Analyse og beregning av elektriske kretser. P1. Analyse og beregning av en likestrøms elektrisk krets. Grunnleggende lover for likestrømskretser
Skriv ned hele gruppenummeret (for eksempel 3ASU-2DB-202), etternavn og I. O. til studenten, full kode designalternativ, for eksempel KR6-13 – koden for den 13. versjonen av oppgaver kursarbeid KR6.
Nederst på arket (i midten) skriv ned navnet på byen og gjeldende år.
2. På neste side presenteres et "abstrakt" av det fullførte arbeidet (ikke mer enn 2/3 av siden) med Kort beskrivelse designe diagrammer over kretser, metoder som brukes (lover, regler osv.) for å analysere kretsskjemaer og resultatene som er oppnådd ved å fullføre oppgaver.
For eksempel en merknad for den fullførte første oppgaven.
"I oppgave 1 ble en kompleks elektrisk krets beregnet likestrøm med to spenningskilder og seks grener. Når man analyserte kretsen og beregnet den, ble følgende metoder brukt: metoden til Kirchhoffs lover, metoden for nodalspenninger (to noder), den generaliserte Ohms lov og den ekvivalente generatormetoden. Riktigheten av beregningsresultatene ble bekreftet ved å konstruere et potensiell diagram av den andre kretsen og oppfylle kraftbalansebetingelsen."
Tilsvarende gis merknad av utførte 2. og 3. oppgave i arbeidet.
3. På tredje side skriver du ned emnet for oppgave 1 i kursarbeidet og under den (i parentes) koden for den beregnede versjonen av oppgaven, for eksempel KR6.1-13. Det elektriske diagrammet til kretsen er tegnet nedenfor (i samsvar med GOST 2.721-74), og under det er de første dataene for å beregne et gitt alternativ skrevet ut fra tabell 6.1, for eksempel: E 1 = 10 V, E 2 = 35 V, R 1 = 15 ohm, R 2 = ... osv.
4. Deretter utføres en trinnvis beregning av kretsdiagrammet med de tilsvarende overskriftene til hvert trinn (trinn), med tegning av nødvendige designdiagrammer med betinget positive retninger av strømmer og spenninger til grenene, med registrering av likninger og formler i generell form, etterfulgt av erstatning av de numeriske verdiene av de fysiske mengdene som er inkludert i formlene og med registrering av mellomliggende beregningsresultater (for læreren å søke etter mulige feil i beregningen). Beregningsresultater bør avrundes til ikke mer enn fire til fem signifikante tall, som uttrykker flyttetallene hvis de er store eller små.
Merk følgende! Ved beregning av verdier opprinnelig data for beregning av kretsdiagrammer (effektive EMF-verdier E, impedansverdier Z grener) anbefales det å avrunde verdiene deres til for eksempel hele tall Z= 13/3 » 4 ohm.
5. Diagrammer og grafer tegnes på millimeterpapir (eller på ark med et fint rutenett når du arbeider på en PC) i henhold til GOST ved å bruke enhetlige skalaer langs aksene og angir dimensjoner. Figurer og diagrammer skal nummereres og merkes, for eksempel Fig. 2.5. Vektordiagram av spenninger og strømmer i en elektrisk krets. Nummereringen av både figurer og formler er konsistent på tvers av alle tre oppgavene!
7. Det anbefales å levere rapporter for hver oppgave til lærer for gjennomgang på stiftede ark i A4-format, etterfulgt av innbinding før arbeidet forsvares.
8. Basert på resultatene av beregninger og grafiske konstruksjoner konklusjoner formuleres for hver oppgave eller på slutten av rapporten - for hele arbeidet. På siste side Studenten setter sin signatur på rapporten og dato for ferdigstillelse av arbeidet.
Merk følgende!
1. Uforsiktig utført arbeid vil bli returnert til studentene for omregistrering. Læreren returnerer også rapporter til enkeltelever for revisjon med feil markert på arkene eller med liste med kommentarer og anbefalinger for retting av feil på tittelsiden.
2. Etter forsvar av kursoppgaver, overleveres forklarende notater fra studenter i grupper med merke og underskrift av læreren (to lærere) på tittelsidene, også inkludert i den aktuelle erklæringen og i studentjournalbøkene, til avdelingen for oppbevaring i to år.
Merk: Ved kompilering av tabell 6.1. Varianter av oppgave 1, Variant 2-programmet ble brukt, utviklet av førsteamanuensis, Ph.D. Rumyantseva R.A. (RGGU, Moskva), og versjoner av oppgave 6.2 og oppgave 6.3. hentet (med samtykke fra forfatterne) fra arbeidet til: Antonova O.A., Karelina N.N., Rumyantseva M.N. Beregning av elektriske kretser (metodologisk veiledning for kursarbeid på emnet "Elektroteknikk og elektronikk". - M.: MATI, 1997.
Øvelse 1
ANALYSE OG BEREGNING AV ELEKTRISK KRETS
LIKESTRØM
For alternativet spesifisert i tabell 6.1:
6.1.1. Skriv ned verdiene til parametrene til kretselementene og tegn et designdiagram av kretsen i samsvar med GOST, som indikerer de betingede positive retningene til strømmer og spenninger til grenene. Velge et generalisert kretsskjema (fig. 1: EN, b, V eller G) utføres som følger. Hvis valgnummeret tildelt av læreren for å utføre KR6 for eleven N er delt med 4 uten en rest (og i alternativ nr. 1), så diagrammet i fig. 1 EN; med en rest på 1 (og i alternativ nr. 2), ordningen i fig. 1 b; med en rest av 2 (og i alternativ nr. 3) - diagram i fig. 1 V; og til slutt, med en rest av 3, kretsen i fig. 1 G.
6.1.2. Gjennomfør en topologisk analyse av kretsskjemaet (bestem antall grener, noder og uavhengige kretser).
6.1.3. Komponer antall ligninger som kreves for å beregne kjeden ved å bruke Kirchhoffs første og andre lov.
6.1.4. Forenkle kretsdiagrammet ved å erstatte den passive trekanten til kretsen med en ekvivalent stjerne, beregne motstanden til strålene (grenene).
6.1.7. Kontroller beregningen av strømmer og spenninger for alle seks grener av den opprinnelige kretsen ved å konstruere et potensialdiagram på skalaen til en av kretsene, i hvis grener minst én spenningskilde er inkludert, og bekrefte at strømbalansetilstanden er møtte.
6.1.8. Sjekk riktigheten av beregningen av oppgave 1 (sammen med læreren) ved å sammenligne dataene som er oppnådd med dataene beregnet ved hjelp av Variant-programmet installert på en datamaskin i et spesialisert laboratorium (klasse) ved avdelingen. Korte instruksjoner for arbeid med programmet vises på arbeidsfeltet på skjermen sammen med programgrensesnittet.
