippuu sähköpiirin tyypistä.
Monimutkaisia sähköpiirejä laskettaessa on monissa tapauksissa suositeltavaa yksinkertaistaa niitä taittamalla, korvaamalla piirin yksittäiset osat sarja-, rinnakkais- ja sekavastusliitännöillä yhdellä ekvivalentilla resistanssilla käyttämällä sähköpiirien ekvivalenttimuunnosmenetelmää (transfiguraatiomenetelmä).
1.1.1 Vastaavien muunnosten menetelmä
Sähköpiiri kanssa sarjaliitäntä resistanssi (kuva 1.3, a) korvataan piirillä, jolla on yksi ekvivalentti resistanssi Rek (Kuva 1.3, b), joka on yhtä suuri kuin kaikkien piirien vastusten summa:
Rek = R1 + R2 +…+ Rn = , (1.5)
jossa R1, R2 ... Rn ovat piirin yksittäisten osien resistanssit.
Kuva 1.3 Sähköpiiri vastusten sarjakytkennällä
Tässä tapauksessa virta I sähköpiirissä pysyy muuttumattomana, kaikki vastukset kulkevat samalla virralla. Jännitteet (jännitehäviöt) vastuksilla, kun ne on kytketty sarjaan, jakautuvat suhteessa yksittäisten osien resistanssiin:
U1/R1 = U2/R2 = … = Un/Rn.
Resistanssien rinnakkaiskytkennällä kaikki vastukset ovat saman jännitteen U alla (kuva 1.4). Rinnakkaisliitetyistä vastuksista koostuva sähköpiiri on suositeltavaa korvata piirillä, jonka resistanssi on ekvivalentti, joka määritetään lausekkeesta
missä on arvojen summa, joka on käänteinen sähköpiirin rinnakkaisten haarojen osien vastusten kanssa;
Rj - piirin rinnakkaisosan vastus;
n on piirin rinnakkaisten haarojen lukumäärä.
Kuva 1.4 Sähköpiiri vastusten rinnakkaiskytkennällä
Samanlaisista rinnankytketyistä vastuksista koostuvan piiriosan ekvivalenttiresistanssi on Rek = Rj / n. Kun kaksi vastusta R1 ja R2 on kytketty rinnan, vastaava vastus määritellään seuraavasti
ja virrat jakautuvat käänteisesti näiden vastusten kanssa, kun
U = R111 = R2I2 = ... = RnIn.
Resistanssien sekakytkennällä, ts. jos sähköpiirissä on osia, joissa on sarja- ja rinnakkaiskytkentä, piirin ekvivalenttiresistanssi määritetään lausekkeen mukaisesti
Monissa tapauksissa on myös järkevää muuntaa kolmiolla (kuva 1.5) yhdistetyt vastukset vastaavaksi tähdeksi (kuva 1.5).
Kuva 1.5 Sähköpiiri kolmio- ja tähtiliitännällä
Tässä tapauksessa vastaavan tähden säteiden vastus määritetään kaavoilla:
R1 = ; R2 = ; R3 = ,
jossa R1, R2, R3 ovat vastaavan vastustahden säteiden resistanssit;
R12, R23, R31 ovat vastaavan vastuskolmion sivujen resistanssit. Kun vastustähti korvataan vastaavalla vastuskolmiolla, sen vastus lasketaan kaavoilla:
R31 = R3 + R1 + R3R1/R2; R12 = R1 + R2 + R1R2/R3; R23 = R2 + R3 + R2R3/R1.
1.1.2 Kirchhoffin lakien soveltamistapa
Missä tahansa sähköpiirissä, Kirchhoffin ensimmäisen lain mukaisesti, solmuun suunnattujen virtojen algebrallinen summa on nolla:
missä Ik on k:nnen haaran virta.
Kirchhoffin toisen lain mukaisesti virtalähteiden EMF:n algebrallinen summa missä tahansa sähköpiirin suljetussa piirissä on yhtä suuri kuin tämän piirin elementtien jännitepudotuksen algebrallinen summa:
Laskettaessa sähköpiirejä soveltaen Kirchhoffin lakeja, valitaan haarojen ehdolliset positiiviset virtojen suunnat, sitten valitaan suljetut piirit ja asetetaan piirien ohituksen positiivinen suunta. Samanaikaisesti laskennan helpottamiseksi on suositeltavaa valita sama suunta kaikille piireille (esimerkiksi myötäpäivään).
Riippumattomien yhtälöiden saamiseksi on välttämätöntä, että jokainen uusi ääriviiva sisältää vähintään yhden uuden haaran (B), joka ei sisälly edellisiin ääriviivoihin.
Ensimmäisen Kirchhoffin lain mukaan laadittujen yhtälöiden lukumääräksi otetaan yksi pienempi kuin piirissä olevien solmujen lukumäärä: NI = Ny - 1. Tässä tapauksessa solmuun suunnatut virrat otetaan ehdollisesti positiivisiksi, ja solmusta ohjatut ovat negatiivisia.
Jäljellä oleva yhtälöiden lukumäärä NII = NВ - Nu + 1 on koottu toisen Kirchhoffin lain mukaan, jossa NВ on haarojen lukumäärä.
Kun laaditaan yhtälöitä toisen Kirchhoffin lain mukaan, lähteiden EMF:t oletetaan olevan positiivisia, jos niiden suunnat ovat samat kuin valitun piirin ohitussuunnan, riippumatta niissä olevan virran suunnasta. Jos ne eivät täsmää, ne merkitään "-"-merkillä. Jännite putoaa haaroissa, joissa virran positiivinen suunta on sama kuin ohituksen suunta, riippumatta EMF:n suunnasta näissä haaroissa - "+" -merkillä. Jos ohituksen suunta ei täsmää, jännitehäviöt kirjataan "-"-merkillä.
Tuloksena olevan N yhtälöjärjestelmän ratkaisemisen tuloksena löydetään määritettyjen suureiden todelliset arvot ottaen huomioon niiden etumerkki. Samalla suureilla, joilla on negatiivinen etumerkki, on itse asiassa päinvastainen suunta kuin perinteisesti hyväksytty. Positiivisen etumerkin omaavien suureiden suunnat ovat yhteneväiset tavanomaisesti hyväksytyn suunnan kanssa.
1.2 Käytännön oppitunnilla ratkaistavia tehtäviä
Määritä tasavirtapiirin virta (Kuva 1.5, a). Virtalähteen EMF: E1 = 40 V, E2 = 20 V, sisäiset resistanssit: R01 = 3 ohmia, R02 = 2 ohmia, piirien pisteiden 1 ja 2 potentiaalit: ts1 = 80 V, ts2 = 60 V, resistanssit vastukset R1 = 10 ohmia, R2 = 10 ohmia.
Vastaus: I \u003d 1,6 A.
Kuva 1.5 DC-sähköpiiri
Määritä tasavirtapiirin syöttöjännite U (kuva 1.5, b) sekä kuormitusvastus Rn, jos kuormitusnapojen jännite Un = 100 V, virtapiirissä I = 10 A, resistanssi jokainen piirin johto Rp = 0,6 Ohm .
Vastaus: U = 112 V; Rn = 10 ohmia.
Määritä sähköpiirille (kuva 1.1) virta I, jännite kuluttajan liittimissä U, virtalähteen P1 teho, ulkoisen piirin teho P2, asennuksen hyötysuhde, jos tehon EMF lähde E = 10 V, sen sisäinen resistanssi R0 = 1 ohm, kuormitusvastus Rн = 4 ohm. Ohita syöttöjohtojen vastus.
Vastaus: I \u003d 2 A; U = 8 V; P1 = 20 W; P2 = 16 W; h = 80 %.
Määritä kokonaisresistanssi R0 ja virtojen jakautuminen tasavirtapiirissä (kuva 1.6). Vastukset: R1 = R2 = 1 ohm, R3 = 6 ohm, R4 = R5 = 1 ohm, R6 = R7 = 6 ohm, R8 = 10 ohm, R9 = 5 ohm, R10 = 10 ohm. Virtalähdejännite U = 120 V.
Kuva 1.6 Tehtävän 1.2.4 sähkökytkentäkaavio
DC-sähköpiirille (kuva 1.7) määritetään vastaava resistanssi Rek ja kokonaisvirta I piirissä sekä jännitehäviö ДU vastusten R1, R2, R8 yli. Vastukset: R1 = 5 ohmia, R2 = 4 ohmia, R3 = 20 ohmia, R4 = 30 ohmia, R5 = 50 ohmia, R6 = 10 ohmia, R7 = 5 ohmia, R8 = 1,8 ohmia. Virtalähteen EMF E = 50 V, jätä huomioimatta lähteen sisäinen vastus.