6.1.9. Formuler konklusjoner basert på resultatene av fullført oppgave 1.
Tabell 6.1
Alternativer for oppgave 1 kurs arbeid KR6
| nr. var | E 1, B | E 2,B | E 3,B | E 4,B | E 5,B | E 6,B | R 1, Ohm | R 2, Ohm | R 3, Ohm | R 4, Ohm | R 5, Ohm | R 6 ohm | Filial for MEG | ||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | 16- | 10- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| Tabell 6.1(fortsettelse) | |||||||||||||||
| nr. var | E 1, B | E 2,B | E 3,B | E 4,B | E 5,B | E 6,B | R 1, Ohm | R 2, Ohm | R 3, Ohm | R 4, Ohm | R 5, Ohm | R 6 ohm | Filial for MEG | ||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | 10- | 16- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
Tabell 6.1(fortsettelse)
| Var.nr. | E 1, B | E 2,B | E 3,B | E 4,B | E 5,B | E 6,B | R 1, Ohm | R 2, Ohm | R 3, Ohm | R 4, Ohm | R 5, Ohm | R 6 ohm | Filial for MEG |
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| En strek (--) i tabellfeltene betyr fraværet av denne spenningskilden E k i kretsskjemaet |
Send ditt gode arbeid i kunnskapsbasen er enkelt. Bruk skjemaet nedenfor
Studenter, hovedfagsstudenter, unge forskere som bruker kunnskapsbasen i studiene og arbeidet vil være deg veldig takknemlig.
Lagt ut på http://www.allbest.ru
Institutt for automasjon og elektroteknikk
B3.B.11 Elektroteknikk og elektronikk
Retningslinjer for praktiske øvelser
etter disiplin Treningsretning
260800 Produktteknologi og serveringsorganisasjon
Treningsprofil
Organisasjonsteknologi for restaurantvirksomhet
Graduate kvalifikasjon (grad) bachelor
Ufa 2012UDK 378.147:621.3
Sammensatt av: seniorlærer Gallyamova L.R.
overlærer Filippova O.G.
Anmelder: Avdelingsleder for elektriske maskiner og elektrisk utstyr
Doktor i tekniske vitenskaper, professor Aipov R.S.
Ansvarlig for problemstillingen: Avdelingsleder for automasjon og elektroteknikk, kandidat for tekniske vitenskaper, førsteamanuensis Galimardanov I.I.
2. Analyse av uforgrenede sinusformede strømkretser
og bestemmelse av parametere for ekvivalente kretser. Vektordiagrammer, trekanter av spenninger, motstander og styrker
Bibliografi
kjede asynkron motor trefase
1. Analyse og beregning av lineære DC elektriske kretser
1.1 Teoretisk informasjon
En elektrisk krets er et sett med elektriske enheter som skaper en bane for elektrisk strøm, de elektromagnetiske prosessene der er beskrevet av ligninger som tar hensyn til begrepene elektromotorisk kraft, elektrisk strøm og elektrisk spenning.
Hovedelementene i den elektriske kretsen (Figur 1.1) er kilder og forbrukere av elektrisk energi.
Figur 1.1 Grunnleggende elementer i en elektrisk krets
DC-generatorer og galvaniske celler er mye brukt som kilder til elektrisk likestrømsenergi.
Kilder til elektrisk energi er preget av emf E de utvikler og den indre motstanden R0.
Forbrukere av elektrisk energi er motstander, elektriske motorer, elektrolysebad, elektriske lamper osv. I dem omdannes elektrisk energi til mekanisk, termisk, lys osv. I en elektrisk krets blir den positive retningen til emk E antatt å være retningen som sammenfaller med kraft som virker på en positiv ladning, dvs. fra "-"-kilde til "+"-strømkilde.
Ved beregning av elektriske kretser erstattes reelle kilder til elektrisk energi med ekvivalente kretser.
Den ekvivalente kretsen til EMF-kilden inneholder EMF E og den interne motstanden R0 til kilden, som er mye mindre enn motstanden Rн til strømforbrukeren (Rн >> R0). Ofte i beregninger blir den indre motstanden til EMF-kilden likestilt med null.
For en kretsseksjon som ikke inneholder en energikilde (for eksempel for kretsen figur 1.2, a), er forholdet mellom strøm I og spenning U12 bestemt av Ohms lov for kretsseksjonen:
hvor c1 og c2 er potensialene til punktene 1 og 2 i kretsen;
Y R er summen av motstandene i en del av kretsen;
R1 og R2 er motstandene til kretsseksjonene.
Figur 1.2 Elektrisk diagram del av kretsen: a - som ikke inneholder en energikilde; b - som inneholder en energikilde
For en del av en krets som inneholder en energikilde (Figur 1.2, b), er Ohms lov skrevet som uttrykket
hvor E er EMF for energikilden;
R = R1 + R2 er den aritmetiske summen av motstandene til kretsseksjonene;
R0 er den indre motstanden til energikilden.
Forholdet mellom alle typer kraft i en elektrisk krets (effektbalanse) bestemmes ut fra ligningen:
UR1 = UR2 + URp, (1,3)
hvor UR1 = UEI er den algebraiske summen av kraftene til energikilder;
UR2 - algebraisk sum av forbrukerkraft (nettoeffekt) (P2 = UI);
URp = УI2R0 - total effekt på grunn av tap i kildemotstand.
Motstander, så vel som motstanden til andre elektriske enheter, er forbrukere av elektrisk energi. Kraftbalansen bestemmes av loven om bevaring av energi, mens i enhver lukket elektrisk krets er den algebraiske summen av kraftene til energikilder lik den algebraiske summen av kraftene som forbrukes av forbrukere av elektrisk energi.
Koeffisient nyttig handling holdninger bestemmes av holdningen
Ved beregning av uforgrenede og forgrenede lineære DC elektriske kretser kan forskjellige metoder brukes, valget av disse avhenger av typen elektrisk krets.
Når du beregner komplekse elektriske kretser, er det i mange tilfeller tilrådelig å forenkle dem ved å folde, erstatte individuelle deler av kretsen med serielle, parallelle og blandede motstandsforbindelser med en ekvivalent motstand ved å bruke metoden for ekvivalente transformasjoner (transfigurasjonsmetoden) av elektriske kretser.
1.1.1 Metode for ekvivalente transformasjoner
Elektrisk krets med seriell tilkobling motstand (Figur 1.3, a) erstattes av en krets med en ekvivalent motstand Rek (Figur 1.3, b), lik summen av alle motstandene i kretsen:
Rek = R1 + R2 +…+ Rn = , (1,5)
hvor R1, R2…Rn er motstandene til individuelle deler av kretsen.
Figur 1.3 Elektrisk krets med seriekobling av motstander
I dette tilfellet forblir strømmen I i den elektriske kretsen uendret, alle motstander flys av samme strøm. Spenningene (spenningsfallet) over motstandene når de er koblet i serie, fordeles proporsjonalt med motstandene til de enkelte seksjonene:
U1/R1 = U2/R2 = … = Un/Rn.
Ved parallellkobling av motstander er alle motstander under samme spenning U (Figur 1.4). Det anbefales å erstatte en elektrisk krets som består av parallellkoblede motstander med en krets med ekvivalent motstand Rek, som bestemmes ut fra uttrykket
hvor er summen av de gjensidige verdiene av motstandene til seksjoner av parallelle grener av den elektriske kretsen;
Rj er motstanden til den parallelle delen av kretsen;
n er antall parallelle grener av kjeden.
Figur 1.4 Elektrisk krets med parallellkobling av motstander
Ekvivalent motstand til en seksjon av en krets som består av identiske motstander koblet i parallell er lik Rek = Rj/n. Når to motstander R1 og R2 er koblet parallelt, bestemmes ekvivalent motstand som
og strømmene er fordelt omvendt proporsjonalt med disse motstandene, mens
U = R1I1 = R2I2 = … = RnIn.
Med en blandet sammenkobling av motstander, dvs. i nærvær av deler av en elektrisk krets med serie- og parallellkobling av motstander, bestemmes den ekvivalente motstanden til kretsen i samsvar med uttrykket
I mange tilfeller viser det seg også å være tilrådelig å konvertere motstander forbundet med en trekant (Figur 1.5) til en ekvivalent stjerne (Figur 1.5).
Figur 1.5 Elektrisk krets med delta- og stjernekobling av motstander
I dette tilfellet bestemmes motstanden til strålene til den ekvivalente stjernen av formlene:
R1 =; R2 =; R3 = ,
hvor R1, R2, R3 er motstandene til strålene til den ekvivalente motstandsstjernen;
R12, R23, R31 - motstandene til sidene til den ekvivalente motstandstrekanten. Når du erstatter motstandsstjernen med en ekvivalent motstandstrekant, beregnes motstanden ved hjelp av formlene:
R31 = R3 + R1 + R3R1/R2; R12 = R1 + R2 + R1R2/R3; R23 = R2 + R3 + R2R3/R1.
1.1.2 Metode for å anvende Kirchhoffs lover
I enhver elektrisk krets, i samsvar med Kirchhoffs første lov, er den algebraiske summen av strømmer rettet til en node lik null:
der Ik er strømmen i kth gren.
I samsvar med Kirchhoffs andre lov er den algebraiske summen av EMF til strømkilder i enhver lukket krets i en elektrisk krets lik den algebraiske summen av spenningsfallet på elementene i denne kretsen:
Ved beregning av elektriske kretser ved bruk av metoden for å anvende Kirchhoffs lover, velges betingede positive retninger av strømmer i grenene, deretter velges lukkede kretser og den positive retningen for å omgå kretsene spesifiseres. I dette tilfellet, for å lette beregningene, anbefales det å velge samme bypass-retning for alle kretser (for eksempel med klokken).
For å oppnå uavhengige ligninger, er det nødvendig at hver ny krets inkluderer minst en ny gren (B) som ikke var inkludert i de tidligere kretsene.
Antall ligninger kompilert i henhold til Kirchhoffs første lov blir tatt til å være én mindre enn antall noder Ny i kretsen: NI = Ny - 1. I dette tilfellet blir strømmer rettet til noden konvensjonelt tatt som positive, og de rettet fra noden som negativ.
Det gjenværende antallet ligninger NII = NВ - Nу + 1 er kompilert i henhold til Kirchhoffs andre lov, hvor NВ er antall grener.
Når du komponerer ligninger i henhold til Kirchhoffs andre lov, antas emk til kilder å være positiv hvis retningene deres faller sammen med den valgte retningen for å omgå kretsen, uavhengig av retningen til strømmen i dem. Hvis det er et avvik, skrives de ned med et "-"-tegn. Spenningsfall i grener der den positive retningen til strømmen faller sammen med bypassretningen, uavhengig av retningen til EMF i disse grenene - med et "+" -tegn. Hvis de ikke faller sammen med omløpsretningen, registreres spenningsfallet med et "-"-tegn.
Som et resultat av å løse det resulterende systemet med N-ligninger, blir de faktiske verdiene av mengdene som bestemmes funnet, tatt i betraktning deres fortegn. I dette tilfellet har mengder som har et negativt fortegn faktisk en retning motsatt av den konvensjonelt aksepterte. Retningen til mengder som har et positivt fortegn, faller sammen med den konvensjonelt aksepterte retningen.
1.2 Problemer som skal løses i løpet av den praktiske timen
Bestem strømmen i en likestrøms elektrisk krets (Figur 1.5, a). EMF for strømkilden: E1 = 40 V, E2 = 20 V, interne motstander: R01 = 3 Ohm, R02 = 2 Ohm, potensialer for punkt 1 og 2 kretser: c1 = 80 V, c2 = 60 V, motstandsmotstand R1 = 10 Ohm, R2 = 10 Ohm.
Svar: I = 1,6 A.
Figur 1.5 DC elektrisk krets
Bestem forsyningsspenningen U til den elektriske DC-kretsen (Figur 1.5, b), samt lastmotstanden Rн, hvis spenningen ved lastterminalene Un = 100 V, strømmen i kretsen I = 10 A, motstanden til hver av kretsledningene Rп = 0,6 Ohm.
Svar: U = 112 V; Rn = 10 Ohm.
For den elektriske kretsen (Figur 1.1), bestem strømmen I, spenningen ved forbrukerterminalene U, kraften til strømkilden P1, kraften P2 til den eksterne kretsen, effektiviteten til installasjonen, hvis strømmens emf. kilde E = 10 V, dens indre motstand R0 = 1 Ohm, belastningsmotstand Rн = 4 Ohm. Overse motstanden til tilførselsledningene.
Svar: I = 2 A; U = 8 V; P1 = 20 W; P2 = 16 W; z = 80 %.
Bestem den totale motstanden R0 og fordelingen av strømmer i den elektriske DC-kretsen (Figur 1.6). Motstandsmotstander: R1 = R2 = 1 Ohm, R3 = 6 Ohm, R4 = R5 = 1 Ohm, R6 = R7 = 6 Ohm, R8 = 10 Ohm, R9 = 5 Ohm, R10 = 10 Ohm. Strømforsyningsspenning U = 120 V.
Figur 1.6 Elektrisk kretsskjema for oppgave 1.2.4
For en likestrøms elektrisk krets (Figur 1.7), bestemme den ekvivalente motstanden Rek og den totale strømmen I i kretsen, samt spenningsfallet DU over motstandene R1, R2, R8. Motstandsmotstander: R1 = 5 Ohm, R2 = 4 Ohm, R3 = 20 Ohm, R4 = 30 Ohm, R5 = 50 Ohm, R6 = 10 Ohm, R7 = 5 Ohm, R8 = 1,8 Ohm. EMF til strømkilden E = 50 V, neglisjer den interne motstanden til kilden.
Figur 1.7 Elektrisk kretsskjema for oppgave 1.2.5
For betingelsene i oppgave 1.2.5, transformer stjerneforbindelsen R3, R5, R6 til en ekvivalent trekant og beregn motstanden til sidene.
Figur 1.8 viser en brokrets for tilkobling av motstander i en likestrømskrets med en strømkildespenning U = 120 V. Bestem størrelsen og retningen til strømmen I5 i diagonalen til broen hvis motstandsmotstandene er: R1 = 25 Ohm, R2 = 5 Ohm, R3 = 20 Ohm, R4 = 10 Ohm, R5 = 5 Ohm.
Figur 1.8 Brokrets for tilkobling av motstander
For en likestrøms elektrisk krets (Figur 1.9), bestemme strømmene I1 - I3 i grenene ved å bruke Kirchhoffs lover. EMF El = 1,8 V, E2 = 1,2 V; motstandsmotstander: R1 = 0,2 Ohm, R2 = 0,3 Ohm, R3 = 0,8 Ohm, R01 = 0,6 Ohm, R02 = 0,4 Ohm.