Kuva 1.7 Tehtävän 1.2.5 sähkökytkentäkaavio
Muunna tehtävän 1.2.5 ehdoilla tähtikytkentä R3, R5, R6 ekvivalentiksi kolmioksi ja laske sen sivujen resistanssit.
Kuvassa 1.8 on esitetty siltapiiri vastusten kytkemiseen tasavirtapiirissä, jonka syöttöjännite on U = 120 V. Määritä virran I5 suuruus ja suunta sillan lävistäjässä, jos vastusten resistanssit ovat: R1 = 25 ohmia, R2 = 5 ohmia, R3 = 20 ohmia, R4 = 10 ohmia, R5 = 5 ohmia.
Kuva 1.8 Vastussiltaliitäntä
DC-sähköpiirille (kuva 1.9) määritä haarojen virrat I1 - I3 Kirchhoffin lakien avulla. EMF E1 = 1,8 V, E2 = 1,2 V; vastusten resistanssit: R1 = 0,2 ohm, R2 = 0,3 ohm, R3 = 0,8 ohm, R01 = 0,6 ohm, R02 = 0,4 ohm.
Kuva 1.9 Tehtävän 1.2.8 sähkökytkentäkaavio
Määritä Kirchhoffin lakien avulla virrat I1 - I3 kuvan 1.10 sähköpiirin haaroissa, a. Virtalähteiden EMF: E1 = 100 V, E2 = 110 V; vastusten resistanssit: R1 = 35 ohmia, R2 = 10 ohmia, R3 = 16 ohmia.
Tasavirtapiirissä (Kuva 1.10, b) ampeerimittarin PA1 lukema: I5 = 5 A. Määritä I1 I4 -piirin kaikkien haarojen virrat Kirchhoffin lakien avulla. Vastukset: R1 = 1 ohm, R2 = 10 ohm, R3 = 10 ohm, R4 = 4 ohm, R5 = 3 ohm, R6 = 1 ohm, R7 = 1 ohm, R8 = 6 ohm, R9 = 7 ohm; EMF E1 = 162 V, E2 = 50 V, E3 = 30 V.
Kuva 1.10 Tasavirtapiirit: a - tehtävään 1.2.9; b - tehtävään 1.2.10
Kuvassa 1.11 a esitetyssä tasavirtapiirissä määritä haarojen virrat I1 I5 silmukkavirtamenetelmällä; jännite U12 ja U34 piirin pisteiden 1-2 ja 3-4 välillä. Kirjoita tehotasapainon yhtälö. Teholähteen EMF E = 30 V, virtalähteen virta J = 20 mA, vastusten resistanssit R1 = 1 kOhm, R2 = R3 = R4 = 2 kOhm, R5 = 3 kOhm.
Kuvassa 1.11 b esitetyssä tasavirtapiirissä määritä haarojen virrat silmukkavirtamenetelmällä. Virtalähteiden EMF E 1 = 130 V, E2 = 40 V, E3 = 100 V; vastus R1 = 1 ohm, R2 = 4,5 ohm, R3 = 2 ohm, R4 = 4 ohm, R5 = 10 ohm, R6 = 5 ohm, R02 = 0,5 ohm, R01 = R03 = 0 ohm.
Kuva 1.11 Tasavirtapiirit: a - tehtävään 1.2.11; b - tehtävään 1.2.12
2. Haaroittumattomien sinimuotoisten virtapiirien analyysi ja ekvivalenttipiirien parametrien määrittäminen. Vektorikaaviot, jännitteiden, vastusten ja tehojen kolmiot
2.1 Teoreettiset tiedot
Sinimuotoisen virran, jolla on aktiivinen resistanssi R (taulukko 2.1), sähköpiirissä sinimuotoisen jännitteen u = Umsinsht vaikutuksesta esiintyy sinimuotoista virtaa i = Imsinsht, joka on vaiheissa jännitteen kanssa, koska jännitteen alkuvaiheet ovat jännite U ja virta I ovat nolla (shu = 0, shi = 0). Tässä tapauksessa jännitteen ja virran välinen vaihesiirtokulma u = shu - sii = 0, mikä osoittaa, että tässä piirissä jännitteen ja virran muutoksen riippuvuudet ovat lineaarisessa kaaviossa ajallisesti yhtenevät.
Piirin impedanssi lasketaan Ohmin lain avulla:
Sinimuotoisen virran sähköpiirissä, joka sisältää kelan, jonka induktanssi on L (taulukko 2.1), sinimuotoisen jännitteen u \u003d Um sin (sht + /2) vaikutuksesta syntyy sinimuotoinen virta i \u003d Imsinsht, joka jää vaiheeseen jännitteestä kulman verran /2.
Tässä tapauksessa jännitteen alkuvaihe shu = /2 ja virran alkuvaihe shi = 0. Jännitteen ja virran välinen vaihesiirtokulma q = (shu - shi) = /2.
Sinimuotoisen virran sähköpiirissä, jossa on kondensaattori, jonka kapasitanssi on C (taulukko 2.1), syntyy jännitteen u = Umsin(sht - /2) vaikutuksesta sinivirta i = Imsinsht, joka johtaa kondensaattorin jännitteen. kulmalla /2.
Virran alkuvaihekulma shi = 0 ja jännite shu = - /2. Jännitteen U ja virran I välinen vaihekulma q = (wu - wi) = - /2.
Sähköpiirissä, jossa on sarjakytkennä aktiivinen vastus R ja induktori L, virta jää jännitteestä kulman q > 0 jälkeen. Tässä tapauksessa piirin kokonaisresistanssi:
Piirin johtavuus
missä G \u003d R / Z2 - piirin aktiivinen johtavuus;
BL = XL/Z2 - reaktiivinen induktiivinen johtuminen ketjut.
Jännitteen ja virran välinen vaihekulma:
c \u003d arctg XL / R \u003d arctg BL / G. (2.4)
Vastaavasti voit saada vastaavat laskentakaavat sinimuotoisen virran sähköpiireille eri elementtien R, L ja C yhdistelmällä, jotka on annettu taulukossa 2.1.
Virtapiiri aktiivisella, induktiivisella ja kapasitiivisella resistanssilla (R, L ja C):
jossa P = I2R - pätöteho,
QL = I2XL - loistehon induktiivinen komponentti,
QС = I2XС - loistehon kapasitiivinen komponentti.
Sinimuotoisen virran haaroittamattomassa sähköpiirissä, jossa on induktanssi L, kapasitanssi C ja aktiivinen vastus, voi tietyissä olosuhteissa esiintyä jänniteresonanssia (sähköpiirin erityinen tila, jossa sen reaktiivinen induktiivinen vastus XL osoittautuu yhtä suureksi kuin reaktiivinen piirin kapasitiivinen vastus XC). Jänniteresonanssi siis syntyy, kun piirin reaktiiviset resistanssit ovat yhtä suuret, ts. XL = XC.
Piirin vastus resonanssilla Z = R, ts. piirin impedanssilla jänniteresonanssilla on minimiarvo, joka on yhtä suuri kuin piirin aktiivinen vastus.
Jännitteen ja virran välinen vaihekulma jänniteresonanssissa
c \u003d shu - shi \u003d arctg \u003d 0,
virta ja jännite ovat samassa vaiheessa. Piirin tehokertoimella on maksimiarvo: cos c \u003d R / Z \u003d 1 ja virtapiirissä saa myös maksimiarvon I \u003d U / Z \u003d U / R.
Piirin loisteho jänniteresonanssissa:
Q \u003d QL - QC \u003d I2XL - I2XC \u003d 0.
Piirin aktiivinen teho resonanssilla saa suurimman arvon, joka on yhtä suuri kuin kokonaisteho: P \u003d UI cos c \u003d S.
Kun rakennetaan vektorikaaviota sähköpiirille, jossa on sarjakytkennät vastusten, virta on alkuperäinen, koska tässä tapauksessa virta-arvo piirin kaikissa osissa on sama.
Virta piirretään sopivalla asteikolla (mi \u003d n A / cm), sitten suhteessa virtaan hyväksytyllä asteikolla (mu \u003d n V / cm) jännitehäviöt ДU piirretään vastaaville vastuksille niiden sijainnin järjestys piirissä ja jännite (kuva 2.1).