Figur 1.9 Elektrisk kretsskjema for oppgave 1.2.8
Ved hjelp av Kirchhoffs lover, bestemme strømmene I1 - I3 i grenene til den elektriske kretsen vist i figur 1.10, a. EMF for strømforsyninger: E1 = 100 V, E2 = 110 V; motstandsmotstander: R1 = 35 Ohm, R2 = 10 Ohm, R3 = 16 Ohm.
I en likestrøms elektrisk krets (Figur 1.10, b) amperemeteravlesning PA1: I5 = 5 A. Bestem strømmene i alle grener av kretsen I1 I4 ved å bruke Kirchhoffs lover. Motstandsmotstander: 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.
Figur 1.10 DC elektriske kretser: a - til problem 1.2.9; b - til oppgave 1.2.10
I den elektriske likestrømkretsen vist i figur 1.11 a, bestemme strømmene I1 I5 i grenene ved å bruke sløyfestrømmetoden; spenning U12 og U34 mellom punktene 1-2 og 3-4 i kretsen. Lag en kraftbalanseligning. EMF til strømkilden E = 30 V, strøm til strømkilden J = 20 mA, motstandsmotstander R1 = 1 kOhm, R2 = R3 = R4 = 2 kOhm, R5 = 3 kOhm.
I den elektriske DC-kretsen vist i figur 1.11 b, bestemme strømmene i grenene ved hjelp av sløyfestrømmetoden. EMF for strømforsyninger E 1 = 130 V, E2 = 40 V, E3 = 100 V; motstand 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.
Figur 1.11 DC elektriske kretser: a - til problem 1.2.11; b - til oppgave 1.2.12
2. Analyse av uforgrenede sinusformede strømkretser og bestemmelse av parametere for ekvivalente kretser. Vektordiagrammer, trekanter av spenninger, motstander og styrker
2.1 Teoretisk informasjon
I en elektrisk krets med en sinusformet strøm med en aktiv motstand R (tabell 2.1), under påvirkning av en sinusformet spenning u = Umsinт, oppstår en sinusformet strøm i = Imsinт, som faller sammen i fase med spenningen, siden de innledende fasene av spenningen U og strøm I er lik null (wu = 0, wi = 0). I dette tilfellet er faseforskyvningsvinkelen mellom spenning og strøm μ = ūu - ūi = 0, noe som indikerer at for denne kretsen faller avhengighetene til endringer i spenning og strøm sammen med hverandre på et lineært diagram over tid.
Den totale motstanden til kretsen beregnes ved å bruke Ohms lov:
I en elektrisk krets med en sinusformet strøm som inneholder en spole med induktans L (tabell 2.1), under påvirkning av en spenning u = Um sin(мт + /2) som varierer i henhold til en sinusformet lov, vises en sinusformet strøm i = Imsincht, henger i fase med spenningen med en vinkel /2.
I dette tilfellet er startfasen av spenningen wu = /2, og startfasen til strømmen wi = 0. Faseforskyvningsvinkelen mellom spenningen og strømmen c = (wu - wi) = /2.
I en elektrisk krets av en sinusformet strøm med en kondensator med en kapasitans C (tabell 2.1), under påvirkning av spenningen u = Umsin(ут - /2), oppstår en sinusformet strøm i = Imsinт, som fremmer spenningen på kondensatoren med en vinkel /2.
Startfasevinkelen til strømmen wi = 0, og spenningen wu = - /2. Faseforskyvningsvinkelen mellom spenning U og strøm I c = (wu - wi) = - /2.
I en elektrisk krets med seriekobling av aktiv motstand R og induktor L, ligger strømmen etter spenningen med en vinkel μ › 0. I dette tilfellet er den totale motstanden til kretsen:
Kretsledningsevne
hvor G = R/Z2 - aktiv ledningsevne til kretsen;
BL = XL/Z2 - reaktiv induktiv konduktans kjeder.
Fasevinkel mellom spenning og strøm:
c = arctg XL/R = arctg BL/G. (2.4)
På samme måte kan du få de tilsvarende beregningsformlene for elektriske kretser med sinusformet strøm med forskjellige kombinasjoner av elementene R, L og C, som er gitt i tabell 2.1.
Kretseffekt med aktive, induktive og kapasitive reaktanser (R, L og C):
hvor P = I2R - aktiv effekt,
QL = I2XL - induktiv komponent av reaktiv effekt,
QC = I2XC - kapasitiv komponent av reaktiv effekt.
I en uforgrenet elektrisk krets med en sinusformet strøm med induktans L, kapasitans C og aktiv motstand, under visse forhold, kan spenningsresonans oppstå (en spesiell tilstand av en elektrisk krets der dens induktive reaktans XL er lik den kapasitive reaktansen XC til krets). Dermed oppstår spenningsresonans når kretsreaktansene er like, dvs. ved XL = XС.
Kretsmotstand ved resonans Z = R, dvs. Den totale motstanden til kretsen ved spenningsresonans har en minimumsverdi lik den aktive motstanden til kretsen.
Fasevinkel mellom spenning og strøm ved spenningsresonans
ц = су - сi = arctg = 0,
i dette tilfellet er strømmen og spenningen i fase. Effektfaktoren til kretsen har en maksimal verdi: cos c = R/Z = 1 og strømmen i kretsen når også en maksimal verdi I = U/Z = U/R.
Reaktiv effekt til kretsen ved spenningsresonans:
Q = QL - QC = I2XL - I2XС = 0.
Den aktive effekten til kretsen ved resonans får den største verdien, lik den totale effekten: P = UI cos c = S.
Når du konstruerer et vektordiagram for en elektrisk krets med motstander koblet i serie, er startverdien strømmen, siden i dette tilfellet er strømverdien i alle deler av kretsen den samme.
Strømmen er plottet på passende skala (mi = n A/cm), deretter i forhold til strømmen på den aksepterte skalaen (mu = n V/cm) blir spenningsfallet DU ved de tilsvarende motstandene plottet i rekkefølgen av deres plassering i kretsen og spenningen (Figur 2.1).
Figur 2.1 Konstruksjon av et vektordiagram
2.2 Eksempel på løsning av et typisk problem
Bestem avlesningene til instrumentene i den elektriske AC-kretsen (Figur 2.2). Strømforsyningsspenning U = 100 V, aktiv motstand og reaktansmotstand er R = 3 Ohm, XL = 4 Ohm, XC = 8 Ohm. Konstruer et vektordiagram over strøm og spenning.
Figur 2.2 AC elektrisk krets
Elektrisk kretsimpedans:
Spoleimpedans:
Amperemeteravlesning PA1 (kretsstrøm):
Uк = I?Zк = 20 ? 5 = 100 V.
UC = I?ХС = 20 ? 8 = 160 V.
Wattmåleravlesning PW1:
R = I2?R = 202? 3 = 1200 W = 1,2 kW.
Vektordiagrammet er vist i figur 2.3.
Figur 2.3 Vektordiagram
2.3 Problemer som skal løses i løpet av den praktiske timen
For en enfaset uforgrenet vekselstrømskrets bestemmer du spenningsfallet UL over den induktive reaktansen XL, spenningen U påført i kretsen, den aktive P, reaktive Q og totaleffekt S og effektfaktoren cos for kretsen, hvis aktiv og reaktiv motstand R = XL = 3 Ohm, og spenningsfallet over det aktive elementet UR = 60 V.
Svar: UL = 60 V; U = 84,8 V; P = 1,2 kW;
Q = 1,2 kVAr; S = 1,697 kVA; cos= 0,71.
En spole med aktiv motstand R = 10 Ohm og induktans L = 133 mH og en kondensator med kapasitans C = 159 μF er koblet i serie til AC-nettet. Bestem strømmen I i kretsen og spenningen på spolen UC og kondensatoren UC ved en forsyningsspenning på U = 120 V, konstruer et vektordiagram over strømmer og spenninger.
Svar: I = 5A; UK = 215 V; UC = 100 V..
Bestem strømmen i en uforgrenet AC elektrisk krets som inneholder aktiv og reaktiv motstand: R = 1 Ohm; XC = 5 Ohm; ХL = 80 Ohm, samt frekvensen f0 ved hvilken spenningsresonans oppstår, strøm I0, spenning på kondensatoren UC og induktans UL ved resonans, hvis forsyningsspenningen U = 300 V ved en frekvens f = 50 Hz.
Svar: I =3,4 A; f0 = 12,5 Hz; I0 = 300 A; UC = UL = 6000 V.
Regn ut ved hvilken kapasitans til kondensatoren i kretsen i figur 2.2 vil det være spenningsresonans hvis R = 30 Ohm; XL = 40 Ohm.
Svar: C = 78 µF.
3. Beregning av trefasekretser for ulike metoder for tilkobling av mottakere. Kretsanalyse for symmetriske og asymmetriske driftsmoduser
3.1 Teoretisk informasjon
Et trefaset strømforsyningssystem for elektriske kretser er en kombinasjon av tre sinusformede EMF-er eller spenninger, identiske i frekvens og amplitude, forskjøvet i fase i forhold til hverandre med en vinkel på 2/3, dvs. 120є (Figur 3.1).
Figur 3.1 Vektordiagram
I symmetriske strømforsyninger er EMF-verdiene like. Ved å neglisjere den interne motstanden til kilden, kan vi ta den tilsvarende EMF til kilden lik spenningene som virker på dens terminaler EA = UA, EB = UB, EC = UC.
En elektrisk krets der et trefasesystem med emk eller spenning fungerer kalles trefaset. Eksistere ulike måter tilkobling av faser av trefasede strømkilder og trefasede strømforbrukere. De vanligste er stjerne- og deltaforbindelser.
Når fasene til en trefaset strømforbruker kobles til en "stjerne" (figur 3.2), kombineres endene av faseviklingene x, y og z til et felles nøytralt punkt N, og begynnelsen av fase A, B, C er koblet til de tilsvarende lineære ledningene.
Figur 3.2 Tilkoblingsskjema for mottakerens faseviklinger "stjerne"
Spenningene UA, UB, UC som virker mellom begynnelsen og slutten av forbrukerfasene er fasespenningene. Spenningene UАВ, УВС, УСА, som virker mellom begynnelsen av forbrukerfasene, er lineære spenninger (Figur 3.2). Lineære strømmer Il i tilførselsledningene (IA, IB, IC) er også fasestrømmer Iph som går gjennom forbrukerfasene. Derfor, i nærvær av et symmetrisk trefasesystem, når forbrukerfasene kobles til en "stjerne", er følgende forhold gyldige:
Il = Iph, (3.1)
Ul = Uph. (3.2)
Den aktive P, reaktive Q og totale S-effekten til strømforbrukeren med symmetrisk last (ZA = ZB = ZC = Zph) og stjernekoblede faser bestemmes som summen av de tilsvarende faseeffektene.
R = RA + RV + RS = 3 Rf;
Рф = Uф Iф cos ф;
Р = 3Uф Iф cos cph = 3 RфUл Iл cos cph;
Q = QA + QB + QC = 3 Qph;
Q = 3Uф Iф sin ф = 3 ХфUл Iл sin ф;
Forbindelsen der begynnelsen av den påfølgende viklingen av strømforbrukerfasen er koblet til slutten av forrige fase (i dette tilfellet er begynnelsen av alle fasene koblet til de tilsvarende lineære ledningene) kalles en "trekant".
Når koblet med en "trekant" (Figur 3.3), er fasespenningene lik de lineære spenningene
Ul = Uph. (3.3)
Figur 3.3 Koblingsskjema over mottakerens faseviklinger i en trekant
Med symmetrisk kraftsystem
UАВ = UВС = UА = Uф = Uл.
Forholdet mellom lineære og fasestrømmer ved tilkobling av en forbruker med en trekant og en symmetrisk last
Il = Iph. (3.4)
Med en symmetrisk strømforbruker med en "trekant" faseforbindelse, bestemmes de totale S-, aktive P- og reaktive Q-kreftene til de individuelle fasene til forbrukeren ved å bruke formlene som er oppnådd for "stjerne"-faseforbindelsen.
Tre grupper belysningslamper med en effekt på P = 100 W hver med en merkespenning Unom = 220 V er koblet i en stjernekonfigurasjon med en nøytral ledning (Figur 3.4, a). I dette tilfellet er nA = 6 lamper koblet parallelt i fase A, nA = 6 lamper i fase B, nB = 4 lamper i fase C, nC = 2 lamper i fase C. Lineær symmetrisk spenning til strømkilden Ul = 380 V. Bestem fasemotstanden Zph og fasestrømmene Iph til strømforbrukeren, konstruer et vektordiagram av strømmer og spenninger, bestem strømmen IN i nøytralledningen.
Figur 3.4 Trefaset strømsystem: a - stjernekoblingsskjema; b - vektordiagram
Aktiv motstand av forbrukerfaser:
RВ = = 120 Ohm;
RC = = 242 Ohm,
her Uf = = 220 V.
Fasestrømmer:
IB = = 1,82 A;
Strømmen i nøytralledningen bestemmes grafisk. Figur 3.4, b) viser et vektordiagram over spenninger og strømmer, hvorfra vi finner strømmen i nøytralledningen:
3.3 Problemer som skal løses i løpet av den praktiske timen
En trefaset symmetrisk forbruker av elektrisk energi med fasemotstand ZА = ZВ = ZС = Zф = R = 10 Ohm er forbundet med en stjerne og koblet til et trefasenettverk med en symmetrisk spenning Ul = 220 V (Figur 3.5, en ). Bestem amperemeteravlesningen når ledning B bryter og den totale effekten til en trefaset symmetrisk forbruker. Konstruer et vektordiagram av spenninger og strømmer med symmetrisk last og med brudd i linjeledning B.
Svar: IA = 12,7 A; P = 4839 W.