Kuva 2.1 Vektorikaavion rakentaminen
2.2 Esimerkki tyypillisen ongelman ratkaisemisesta
Määritä vaihtovirtapiirin laitteiden lukemat (kuva 2.2). Syöttöjännite U = 100 V, aktiivi- ja loisvastus ovat R = 3 ohmia, XL = 4 ohmia, XC = 8 ohmia. Rakenna vektorikaavio virrasta ja jännitteestä.
Kuva 2.2 AC-piiri
Sähköpiirin impedanssi:
Kelan impedanssi:
Ampeerimittarin lukema PA1 (virtapiirissä):
Iso-Britannia \u003d I? Zk \u003d 20? 5 = 100 V.
UC \u003d I? XC \u003d 20? 8 = 160 V.
PW1 wattimittarin lukema:
P \u003d I2? R = 202? 3 = 1200 W = 1,2 kW.
Vektorikaavio on esitetty kuvassa 2.3.
Kuva 2.3 Vektorikaavio
2.3 Käytännön oppitunnilla ratkaistavia tehtäviä
Yksivaiheiselle haaroittamattomalle vaihtovirtapiirille määritä jännitehäviö UL induktiivisen reaktanssin XL yli, piiriin syötetty jännite U, aktiivinen P, loisteho Q ja näennäisteho S sekä piirin tehokerroin cos, jos aktiivinen ja reaktanssi R = XL = 3 Ω, ja jännitehäviö aktiivisen elementin yli on UR = 60 V.
Vastaus: UL=60V; U = 84,8 V; P = 1,2 kW;
Q = 1,2 kvar; S = 1,697 kVA; cos = 0,71.
Vaihtovirtaverkkoon on kytketty sarjaan käämi, jonka aktiivinen resistanssi R = 10 ohm ja induktanssi L = 133 mH, sekä kondensaattori, jonka kapasitanssi on C = 159 μF. Määritä virta I piirissä ja jännite kelassa UК ja kondensaattorissa UC syöttöjännitteellä U = 120 V, muodosta vektorikaavio virroista ja jännitteistä.
Vastaus: I \u003d 5A; UK = 215 V; UC = 100 V...
Määritä virta haarautumattomassa AC-piirissä, joka sisältää aktiiviset ja reaktiiviset vastukset: R = 1 ohm; XC = 5 ohmia; XL = 80 Ohm, sekä taajuus f0, jolla jänniteresonanssi esiintyy, virta I0, kondensaattorin jännite UC ja induktanssi UL resonanssissa, jos syöttöjännite on U = 300 V taajuudella f = 50 Hz.
Vastaus: I \u003d 3,4 A; f0 = 12,5 Hz; I0 = 300 A; UC = UL = 6000 V.
Laske, millä kondensaattorin kapasitanssilla kuvan 2.2 piirissä on jänniteresonanssi, jos R \u003d 30 ohm; XL = 40 ohmia.
Vastaus: C \u003d 78 mikrofaradia.
3. Kolmivaiheisten piirien laskeminen erilaisilla vastaanottimien kytkentämenetelmillä. Tasapainotettujen ja epäsymmetristen käyttötilojen piirianalyysi
3.1 Teoreettiset tiedot
Sähköpiirien kolmivaiheinen virransyöttöjärjestelmä on kolmen sinimuotoisen EMF:n tai jännitteen yhdistelmä, jotka ovat taajuudeltaan ja amplitudiltaan identtisiä ja jotka on siirretty toisiinsa nähden 2/3 kulmassa, ts. 120є (kuva 3.1).
Kuva 3.1 Vektorikaavio
Symmetrisissä virtalähteissä EMF-arvot ovat samat. Lähteen sisäistä vastusta huomioimatta on mahdollista ottaa lähteen vastaava EMF, joka vastaa sen liittimiin vaikuttavia jännitteitä EA = UA, EB = UB, EC = UC.
Sähköpiiriä, jossa kolmivaiheinen EMF- tai jännittejärjestelmä toimii, kutsutaan kolmivaiheiseksi piiriksi. Olla olemassa eri tavoilla kolmivaiheisten teholähteiden ja kolmivaiheisten sähkönkuluttajien vaiheiden liittäminen. Yleisimmät ovat tähti- ja kolmioliitännät.
Kun kolmivaiheisen tehonkuluttajan vaiheet kytketään "tähdellä" (kuva 3.2), vaihekäämien x, y ja z päät yhdistetään yhteiseksi nollapisteeksi N ja vaiheiden A, B alkupisteet, C on kytketty vastaaviin lineaarijohtimiin.
Kuva 3.2 Kaavio vastaanottimen "tähti" vaiheiden käämien kytkentään
Kuluttajan vaiheiden alkujen ja päiden välillä vaikuttavat jännitteet UА, UВ, UС ovat sen vaihejännitteitä. Kuluttajan vaiheiden alkujen välissä vaikuttavat jännitteet UAB, UBC, UCA ovat lineaarisia jännitteitä (kuva 3.2). Lineaarivirrat Il syöttölinjoissa (IA, IB, IC) ovat myös vaihevirtoja Iph, jotka kulkevat kuluttajan vaiheiden läpi. Siksi symmetrisen kolmivaiheisen järjestelmän läsnä ollessa, kun kuluttajan vaiheet on yhdistetty "tähdellä", seuraavat suhteet ovat voimassa:
Il \u003d Jos, (3.1)
Ul \u003d Uf. (3.2)
Symmetrisellä kuormalla (ZA = ZB = ZC = Zf) ja vaiheliitännällä "tähdellä" varustetun sähkön kuluttajan aktiivinen P-, lois-Q- ja kokonais-S-teho määritetään vastaavien vaihetehojen summana.
P \u003d RA + RV + RS \u003d 3 Rf;
Rf \u003d Uf If cos tsf;
P \u003d 3Uf Iph cos cif \u003d 3 RfUl Il cos cif;
Q \u003d QA + QB + QC \u003d 3 Qf;
Q \u003d 3Uf If sin tsf \u003d 3 HfUl Il sin tsf;
Kytkentä, jossa sähkön kuluttajan vaiheen myöhemmän käämin alku on kytketty edellisen vaiheen loppuun (tässä tapauksessa kaikkien vaiheiden alku on kytketty vastaaviin lineaarisiin johtoihin), kutsutaan "kolmio".
Kun kytketään "kolmioon" (kuva 3.3), vaihejännitteet ovat yhtä suuret kuin lineaariset jännitteet
Ul \u003d Uf. (3.3)
Kuva 3.3 Kaavio vastaanottimen vaiheiden käämien kytkemisestä "kolmioon"
Symmetrisellä tehojärjestelmällä
UAB \u003d UBC \u003d USA \u003d Uf \u003d Ul.
Lineaaristen ja vaihevirtojen välinen suhde, kun kuluttaja kytketään "kolmioon" ja symmetriseen kuormaan
Il \u003d Iph. (3.4)
Symmetrisellä sähkönkuluttajalla, jolla on vaiheiden "kolmio", kuluttajan yksittäisten vaiheiden S-, aktiiviset P- ja loistehot määräytyvät kaavoilla, jotka on saatu vaiheiden yhdistämiseksi "tähdellä".
Kolme ryhmää valaistuslamppuja, joiden teho on P \u003d 100 W, kunkin nimellisjännitteellä Unom \u003d 220 V, on kytketty "tähti"-kaavion mukaisesti nollajohdolla (kuva 3.4, a). Samanaikaisesti nA = 6 lamppua on kytketty rinnan vaiheeseen A, nB = 4 lamppua vaiheessa B ja 2 lamppua vaiheessa C - nС = 2 lamppua. Virtalähteen lineaarinen symmetrinen jännite Ul = 380 V. Määritä vaiheresistanssit Zf ja vaihevirrat Jos sähkön kuluttajasta, tee vektorikaavio virroista ja jännitteistä, määritä nollajohtimessa oleva virta IN.
Kuva 3.4 Kolmivaiheinen sähköjärjestelmä: a - tähtikytkentäkaavio; b - vektorikaavio
Kulutusvaiheiden aktiiviset vastukset:
RB = = 120 ohmia;
RC \u003d \u003d 242 ohmia,
tässä Uf = = 220 V.