En trefaseforbruker av elektrisk energi med aktiv og reaktiv fasemotstand: R1 = 10 Ohm, R2 = R3 = 5 Ohm og ХL = XC = 5 Ohm, forbundet med en trekant (Figur 3.5, b) og koblet til en tre- fasenett med lineær spenning Ul = 100 V med symmetrisk forsyning. Bestem amperemeteravlesningen når linjeledningen C ryker; bestemme fase og lineære strømmer, samt aktiv, reaktiv og tilsynelatende effekt for hver fase og hele den elektriske kretsen. Konstruer et vektordiagram over strømmer og spenninger.
Svar: IA = 20 A (ved pause); IAB = 10 A, IBC = ICA = 14,2 A;
IA = 24 A, IB = 15 A, IC = 24 A; RAV = 10 kW, RVS = RSA = 1 kW, R = 3 kW;
QAB = 0 VAr, QВС = - 1 kVAr, QCA = 1 kVAr, Q = 0;
SАВ = 1 kVA, SВС = SСА = 1,42 kVA, S = 4,85 kVA.
Figur 3.5 Elektrisk kretsskjema: a - til oppgave 3.3.1; b - til oppgave 3.3.2
I den elektriske kretsen til en trefaset symmetrisk forbruker av elektrisk energi, forbundet med en trekant, avlesningen av amperemeteret koblet til linje A IA = Il = 22 A, motstanden til motstandene RАВ = RВС = RСА = 6 Ohm, kondensatorene ХАВ = ХВС = ХСА = 8 Ohm. Bestem linjespenning, aktiv, reaktiv og tilsynelatende effekt. Lag et vektordiagram.
Svar: Ul = 127 V, P = 2,9 kW, Q = 3,88 kVAr, S = 4,85 kVA.
En strømforbruker forbundet med en "stjerne" med aktive og reaktive (induktive) fasemotstander: RA = RВ = RC = Rф = 30 Ohm, ХА = ХВ = ХС = Хф = 4 Ohm inngår i et trefaset symmetrisk nettverk med en lineær spenning Ul = 220 V Bestem fase- og linjestrømmer og aktiv effekt til forbrukeren. Konstruer et vektordiagram over spenninger og strømmer.
Svar: Hvis = Il = 4,2 A; P = 1,6 kW.
For betingelsene for problem 4.3.1, bestem fasespenningene og strømmene, den aktive effekten Pk til forbrukeren under en kortslutning av fase B, og konstruer et vektordiagram for dette tilfellet.
4. Beregning av de mekaniske egenskapene til en asynkronmotor
4.1 Teoretisk informasjon
En asynkron maskin er en elektrisk maskin der et roterende magnetfelt eksiteres under drift, men rotoren roterer asynkront, det vil si med en vinkelhastighet som er forskjellig fra feltets vinkelhastighet.
En trefaset asynkron maskin består av to hoveddeler: en stasjonær stator og en roterende rotor.
Som enhver elektrisk maskin kan en asynkron maskin fungere som en motor eller generator.
Asynkrone maskiner er hovedsakelig forskjellige i utformingen av rotoren. Rotoren består av en stålaksel, en magnetisk krets laget av plater av elektrisk stål med utstansede spor. Rotorviklingen kan være kortsluttet eller fase.
De mest utbredte er asynkronmotorer med en ekorn-burrotor. De er de enkleste i design, enkle å bruke og økonomiske.
Asynkronmotorer er hovedomformerne av elektrisk energi til mekanisk energi og danner grunnlaget for driften av de fleste mekanismer som brukes i alle områder av menneskelig aktivitet. Driften av asynkronmotorer har ingen negativ innvirkning på miljøet. Plassen okkupert av disse maskinene er liten.
Den nominelle effekten til LV-motoren er den mekaniske kraften på akselen i driftsmodusen den er beregnet for av produsenten. En rekke nominelle kapasiteter er etablert av GOST 12139.
Den synkrone rotasjonshastigheten nc er etablert av GOST 10683-73 og har ved en nettverksfrekvens på 50 Hz følgende verdier: 500, 600, 750, 1000, 1500 og 3000 rpm.
Energieffektivitetsindikatorene til en asynkronmotor er:
Effektivitetsfaktor (effektivitet), som representerer forholdet mellom nyttig kraft på akselen og den aktive kraften som forbrukes av motoren fra nettverket
Effektfaktor cosс, som representerer forholdet mellom aktiv strøm forbrukt og total strøm forbrukt fra nettverket;
Slip karakteriserer forskjellen mellom nominell n1 og synkron nc motorhastighet
Verdiene for effektivitet, cosс og slip avhenger av maskinens belastning og er gitt i katalogene. Den mekaniske karakteristikken representerer avhengigheten av motorens dreiemoment på rotasjonshastigheten ved konstant spenning og frekvens til forsyningsnettverket. Startegenskaper er preget av verdiene for startmoment, maksimalt (kritisk) dreiemoment, startstrøm eller deres multipler. Merkestrøm kan bestemmes fra formelen for nominell motoreffekt
Startstrømmen bestemmes av katalogdataene til startstrømmens multiplisitet.
Motorens nominelle dreiemoment bestemmes av formelen
Den nominelle rotorhastigheten pN bestemmes av formelen
Startmomentet bestemmes fra katalogdataene.
Maksimalt dreiemoment bestemmes fra katalogdata.
Strømmen som forbrukes av motoren fra nettverket ved nominell belastning er større enn nominell effekt med mengden tap i motoren, som tas i betraktning av effektivitetsverdien.
Totalt effekttap i motoren ved nominell belastning
Den mekaniske egenskapen til en asynkronmotor beregnes ved hjelp av formelen
hvor sKP er den kritiske sliringen ved hvilken motoren utvikler det maksimale (kritiske) dreiemomentet MMAX;
s - gjeldende slip (ta uavhengig 8-10 verdier fra 0 til 1, inkludert sKP og sН).
Akselrotasjonshastigheten bestemmes av slip
5. Elektriske målinger og instrumenter
5.1 Teoretisk informasjon
Objektene for elektriske målinger er alle elektriske og magnetiske størrelser: strøm, spenning, kraft, energi, magnetisk fluks, etc. Elektriske måleapparater er også mye brukt for å måle ikke-elektriske mengder (temperatur, trykk, etc.). Det finnes elektriske måleinstrumenter for direkte evaluering og sammenligningsenheter. Instrumentvektene angir strømtypen, instrumentsystemet, dets navn, skalaens driftsposisjon, nøyaktighetsklassen og isolasjonstestspenningen.
Basert på operasjonsprinsippet er det magnetoelektriske, elektromagnetiske, elektrodynamiske, ferrodynamiske, samt termiske, induksjons-, elektrokjemiske og andre elektriske måleinstrumenter. Elektriske målinger kan også gjøres ved hjelp av digitale målere. Digitale måleinstrumenter (DMT-er) er multi-range, universelle instrumenter designet for å måle forskjellige elektriske størrelser: vekselstrøm og likestrøm og spenning, kapasitans, induktans, tidsparametere for signalet (frekvens, periode, pulsvarighet) og registrering av signalformen , dets spektrum osv.
I digitale måleinstrumenter konverteres den innmålte analoge (kontinuerlige) mengden automatisk til den tilsvarende diskrete størrelsen, etterfulgt av presentasjon av måleresultatet i digital form.
I henhold til prinsippet om drift og design er digitale enheter delt inn i elektromekaniske og elektroniske Elektromekaniske enheter har høy nøyaktighet, men lav målehastighet. Elektroniske enheter bruker moderne elektronikkbase.