Vaihevirrat:
IB \u003d \u003d 1,82 A;
Nollajohdon virta määritetään graafisesti. Kuva 3.4, b) esittää jännitteiden ja virtojen vektorikaaviota, josta löydämme nollajohdon virran:
3.3 Käytännön oppitunnilla ratkaistavia tehtäviä
Kolmivaiheinen symmetrinen sähköenergian kuluttaja, jonka vaiheresistanssi on ZA \u003d ZB \u003d ZC \u003d Zph \u003d R \u003d 10 ohmia, on kytketty "tähdellä" ja sisällytetty kolmivaiheiseen verkkoon symmetrisellä jännitteellä Ul \ u003d 220 V (Kuva 3.5, a). Määritä ampeerimittarin lukema, kun johto B on katkennut, ja kolmivaiheisen symmetrisen kuluttajan kokonaisteho. Muodosta vektorikaavio jännitteistä ja virroista symmetrisellä kuormalla ja katkolla lineaarijohtimessa B.
Vastaus: IA \u003d 12,7 A; P = 4839 W.
Kolmivaiheinen sähköenergian kuluttaja, jonka aktiivinen ja reaktiivinen vaihevastus: R1 = 10 ohm, R2 = R3 = 5 ohm ja XL = XC = 5 ohm, yhdistetty kolmiolla (kuva 3.5, b) ja sisältyy kolmioon. vaiheverkko lineaarisella jännitteellä Ul = 100 V symmetrisellä syötöllä. Määritä ampeerimittarin lukema, kun lineaarijohto C on katkennut; määrittää kunkin vaiheen ja koko sähköpiirin vaihe- ja lineaarivirrat sekä pätö-, lois- ja näennäistehot. Rakenna vektorikaavio virroista ja jännitteistä.
Vastaus: IA \u003d 20 A (katkovaiheessa); IAB \u003d 10 A, IBC \u003d ISA \u003d 14,2 A;
IA = 24 A, IB = 15 A, IC = 24 A; РАВ = 10 kW, РВС = РСА = 1 kW, Р = 3 kW;
QAB = 0 VAr, QBC = - 1 kVAr, QCA = 1 kVAr, Q = 0;
SAB = 1 kVA, SBC = SCA = 1,42 kVA, S = 4,85 kVA.
Kuva 3.5 Sähkökytkentäkaavio: a - tehtävään 3.3.1; b - tehtävään 3.3.2
Kolmivaiheisen symmetrisen sähköenergian kuluttajan sähköpiirissä, joka on kytketty "kolmiolla", linjaan A IA \u003d Il \u003d 22 A kytketyn ampeerimittarin lukema, vastusten resistanssi RAB \u003d RBC \ u003d RCA \u003d 6 ohmia, kondensaattorit XAB \u003d HVS \u003d XSA \u003d 8 ohmia. Määritä verkkojännite, pätö-, lois- ja näennäisteho. Rakenna vektorikaavio.
Vastaus: Ul \u003d 127 V, P \u003d 2,9 kW, Q = 3,88 kvar, S = 4,85 kVA.
Kolmivaiheiseen symmetriseen verkkoon sisältyy sähkönkuluttaja, joka on kytketty "tähdellä" aktiivisella ja reaktiivisella (induktiivisella) vaiheresistanssilla: RA = RB = RC = Rf = 30 ohm, XA = XB = XC = Xf = 4 ohm lineaarisella jännitteellä Ul = 220 V Määritä vaihe- ja lineaarivirrat sekä kuluttajan pätöteho. Rakenna jännitteiden ja virtojen vektorikaavio.
Vastaus: Jos \u003d Il \u003d 4,2 A; P = 1,6 kW.
Määritä tehtävän 4.3.1 ehtoa varten vaihejännitteet ja -virrat, kuluttajan pätöteho Pk vaiheen B oikosulun aikana, muodosta vektorikaavio tätä tapausta varten.
4. Induktiomoottorin mekaanisen ominaiskäyrän laskeminen
4.1 Teoreettiset tiedot
Asynkroninen kone on sähkökone, jossa pyörivä magneettikenttä virittyy toiminnan aikana, mutta roottori pyörii asynkronisesti, eli kulmanopeudella, joka eroaa kentän kulmanopeudesta.
Kolmivaiheinen asynkroninen kone koostuu kahdesta pääosasta: kiinteästä staattorista ja pyörivästä roottorista.
Kuten mikä tahansa sähkökone, asynkroninen kone voi toimia moottorina tai generaattorina.
Asynkroniset koneet eroavat pääasiassa roottorin rakenteesta. Roottori koostuu teräsakselista, magneettisydämestä, joka on koottu sähköteräslevyistä, joissa on meistetut urit. Roottorin käämitys voi olla oikosulku tai vaihe.
Yleisimpiä ovat asynkroniset moottorit, joissa on oravahäkkiroottori. Ne ovat suunnittelultaan yksinkertaisimpia, helppokäyttöisiä ja taloudellisia.
Asynkroniset moottorit ovat tärkeimpiä sähköenergian muuntajia mekaaniseksi energiaksi ja muodostavat perustan useimpien ihmistoiminnan kaikilla osa-alueilla käytettäville mekanismeille. Asynkronisten moottoreiden toiminnalla ei ole kielteisiä ympäristövaikutuksia. Näiden koneiden viemä tila on pieni.
PH-moottorin nimellisteho on mekaaninen teho akselille siinä käyttötilassa, johon valmistaja on sen tarkoittanut. GOST 12139:ssä on määritetty joukko nimellistehoja.
Synkroninen nopeus nc on asetettu GOST 10683-73:lla ja verkkotaajuudella 50 Hz on seuraavat arvot: 500, 600, 750, 1000, 1500 ja 3000 rpm.
Induktiomoottorin energiatehokkuusindikaattorit ovat:
Hyötysuhdekerroin (hyötysuhde h), joka edustaa akselin hyötytehon suhdetta moottorin verkosta kuluttamaan pätötehoon
Tehokerroin cosц, joka edustaa kulutetun pätötehon suhdetta verkosta kulutettuun kokonaistehoon;
Luisto kuvaa moottorin nimellisen n1- ja synkronisen nc-nopeuden välistä eroa
Tehokkuus-, kustannus- ja luistoarvot riippuvat koneen kuormituksesta ja ne on annettu luetteloissa. Mekaaninen ominaisuus edustaa moottorin vääntömomentin riippuvuutta sen pyörimisnopeudesta syöttöverkon vakiojännitteellä ja taajuudella. Käynnistysominaisuuksia kuvaavat käynnistysmomentin, suurimman (kriittisen) vääntömomentin, käynnistysvirran tai niiden moninkertaisuuden arvot. Nimellisvirta voidaan määrittää moottorin nimellistehokaavasta
Käynnistysvirta määräytyy käynnistysvirtakertoimen luettelotietojen mukaan.
Moottorin nimellisvääntömomentti määräytyy kaavan mukaan
Roottorin nimellisnopeus pN määritetään kaavalla
Käynnistysmomentti määräytyy luettelotiedoista.
Suurin vääntömomentti määräytyy luettelotiedoista.
Moottorin verkosta käyttämä teho nimelliskuormalla on suurempi kuin nimellisteho moottorin häviöiden määrällä, joka otetaan huomioon hyötysuhteessa.
Moottorin kokonaistehohäviö nimelliskuormituksella
Induktiomoottorin mekaaninen ominaisuus lasketaan kaavalla
missä sKP on kriittinen luisto, jossa moottori kehittää suurimman (kriittisen) momentin MMAX;
s - nykyinen liukuma (ota 8-10 arvoa välillä 0 - 1, mukaan lukien sKP ja sН).
Akselin pyörimisnopeus määräytyy luiston perusteella
5. Sähköiset mittaukset ja instrumentit
5.1 Tausta
Sähkömittauskohteita ovat kaikki sähköiset ja magneettiset suureet: virta, jännite, teho, energia, magneettivuo jne. Sähköisiä mittalaitteita käytetään laajalti myös ei-sähköisten suureiden (lämpötila, paine jne.) mittaamiseen. Suoraan arviointiin ja vertailuun on olemassa sähköiset mittauslaitteet. Mittareiden vaa'oilla on merkitty virran tyyppi, laitteen järjestelmä, sen nimi, asteikon työasento, tarkkuusluokka ja testieristysjännite.
Toimintaperiaatteen mukaan erotetaan magnetosähköiset, sähkömagneettiset, sähködynaamiset, ferrodynaamiset sekä lämpö-, induktio-, sähkökemialliset ja muut sähköiset mittauslaitteet. Myös sähkömittauksia voidaan tehdä digitaalisilla mittauslaitteilla. Digitaaliset mittauslaitteet (DMC) ovat monialueisia universaaleja laitteita, jotka on suunniteltu mittaamaan erilaisia sähkösuureita: AC- ja DC-virtaa ja -jännitettä, kapasitanssia, induktanssia, signaalin ajoitusparametreja (taajuus, jakso, pulssin kesto) ja aaltomuodon rekisteröintiä, sen spektriä jne. .