En av de viktigste egenskapene til elektriske måleinstrumenter er nøyaktighet. Resultatene av målinger av elektriske mengder avviker uunngåelig fra deres sanne verdi på grunn av tilstedeværelsen av tilsvarende feil (tilfeldig, systematisk, feil).
Avhengig av metoden for numerisk uttrykk, skilles feil mellom absolutt og relativ, og i forhold til å angi instrumenter - også redusert.
Den absolutte feilen til en måleenhet er forskjellen mellom den målte Ai og de faktiske annonseverdiene for den målte mengden:
JA = Ai - Helvete. (4.1)
Den absolutte feilen gir ikke en ide om nøyaktigheten til målingen, som vurderes av den relative målefeilen, som er forholdet mellom den absolutte målefeilen og den faktiske verdien av den målte verdien, uttrykt som en brøkdel eller prosentandel av dens faktiske verdi
For å vurdere nøyaktigheten til selve de indikerende måleinstrumentene, brukes den reduserte feilen, dvs. forholdet mellom den absolutte feilen til DA-avlesningen og den nominelle verdien Anom, uttrykt som en prosentandel, tilsvarende den største avlesningen av enheten:
Elektriske måleinstrumenter er delt inn i åtte nøyaktighetsklasser: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4 angitt på vekten. Nøyaktighetsklasser av instrumenter bestemmes av den gitte feilen.
Ved måling av tilstrekkelig store strømmer, når måleanordningen ikke er konstruert for slike strømmer, kobles shunter parallelt med apparatkretsen, som er en motstand av en kjent verdi, med en relativt lav motstand Rsh, gjennom hvilken mesteparten av den målte strømmen er bestått. Fordelingen av strømmer mellom enheten og shunten IA og Ish er omvendt proporsjonal med motstandene til de tilsvarende grenene.
i dette tilfellet er den målte strømmen I = IA + Ish, da
For å forenkle beregninger tas shuntkoeffisienten lik Ksh = 10; 100 og 1000. Ved måling av tilstrekkelig store spenninger kobles en ekstra motstand Rd i serie med enheten, som det meste av den målte spenningen tilføres til.
Måleshunter og ekstra motstand brukes kun i DC elektriske kretser. AC elektriske kretser bruker strømtransformatorer (for måling av svært høye strømmer) og spenningstransformatorer (for måling av høy spenning).
5.2 Eksempel på løsning av et typisk problem
For å måle spenningen i en elektrisk krets brukes et voltmeter med nøyaktighetsklasse 1.0 med målegrense Unom = 300 V. Voltmeterstanden Ui = 100 V. Bestem absolutt DU og relative målefeil og den faktiske verdien av den målte spenningen .
Siden den sanne (faktiske) verdien av den målte mengden er ukjent, bruker vi enhetens nøyaktighetsklasse for å bestemme den absolutte feilen (den reduserte feilen til enheten er lik dens nøyaktighetsklasse, dvs. r = 1%):
Relativ feil
Følgelig kan den målte spenningsverdien Ui = 100 V avvike fra den faktiske verdien med ikke mer enn 3 %.
5.3 Problemer som skal løses i løpet av den praktiske timen
Bestem den absolutte DI og relative feil for strømmåling med et amperemeter med en nominell strømgrenseverdi Inom = 5 A og en nøyaktighetsklasse på 0,5. Hvis avlesningen (målt verdi) Ii = 2,5 A.
Svar: DI = 0,025 A, d = 1%.
Grenseverdien for strømmen målt med en milliammeter er I = 4?10-3 A, hvis motstand er RA = 5 Ohm. Bestem motstanden Rsh til shunten som brukes til å utvide strømmålegrensen til I = 15A.
Svar: Rsh = 1,33 mOhm.
Elektrisk målesett K-505 er utstyrt med et voltmeter med en skala som har NV = 150 divisjoner, og et amperemeter med en skala som har NA = 100 divisjoner. Bestem verdien av instrumentskaladelingen, avlesningene til voltmeteret, hvis pil indikerer = 100 divisjoner, samt avlesningene til amperemeteret, hvis pil indikerer = 50 divisjoner, for grensene for måling av strømmer og spenninger, hvis nominelle verdier er presentert i tabell 54.1
Tabell 4.1 Instrumentparametere
For den elektriske kretsen (Figur 54.1), bestemme strømmene i grenene og avlesningen av voltmeteret РV1, som har en intern motstand Rв = 300 Ohm. Motstandsmotstander: R1 = 50 Ohm, R2 = 100 Ohm, R2 = 150 Ohm, R4 = 200 Ohm. EMF for strømforsyninger: E1 = 22 V, E2 = 22 V.
Svar: I1 = 0,026 A, I2 = 0,026 A, I3 = 0,052 A, Uv = 15,6 V.
Figur 5.1 Elektrisk kretsskjema
Det elektriske målesettet K-505 er utstyrt med et wattmeter designet for strøm- og spenningsgrensene gitt i tabell 5.2; wattmeterskalaen har N = 150 delinger. Bestem delingsprisen på CW wattmeteret for alle spennings- og strømgrenser som tilsvarer avlesningene. Under målingen avvek wattmeternålen med Nґ = 100 delinger i alle tilfeller.
Tabell 5.2 Instrumentparametere
Et amperemeter designet for en maksimal likestrøm Inom = 20 A er inkludert i den elektriske likestrømkretsen for å måle strøm Amperemeteravlesning I = 10 A, faktisk strøm Id = 10,2 A. Bestem den absolutte DI, relativ d og redusert g målefeil .
Svar: DI = 0,2 A; d = 2%; r = 1 %.
En elektrisk krets med en spenning på U = 220 V inkluderer et voltmeter med en ekstra motstand Rd = 4000 Ohm, motstanden til voltmeteret RB = 2000 Ohm. Bestem voltmeteravlesningene.
Svar: UB = 73,33 V.
Et amperemeter type M-61 med en målegrense Inom = 5 A er preget av et spenningsfall over terminalene ДУА = 75?10-3 V = 75 mV. Bestem motstanden til amperemeteret RA og strømmen den bruker RA.
En ekstra motstand Rd = 12 kOhm er koblet til et voltmeter med en intern motstand på 8 kOhm. Hvis det er ekstra motstand, kan du bruke dette voltmeteret til å måle spenning opp til 500 V. Bestem hvilken spenning som kan måles med denne enheten uten ekstra motstand.
Svar: U = 200 V.
Målerpanelet sier "220 V, 5 A, 1 kWh = 500 omdreininger." Bestem den relative feilen til måleren hvis følgende verdier ble oppnådd under verifisering: U = 220 V, I = 3 A, disken gjorde 63 omdreininger på 10 minutter. Gi et kretsskjema for å slå på måleren.
Svar: d = 14,5 %.
Målerpanelet sier "1 kWh = 2500 diskomdreininger." Bestem strømforbruket hvis målerskiven gjør 20 omdreininger på 40 sekunder.
Svar: P = 720 W.