Digitaalisissa mittalaitteissa syötetty mitattu analoginen (jatkuva) arvo muunnetaan automaattisesti vastaavaksi diskreetiksi arvoksi, jonka jälkeen mittaustulos esitetään digitaalisessa muodossa.
Toiminta- ja suunnitteluperiaatteen mukaan digitaaliset instrumentit jaetaan sähkömekaanisiin ja elektronisiin.Sähkömekaaniset instrumentit ovat korkean tarkkuuden, mutta alhaisen mittausnopeuden. Elektroniset laitteet käyttävät nykyaikaista elektroniikkapohjaa.
Yksi sähköisten mittauslaitteiden tärkeimmistä ominaisuuksista on tarkkuus. Sähkösuureiden mittaustulokset poikkeavat väistämättä niiden todellisesta arvosta asianmukaisten virheiden (satunnainen, systemaattinen, miss) vuoksi.
Numeerisen ilmaisun menetelmästä riippuen erotetaan absoluuttiset ja suhteelliset virheet, jotka on myös annettu osoittavien instrumenttien osalta.
Mittalaitteen absoluuttinen virhe on mitatun AI:n ja mitatun suuren todellisten AD-arvojen välinen ero:
KYLLÄ = Ai - Helvetti. (4.1)
Absoluuttinen virhe ei anna käsitystä mittaustarkkuudesta, joka arvioidaan suhteellisella mittausvirheellä, joka on absoluuttisen mittausvirheen suhde mitatun suuren todelliseen arvoon, ilmaistuna murto-osina tai prosentteina sen todellisesta arvosta. arvo
Itse osoittavien mittauslaitteiden tarkkuuden arvioimiseksi käytetään vähennettyä virhettä, ts. prosentteina ilmaistuna lukeman YES absoluuttisen virheen suhde nimellisarvoon Anom, joka vastaa laitteen suurinta lukemaa:
Sähköiset mittauslaitteet on jaettu kahdeksaan tarkkuusluokkaan: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4 merkitty vaa'alla. Instrumenttien tarkkuusluokat määräytyvät annetun virheen mukaan.
Riittävän suuria virtoja mitattaessa, kun mittauslaitetta ei ole suunniteltu tällaisille virroille, kytketään rinnan laitepiirin kanssa shuntit, jotka edustavat tunnetun arvoista vastusta, jolla on suhteellisen pieni resistanssi Rsh, jonka läpi suurin osa mitatusta virrasta on läpäisty. Virtojen jakautuminen laitteen ja shuntin IA ja Ish välillä on kääntäen verrannollinen vastaavien haarojen resistanssiin.
tässä tapauksessa mitattu virta I \u003d IA + Ish, sitten
Shunttikertoimeksi laskelmien yksinkertaistamiseksi oletetaan olevan Ksh = 10; 100 ja 1000. Riittävän korkeita jännitteitä mitattaessa laitteen kanssa kytketään sarjaan lisäresistanssi Rd, johon suurin osa mitatusta jännitteestä syötetään.
Mittausshuntteja ja lisäresistanssia käytetään vain tasavirtapiireissä. Vaihtovirtapiireissä käytetään virtamuuntajia (erittäin suurten virtojen mittaamiseen) ja jännitemuuntajia (korkeiden jännitteiden mittaamiseen).
5.2 Esimerkki tyypillisen ongelman ratkaisusta
Sähköpiirin jännitteen mittaamiseen käytetään tarkkuusluokan 1,0 volttimittaria mittausrajalla Unom = 300 V. Volttimittarin lukema on Ui = 100 V. Määritä absoluuttiset DU- ja suhteelliset d-mittausvirheet sekä mittausarvon todellinen arvo. mitattu jännite.
Koska mitatun suuren todellista (todellista) arvoa ei tiedetä, absoluuttisen virheen määrittämiseen käytetään laitteen tarkkuusluokkaa (laitteen alennettu virhe on yhtä suuri kuin sen tarkkuusluokka, eli r = 1 %):
Suhteellinen virhe
Siksi jännitteen Ui = 100 V mitattu arvo voi poiketa todellisesta arvostaan enintään 3 %.
5.3 Käytännön oppitunnilla ratkaistavia tehtäviä
Määritä absoluuttiset DI- ja suhteelliset d-virranmittausvirheet ampeerimittarilla, jonka nimellisvirran raja-arvo on Inom = 5 A ja tarkkuusluokka 0,5. Jos sen lukema (mitattu arvo) on Ii = 2,5 A.
Vastaus: DI = 0,025 A, d = 1 %.
Virran raja-arvo milliammetrilla mitattuna on I = 4 × 10-3 A, jonka resistanssi on RA = 5 ohmia. Määritä shuntin resistanssi Rsh, jota käytetään laajentamaan virran mittausraja arvoon I = 15A.
Vastaus: Rsh \u003d 1,33 mOhm.
Sähköinen mittaussarja K-505 on varustettu volttimittarilla, jonka asteikolla on NV = 150 jakoa, ja ampeerimittarilla, jonka asteikolla on NА = 100 jakoa. Määritä mitta-asteikon jaon arvo, volttimittarin lukemat, jonka nuoli osoittaa = 100 jakoa, sekä ampeerimittarin lukemat, jonka nuoli osoittaa = 50 jakoa, mittausrajoja varten. virrat ja jännitteet, joiden nimellisarvot on esitetty taulukossa 54.1
Taulukko 4.1 Laitteen parametrit
Määritä sähköpiirille (kuva 54.1) haarojen virrat ja PV1-volttimittarin lukema, jonka sisäinen resistanssi Rv \u003d 300 ohm. Vastukset: R1 = 50 ohmia, R2 = 100 ohmia, R2 = 150 ohmia, R4 = 200 ohmia. Virtalähteiden EMF: E1 = 22 V, E2 = 22 V.
Vastaus: I1 \u003d 0,026 A, I2 \u003d 0,026 A, I3 \u003d 0,052 A, Uv \u003d 15,6 V.
Kuva 5.1 Sähköpiirikaavio
Sähkömittaussarja K-505 on varustettu wattimittarilla, joka on suunniteltu taulukon 5.2 annetuille virta- ja jänniterajoilla, wattimittarin asteikolla on N = 150 jakoa. Määritä CW-wattimittarin jakoarvo kaikille sen lukemia vastaaville jännite- ja virtarajoille. Wattimittarin neula mittauksen aikana poikkesi kaikissa tapauksissa Nґ = 100 jakoa.
Taulukko 5.2 Laitteen parametrit
Tasasähkövirtapiirissä on ampeerimittari virran mittaamiseksi, joka on suunniteltu rajoittavalle tasavirralle Inom \u003d 20 A. Ampeerimittarin lukema I \u003d 10 A, todellinen virta Id \u003d 10,2 A. Määritä absoluuttinen DI, suhteellinen q ja pienempi g-mittausvirhe.
Vastaus: DI = 0,2 A; d = 2 %; r = 1 %.
Volttimittari, jonka lisäresistanssi on Rd = 4000 ohmia, sisältyy sähköpiiriin, jonka jännite on U = 220 V, volttimittarin resistanssi on RB = 2000 ohmia. Määritä volttimittarin lukema.
Vastaus: UB = 73,33 V.
Ampeerimittarille tyyppi M-61, jonka mittausraja on Inom = 5 A, on ominaista jännitehäviö liittimissä DUA = 75 × 10-3 V = 75 mV. Määritä ampeerimittarin RA resistanssi ja sen kuluttama teho RA.
Lisävastus Rd = 12 kOhm on kytketty volttimittariin, jonka sisäinen vastus on 8 kOhm. Jos käytössä on lisävastus, tämä volttimittari voi mitata jännitteen 500 V:iin asti. Selvitä, mikä jännite voidaan mitata tällä laitteella ilman lisävastusta.
Vastaus: U = 200 V.
Mittarin etiketissä lukee "220 V, 5 A, 1 kWh = 500 kierrosta." Määritä mittarin suhteellinen virhe, jos tarkastuksen aikana saatiin seuraavat arvot: U = 220 V, I = 3 A, levy teki 63 kierrosta 10 minuutissa. Esitä kaavio laskurin sisällyttämisestä.
Vastaus: d = 14,5 %.
Mittarin etiketissä lukee "1 kWh = 2500 kiekon kierrosta". Määritä virrankulutus, jos mittarin kiekko teki 20 kierrosta 40 sekunnissa.
Vastaus: P \u003d 720 wattia.
Magnetosähköisen ampeerimittarin resistanssi ilman shunttia RA = 1 ohm. Laitteessa on 100 jakoa, jakohinta on 0,001 A/div. Määritä laitteen mittausraja kytkettäessä shuntti, jonka resistanssi on RSH = 52,6 × 10-3 ohmia, ja jakoarvo.
Vastaus: 2 A; 0,02 A/div.
Mikroampeerimittarin ylämittausraja on 100 μA, sisäinen vastus 15 ohmia. Mikä pitäisi olla shuntin resistanssi, jotta mittauksen yläraja kasvaisi 10 kertaa?
Vastaus: 1,66 ohmia.
Määritä sähkömagneettiselle volttimittarille, jonka kokonaispoikkeutusvirta on 3 mA ja sisäinen resistanssi 30 kΩ, mittauksen yläraja ja lisävastuksen resistanssi, joka tarvitaan mittauksen ylärajan pidentämiseksi 600 V:iin.
Vastaus: 90 V; 170 kOhm.
Bibliografinen luettelo
1. Kasatkin, A.S. Sähkötekniikka [Teksti]: oppikirja opiskelijoille. ei-sähkötekninen asiantuntija. yliopistot / A.S. Kasatkin, M.V. Nemtsov. - 6. painos, tarkistettu. - M.: Vyssh.shk., 2000. - 544 s.: ill.
2. Teoreettinen perusta sähkötekniikka [Teksti]: oppikirja / A.N. Gorbunov [ja muut]. - M.: UMTs "TRIADA", 2003. - 304 s.: ill.
3. Nemtsov, M.V. Sähkötekniikka [Teksti]: oppikirja / M.V. Nemtsov, I.I. Svetlakova. - Rostov-n / D: Phoenix, 2004. - 567 s.: ill.
4. Rekus, G.G. Sähkötekniikan ja teollisuuselektroniikan perusteet esimerkeissä ja ratkaisuongelmia [Teksti]: oppikirja. ei-sähkötekniikan erikoisalalla opiskelevien yliopisto-opiskelijoiden tuki. suuntaava Dipl. asiantuntija. tekniikan ja tekniikan alalla: Venäjän federaation opetus- ja tiedeministeriön hyväksymä / G.G. Rekus. - M.: Vyssh.shk., 2008. - 343 s.: ill.
Isännöi Allbest.ru:ssa
...Samanlaisia asiakirjoja
Lineaaristen sähköpiirien laskenta ei-sinimuotoisella sähkömotorisen voiman lähteellä. Transienttiprosessien määritys lineaarisissa sähköpiireissä. Haaroittuneen DC-magneettipiirin tutkiminen peräkkäisten approksimaatioiden menetelmällä.
valvontatyö, lisätty 16.6.2017
Vaiheroottorilla varustetun kolmivaiheisen asynkronisen moottorin rakennekehitys ja laskenta. Staattorin, sen käämityksen ja hammasvyöhykkeen laskenta. Vaiheroottorin käämitys ja hammasvyöhyke. Magneettipiirin laskenta. Raon magneettinen jännite. Moottorin magnetointivirta.
lukukausityö, lisätty 14.6.2013
Koneen sähkömagneettinen laskenta ja sen suunnittelun kehitys. Vaihteiston alennusvaihteen välityssuhteen, ankkurin halkaisijan ja pituuden määritys. Ankkurikäämitys, tasapainotusliitännät. Keräilijä ja harjat. Magneettipiirin ja kompensointikäämin laskenta.
lukukausityö, lisätty 16.6.2014
DC-sähkökäytön ohjausjärjestelmän säätimien synteesi. Moottori- ja muuntajamallit. Klassisen virtavektoriohjausjärjestelmän laskenta ja viritys käyttämällä nopeus- ja virtasäätimiä asynkroniselle moottorille.
lukukausityö, lisätty 21.1.2014
Oravahäkkiroottorilla varustetun asynkronisen moottorin laskenta. Pääkokojen valinta. Staattorin hammasvyöhykkeen ja ilmaraon, roottorin, magnetointivirran mittojen laskeminen. Toimintatilan parametrit. Häviöiden laskeminen, toiminta- ja käynnistysominaisuudet.
lukukausityö, lisätty 27.10.2008
Pääversion asynkronisen moottorin päämittojen valinta. Staattorin ja roottorin laskenta. Staattorin hammasvyöhykkeen ja ilmaraon mitat. Magnetointivirran laskeminen. Toimintatilan parametrit. Häviöiden ja moottorin suorituskyvyn laskeminen.
lukukausityö, lisätty 20.4.2012
Tekniset tiedot nosturi. Työajan laskeminen kuormitettuna ja sykliaika. Liikemekanismien moottoreiden teho, staattinen momentti ja pyörimisnopeus. Induktiomoottorin luonnollisen mekaanisen ominaiskäyrän laskenta.
testi, lisätty 24.09.2014
Tasaisen lieriömäisen liitoksen elementtien ja kaliipereiden rajamittojen laskenta. Kiila- ja kiilaliitosten toleranssien ja rajamittojen määrittäminen. Vierintälaakerin sovituksen valinta akselille ja koteloon. Kokoonpanon mittaketjujen laskenta.
lukukausityö, lisätty 04.10.2011
Asynkronisen moottorin taajuuden säätö. Moottorin mekaaniset ominaisuudet. Yksinkertaisin toimintatilojen analyysi. Asynkronisen moottorin vastaava piiri. Valvontalakeja. Rationaalisen ohjauslain valinta tietyntyyppiselle sähkökäytölle.
testi, lisätty 28.1.2009
Kirchhoffin lakien mukainen ketjuyhtälöjärjestelmä symbolisessa muodossa. Virtojen määritys piirihaaroissa silmukkavirtojen ja solmujännitteiden menetelmillä. Riippumattomia solmuja osoittava piirikaavio, valitun haaran virran laskenta vastaavalla generaattorimenetelmällä.
Johdanto .................................................. ...................................... 4
1 Osa 1. Monimutkaisen tasavirtapiirin laskenta 5
1.1 Virtojen laskenta Kirchhoffin lakien mukaan................................................. 5
1.2 Vastuskolmion korvaaminen vastaavalla tähdellä ................................................. .............................................................. .............................. 6
1.3 Laskenta "silmukkavirtojen" menetelmällä................................................ ........ 8
1.4 Sähköpiirin tehotase ................................................... ... 9
1.5 Sähköpiirin pisteiden potentiaalien laskenta .................. 10
2 Osa 2. Vaihtovirran sähköpiirin laskenta ja analyysi 12
2.1 Virtojen laskenta kompleksimenetelmällä................................................ 12
2.2 Wattimittarin pätötehon määrittäminen ................................. 14
2.3 Pätö- ja loistehotasapaino................................... 14
2.4 Virtojen vektorikaavio................................................ .. 14
3 Osa 3. Kolmivaiheisen sähköpiirin laskenta ................. 15
3.1 Vaihe- ja linjavirtojen laskenta................................................ .... 15
3.2 Kolmivaiheisen sähköpiirin kapasiteetit ................................... 16
3.3 Virtojen ja jännitteiden vektorikaavio ................................... 17
4 Osa 4. Kolmivaiheisen asynkronisen moottorin laskenta ....... 18
Johtopäätös................................................ ................................ 23
Lista viitteistä ................................................ ................... 24
Johdanto
Sähkötekniikka tieteenä on tiedon ala, joka käsittelee sähköisiä ja magneettisia ilmiöitä ja niitä käytännön käyttöä. Sähkötekniikan pohjalta alkoi kehittyä elektroniikka, radiotekniikka, sähkökäyttö ja muut asiaan liittyvät tieteet.
Sähköenergiaa käytetään kaikilla ihmisen toiminnan alueilla. Tehtaiden tuotantolaitokset ovat pääosin sähkökäyttöisiä, ts. ajaa sähkömoottoreita. Sähköisiä instrumentteja ja laitteita käytetään laajasti sähköisten ja ei-sähköisten suureiden mittaamiseen.
Jatkuvasti laajentuva erilaisten sähkö- ja elektroniset laitteet edellyttää sähköisten ja sähkömagneettisten ilmiöiden peruskäsitteiden ja niiden käytännön soveltamisen asiantuntijoiden tietämystä kaikilla tieteen, tekniikan ja tuotannon aloilla.
Opiskelijoiden tämän tieteenalan tuntemus varmistaa heidän hedelmällisen toimintansa tulevaisuudessa insinööreinä yritysten nykyisessä sähkönjakelutilassa.
Ei-sähköteknisten erikoisalojen insinöörin tulee hankitun tiedon tuloksena osata taitavasti käyttää sähkö- ja elektroniikkalaitteita sekä nykyaikaisissa tuotantoolosuhteissa käytettävää sähkökäyttöä, tuntea sähkön säästämisen tavat ja menetelmät.
OSA 1. MONIMUTTAISTEN DC-SÄHKÖPIIRIEN LASKENTA
Piirin parametrit on esitetty taulukossa 1.
Taulukko 1 - Sähköpiirikaavion parametrit.
|
EMF-virtalähde 1 (E 1) |
|
|
EMF-virtalähde 2 (E 2) |
|
|
EMF-virtalähde 3 (E 3) |
|
|
Virtalähteen sisäinen vastus (R 01) |
|
|
Virtalähteen sisäinen vastus (R 02) |
|
|
Virtalähteen sisäinen vastus (R 03) |
|
|
Vastus 1 vastus (R 1) |
|
|
Vastus 2 vastus (R 2) |
|
|
Vastus 3 vastus (R 3) |
|
|
Vastus 4 vastus (R 4) |
|
|
Vastuksen vastus 5 (R 5) |
|
|
Vastuksen vastus 6 (R 6) |
1.1 Virtojen laskeminen Kirchhoffin lakien mukaan
Näytämme kaaviossa virtojen suunnan haaroissa (kuva 1).
Kirchhoffin DC-piireille ensimmäisen lain mukaan virtojen algebrallinen summa missä tahansa sähköpiirin solmussa on nolla, ts. solmusta suuntautuneiden virtojen summa on yhtä suuri kuin solmuun suunnattujen virtojen summa.
Laadimme ensimmäisen Kirchhoffin lain mukaiset yhtälöt solmuille, joiden lukumäärä on (n–1), missä n on piirin solmujen lukumäärä:
A) + I 1 + I 3 - I 2 \u003d 0; (1.1)
B) I 4 + I 6 - I 3 \u003d 0; (1.2)
D) I 5 - I 1 - I 4 = 0. (1.3)
Kirchhoffin toisen lain mukaan tasavirtapiireissä missä tahansa suljetussa piirissä resistiivisten elementtien jännitteiden algebrallinen summa on yhtä suuri kuin EMF:n algebrallinen summa.
Laadimme yhtälöt toisen Kirchhoffin lain mukaisesti kullekin piirille:
I) I 3 ∙ (R 3 + R 03) - I 1 ∙ (R 1 + R 01) + I 4 ∙ R 4 \u003d E 3 - E 1; (1.4)
II) I 1 ∙ (R 1 + R 01) + I 2 ∙ (R 2 + R 02) + I 5 ∙ R 5 = E 1 + E 2; (1.5)
III) I 6 ∙ R 6 – I 4 ∙ R 4 – I 5 ∙ R 5 = 0. (1.6)
Ratkaisemme kaikki tuloksena olevat yhtälöt yhdessä järjestelmänä, korvaamalla kaikki tunnetut arvot:
=>
(1.7)
Kun matriisi on ratkaistu, saamme haarojen virtojen tuntemattomat arvot:
I 1 \u003d - 0,615 A;
Jos haaran virta osoittautui negatiiviseksi, sen suunta on päinvastainen kuin kaaviossa valittu.
1.2 Resistanssikolmion korvaaminen vastaavalla tähdellä
Muunnetaan sähköpiirikaaviota vastaava "kolmio" bcd vastaavaksi "tähdeksi" (kuva 2). Alkukolmio muodostuu vastuksista R 4 , R 5 , R 6 . Muunnettaessa kaavioiden vastaavuusehto säilyy välttämättä, ts. muunnetulle piirille kulkevien johtimien virrat ja solmujen väliset jännitteet eivät muuta arvojaan.
Kun muunnetaan "kolmio" "tähdeksi", käytämme laskentakaavoja:
Ohm. (1.10)
Muunnoksen seurauksena alkuperäinen piiri yksinkertaistuu (kuva 3).
Muunnetussa piirissä on vain kolme haaraa ja vastaavasti kolme virtaa I 1 , I 2 , I 3 . Näiden virtojen laskemiseksi riittää kolmen yhtälön järjestelmä, joka on koottu Kirchhoffin lakien mukaan:
(1.11)
Yhtälöitä laadittaessa valitaan virran suunta ja piirien ohitus samalla tavalla kuin kolmipiirikaaviossa.
Kokoamme ja ratkaisemme järjestelmän:
(1.12)
Ratkaisemalla matriisin saamme virtojen I 1, I 2, I 3 tuntemattomat arvot:
I 1 \u003d -0,615 A;
Korvaamalla saadut virtojen arvot kolmen silmukan piirille laadittuihin yhtälöihin, määritämme jäljellä olevat virrat I 4, I 5, I 6:
1.3 Laskenta "silmukkavirtojen" menetelmällä
Asetimme mielivaltaisesti silmukkavirtojen suunnan alkuperäisen piirin kennoissa. On kätevämpää osoittaa kaikki virrat yhteen suuntaan - myötäpäivään
JOHDANTO
Tämän kurssityön aihe: "Sähköpiirien laskenta ja analysointi."
Kurssiprojekti sisältää 5 osaa:
1) DC-sähköpiirien laskenta.
2) Epälineaaristen DC-piirien laskenta.
3) Vaihtovirran yksivaiheisten lineaaristen sähköpiirien ratkaisu.
4) Kolmivaiheisten lineaaristen vaihtovirtapiirien laskenta.
5) Sähköpiirien transienttiprosessien tutkiminen.
Jokainen tehtävä sisältää kaavioiden rakentamisen.
Opintojakson tehtävänä on tutkia erilaisia sähköpiirien laskentamenetelmiä ja näiden laskelmien perusteella rakentaa erilainen kaavioita.
Kurssiprojektissa käytetään seuraavia nimityksiä: R-resistanssi, Ohm; L - induktanssi, H; C - kapasitanssi, F; XL, XC - reaktanssi (kapasitiivinen ja induktiivinen), Ohm; I - virta, A; U - jännite, V; E - sähkömotorinen voima, V; shu, shi - jännitteen ja virran siirtokulmat, asteet; P - aktiivinen teho, W; Q - loisteho, Var; S - täysi teho, VA; c - potentiaali, V; NE - epälineaarinen elementti.
LINEAARISTEN DC-SÄHKÖPIIRIEN LASKEMINEN
Toimi seuraavasti sähköpiirille (kuva 1):
1) Muodosta Kirchhoffin lakien perusteella yhtälöjärjestelmä virtojen määrittämiseksi piirin kaikissa haaroissa;
2) Määritä piirin kaikkien haarojen virrat silmukkavirtamenetelmällä;
3) Määritä virrat piirin kaikissa haaroissa solmupotentiaalien menetelmän perusteella;
4) Laadi kapasiteettitase;
5) Esitä kohtien 2 ja 3 nykyisten laskelmien tulokset taulukon muodossa ja vertaile;
6) Muodosta potentiaalikaavio mille tahansa suljetulle piirille, joka sisältää EMF:n.
E1 = 30 V; R4 = 42 ohmia;
E2 = 40 V; R5 = 25 ohm;
R1 = 16 ohmia; R6 = 52 ohm;
R2 = 63 ohmia; r01 = 3 ohmia;
R3 = 34 ohmia; r02 = 2 ohmia;
R1"=R1+r01=16+3=19 ohmia;
R2"=R2+r02=63+2=65 ohmia.
Valitaan virtojen suunta.
Valitaan suunta, jolla ääriviivat ohitetaan.
Muodostamme yhtälöjärjestelmän Kirchhoffin lain mukaan:
E1 = I1R1"+15R5-14R4
E2=12R2"+15R5+16R6
E2=I4R4+I3R3+I2R2"
Kuva 1. Tasavirtapiirin kaavio
Sähköpiirien laskenta ääriviivavirtojen menetelmällä.
Järjestetään virrat
Valitsemme silmukkavirtojen suunnan EMF:n mukaan
Tehdään yhtälöt silmukkavirroille:
Ik1 H(R1"+R4+R5)-Ik2ChR4+Ik3R5"=E1
Ik2H(R3+R+R2")-Ik1ChR4+Ik3H=E2
Ik3 H(R6+R2"+R5)+Ik1HR5+Ik2HR2"=E2
Korvataan yhtälöön EMF:n ja vastusten numeeriset arvot:
Ik1 Ch86-Ik2Ch42-+Ik3Ch25=30
Ik1 Ch42+Ik2Ch141+Ik3Ch65=40
Ik1 Ch(25)+Ik2Ch65+Ik3Ch142=40
Ratkaisemme järjestelmän matriisimenetelmällä (Cramerin menetelmä):
D1 \u003d 5,273Ch105
D2 \u003d 4,255 × 105
D3 \u003d -3,877Ch105
Laskemme Ik:
Ilmaisemme piirin virrat ääriviivan kautta:
I2 =Ik2+Ik3=0,482+(-44)=0,438A
I4 = -Ik1+Ik2=0,482-0,591=-0,109A
I5 = Ik1 + Ik3 = 0,591 + (-0,044) = 0,547 A
Tehdään tehotasapaino annetulle skeemalle:
Kuva = E1I1+E2I2=(30×91)+(40×38)=35,25 W
Rpr \u003d I12R1 "+ I22R2" + I32R3 + I42R4 + I52R5 + 162R6 \u003d (91) 2H16 + (38) 2H 63 + (82) 2H H34 + (-09) 2H42 +4 (4) 2 + 4 H52 \u003d 41,53 Wts.
1 Sähköpiirien laskenta solmupotentiaalien menetelmällä
2 Järjestä virrat
3 Järjestä solmut
4 Tehdään yhtälö potentiaalille:
ts1=(1?R3+1?R4+1?R1")-ts2Ch(1/R3)-ts3-(1/R4)=E1?R1"
ts2Ch(1/R3+1?R6+1?R2")-ts1Ch(1/R3)-ts3(1/R2") =(-E2 ?R2")
ts3Ch(1/R5+1?R4+1?R2")-ts2Ch(1/R2")-ts1Ch(1/R4)=E2?R2"
Korvaa EMF:n ja vastusten numeroarvot:
c1Ch0.104-c2Ch0.029-c3Ch0.023=1.57
C1Ch0.029+c2Ch0.063-c3Ch0.015=(-0.61)
C1Ch0.023-c2Ch0.015+c3Ch0.078=0.31
5 Ratkaisemme järjestelmän matriisimenetelmällä (Cramerin menetelmä):
1= = (-7,803 × 10-3)
2= = (-0,457 × 10-3)
3 = = 3,336 × 10-3
6 Laskemme c:
c2 = = (-21Ch103)
7 Etsi virrat:
I1 \u003d (c4-c1 + E) 1? R1 "= 0,482A
I2 \u003d (c2-c3 + E2)? R2 "= 0,49A
13= (c1-c2) AR3=(-0,64)A
I4= (c3-c1) AR4=(-0,28)A
I5 = (c3-c4) AR5 = 0,35A
16= (c4-c2) AR6=(-0,023)A
8 Virtalaskennan tulokset kahdella menetelmällä esitetään vapaana taulukon muodossa
Taulukko 1 - Virtalaskelmien tulokset kahdella menetelmällä
Rakennetaan potentiaalikaavio mille tahansa suljetulle piirille, mukaan lukien EMF.
Kuva 3 - DC-sähköpiirin piiri
E1 = 30 V; R4 = 42 ohmia;
E2 = 40 V; R5 = 25 ohm;
R1 = 16 ohmia; R6 = 52 ohm;
R2 = 63 ohmia; r01 = 3 ohmia;
R3 = 34 ohmia; r02 = 2 ohmia;
R1"=R1+r01=16+3=19 ohmia;
R2"=R2+r02=63+2=65 ohmia.
Laskemme piirin kaikkien pisteiden potentiaalit siirtymisen aikana elementistä elementtiin tietäen haaravirtojen ja EMF:n suuruuden ja suunnan sekä vastusarvot.
Jos virta on sama kuin ohituksen suunta, niin -, jos se on sama kuin EMF, niin +.
c2 \u003d c1-I2R2 "= 0 - 0,438 H 65 \u003d - 28,47B
c3=c2+E2= -28,47+40=11,53B
c4 \u003d c3-I4R4 \u003d 11,58-(-4,57) \u003d 16,15B
c4 \u003d c4-I3R3 \u003d 16,15-16,32 \u003d -0,17B
Rakennamme potentiaalikaavion, piirrämme piirin resistanssin abskissa-akselilla ja pisteiden potentiaalit ordinaatta-akselilla ottaen huomioon niiden etumerkit.
Sähköpiiri on joukko sähkölaitteita, jotka luovat polun sähkövirralle, joissa sähkömagneettisia prosesseja kuvataan yhtälöillä ottaen huomioon sähkömotorisen voiman, sähkövirran ja sähköjännitteen käsitteet.
Sähköpiirin pääelementit (kuva 1.1) ovat sähköenergian lähteitä ja kuluttajia.
Kuva 1.1 Sähköpiirin pääelementit
Tasavirtageneraattoreita ja galvaanisia kennoja käytetään laajasti tasavirtasähkön lähteinä.
Sähköenergian lähteille on tunnusomaista niiden kehittämä EMF E ja sisäinen vastus R0.
Sähköenergian käyttäjiä ovat vastukset, sähkömoottorit, elektrolyysikylvyt, sähkölamput jne. Niissä sähköenergia muunnetaan mekaaniseksi, termiseksi, valoksi jne. Sähköpiirissä suunta, joka osuu yhteen positiiviseen varaukseen vaikuttavan voiman kanssa, eli "-"-lähteestä "+"-virtalähteeseen.
Sähköpiirejä laskettaessa todelliset sähköenergian lähteet korvataan vastaavilla piireillä.
EMF-lähteen vastaava piiri sisältää EMF E ja lähteen sisäisen resistanssin R0, joka on paljon pienempi kuin sähkön kuluttajan resistanssi Rn (Rn >> R0). Usein laskelmissa EMF-lähteen sisäinen vastus rinnastetaan nollaan.
Piiriosalle, joka ei sisällä energialähdettä (esimerkiksi piirille kuvassa 1.2, a), virran I ja jännitteen U12 välinen suhde määräytyy Ohmin lain mukaan piiriosalle:
missä c1 ja c2 ovat ketjun pisteiden 1 ja 2 potentiaalit;
Y R - vastusten summa piiriosassa;
R1 ja R2 - piirin vastusosat.
Kuva 1.2 Piiriosan sähkökaavio: a - ei sisällä energialähdettä; b - sisältää energialähteen
Energialähteen sisältävälle piirin osalle (kuva 1.2, b) Ohmin laki kirjoitetaan lausekkeena
jossa E on energialähteen EMF;
R \u003d R1 + R2 - piiriosien vastusten aritmeettinen summa;
R0 on energialähteen sisäinen vastus.
Kaikkien virtatyyppien välinen suhde sähköpiirissä (tehotasapaino) määritetään yhtälöstä:
UR1 = UR2 + URp, (1.3)
jossa UR1 = UEI on energialähteiden tehojen algebrallinen summa;
UR2 - kuluttajan kapasiteettien algebrallinen summa (nettoteho) (Р2 = UI);
URp \u003d UI2R0 on kokonaisteho, joka johtuu lähderesistanssien häviöistä.
Vastukset, kuten myös muiden sähkölaitteiden vastukset, kuluttavat sähköenergiaa. Tehotase määräytyy energian säilymisen lain mukaan, kun taas missä tahansa suljetussa sähköpiirissä energialähteiden tehojen algebrallinen summa on yhtä suuri kuin sähköenergian kuluttajien kuluttamien tehojen algebrallinen summa.
Asennuksen tehokkuus määräytyy suhteesta
Haaroittamattomia ja haarautuneita lineaarisia tasavirtapiirejä laskettaessa voidaan käyttää erilaisia menetelmiä, joiden valinta riippuu sähköpiirin tyypistä.
Monimutkaisia sähköpiirejä laskettaessa on monissa tapauksissa suositeltavaa yksinkertaistaa niitä taittamalla, korvaamalla piirin yksittäiset osat sarja-, rinnakkais- ja sekavastusliitännöillä yhdellä ekvivalentilla resistanssilla käyttämällä sähköpiirien ekvivalenttimuunnosmenetelmää (transfiguraatiomenetelmä).