Motstanden til et magnetoelektrisk amperemeter uten shunt er RA = 1 Ohm. Enheten har 100 avdelinger, divisjonsprisen er 0,001 A/divisjon. Bestem målegrensen for enheten når du kobler til en shunt med en motstand RШ = 52,6?10-3 Ohm og divisjonsverdien.
Svar: 2 A; 0,02 A/div.
Den øvre grensen for mikroamperemetermåling er 100 μA, intern motstand er 15 ohm. Hva bør shuntmotstanden være lik for at den øvre målgrensen skal øke 10 ganger?
Svar: 1,66 Ohm.
For et elektromagnetisk voltmeter med en total avbøyningsstrøm på 3 mA og en intern motstand på 30 kOhm, bestemme den øvre grensen for målingen og motstanden til den ekstra motstanden som kreves for å utvide den øvre grensen for målingen til 600 V.
Svar: 90 V; 170 kOhm.
Bibliografi
1. Kasatkin, A.S. Elektroteknikk [Tekst]: lærebok for studenter. ikke-elektrisk spesialist. universiteter / A.S. Kasatkin, M.V. Nemtsov. - 6. utgave, revidert. - M.: Videregående skole, 2000. - 544 s.: ill.
2. Teoretisk grunnlag elektroteknikk [Tekst]: lærebok / A.N. Gorbunov [etc.]. - M.: UMC "TRIADA", 2003. - 304 s.: ill.
3. Nemtsov, M.V. Elektroteknikk [Tekst]: lærebok / M.V. Nemtsov, I.I. Svetlakova. - Rostov-n/D: Phoenix, 2004. - 567 s.: ill.
4. Rekus, G.G. Grunnleggende om elektroteknikk og industriell elektronikk i eksempler og problemer med løsninger [Tekst]: lærebok. en manual for universitetsstudenter som studerer ikke-elektrotekniske spesialiteter. retning utarbeidelse av vitnemål spesialist. innen ingeniørvitenskap og teknologi: innrømmet av departementet for utdanning og vitenskap i Den russiske føderasjonen / G.G. Recus. - M.: Videregående skole, 2008. - 343 s.: ill.
Skrevet på Allbest.ru
...Lignende dokumenter
Beregning av lineære elektriske kretser med en ikke-sinusformet kilde til elektromotorisk kraft. Bestemmelse av transiente prosesser i lineære elektriske kretser. Studie av en forgrenet magnetisk krets av likestrøm ved metoden for suksessive tilnærminger.
test, lagt til 16.06.2017
Strukturell utvikling og beregning av en trefaset asynkronmotor med viklet rotor. Beregning av statoren, dens vikling og tannsone. Viklet og tannet sone av en sårrotor. Beregning av en magnetisk krets. Magnetisk gapspenning. Motormagnetiseringsstrøm.
kursarbeid, lagt til 14.06.2013
Elektromagnetisk beregning av maskinen og dens designutvikling. Bestemmelse av girforhold, ankerdiameter og lengde. Armaturvikling, utjevningsforbindelser. Samler og børster. Beregning av magnetkretsen og kompensasjonsvikling.
kursarbeid, lagt til 16.06.2014
Syntese av styresystemregulatorer for en DC elektrisk stasjon. Motor- og omformermodeller. Beregning og konfigurasjon av et klassisk strømvektorstyringssystem ved bruk av hastighets- og strømregulatorer for en asynkronmotor.
kursarbeid, lagt til 21.01.2014
Beregning av en asynkronmotor med en ekornburrotor. Utvalg av hovedstørrelser. Beregning av dimensjonene til statortannsonen og luftgapet, rotor, magnetiseringsstrøm. Driftsmodusparametere. Beregning av tap, drifts- og startegenskaper.
kursarbeid, lagt til 27.10.2008
Valg av hoveddimensjonene til hovedversjonens asynkronmotor. Beregning av stator og rotor. Dimensjoner på statortannsonen og luftspalten. Beregning av magnetiseringsstrøm. Driftsmodusparametere. Beregning av tap og motorytelse.
kursarbeid, lagt til 20.04.2012
Tekniske spesifikasjoner overhead kran. Beregning av driftstid under belastning og syklustid. Kraft, statisk dreiemoment og rotasjonshastighet til motorer av bevegelsesmekanismer. Beregning av de naturlige mekaniske egenskapene til en asynkronmotor.
test, lagt til 24.09.2014
Beregning av maksimale dimensjoner av elementer av en jevn sylindrisk forbindelse og målere. Bestemmelse av toleranser og maksimale dimensjoner for kile- og splineskjøter. Velge passformen til rullelageret på akselen og i huset. Beregning av monteringsdimensjonale kjeder.
kursarbeid, lagt til 10.04.2011
Frekvensregulering av en asynkronmotor. Mekaniske egenskaper til motoren. Den enkleste analysen av driftsmoduser. Utskiftingsskjema for en asynkronmotor. Kontrolllover. Valg av en rasjonell kontrolllov for en bestemt type elektrisk drift.
test, lagt til 28.01.2009
System av kjedeligninger i henhold til Kirchhoffs lover i symbolsk form. Bestemmelse av strømmer i kretsgrener ved hjelp av metodene for sløyfestrømmer og nodespenninger. Kretsdiagram som indikerer uavhengige noder, beregning av strøm i den valgte grenen ved bruk av ekvivalent generatormetode.
Introduksjon................................................. ...................................................... 4
1 Del 1. Beregning av en kompleks DC elektrisk krets 5
1.1 Beregning av strømmer i henhold til Kirchhoffs lover........................................... 5
1.2 Bytte ut motstandstrekanten med en ekvivalent stjerne......................................... ........................................................... ........................ 6
1.3 Beregning ved hjelp av "Loop Currents"-metoden........................................... ......... 8
1.4 Strømbalansen til den elektriske kretsen................................... 9
1.5 Beregning av potensialer for punkter i en elektrisk krets................................ 10
2 Del 2. Beregning og analyse av den elektriske AC-kretsen 12
2.1 Beregning av strømmer ved hjelp av den komplekse metoden........................................ 12
2.2 Bestemmelse av den aktive effekten til et wattmåler................................... 14
2.3 Balanse mellom aktiv og reaktiv effekt........................................ 14
2.4 Vektordiagram av strømmer.......................................... ...... 14
3 Seksjon 3. Beregning av en trefaset elektrisk krets.................................. 15
3.1 Beregning av fase- og linjestrømmer........................................... ...... 15
3.2 Strøm til en trefaset elektrisk krets................................... 16
3.3 Vektordiagram over strømmer og spenninger................................... 17
4 Avsnitt 4. Beregning av en trefaset asynkronmotor....... 18
Konklusjon................................................. ................................ 23
Liste over referanser................................................... .......... 24
Introduksjon
Elektroteknikk som vitenskap er et kunnskapsfelt som omhandler elektriske og magnetiske fenomener og deres praktisk bruk. Elektronikk, radioteknikk, elektriske stasjoner og andre relaterte vitenskaper begynte å utvikle seg på grunnlag av elektroteknikk.
Elektrisk energi brukes på alle områder av menneskelig aktivitet. Produksjonsanlegg i virksomheter er i hovedsak elektrisk drevne, d.v.s. drives av elektriske motorer. Elektriske instrumenter og enheter er mye brukt for å måle elektriske og ikke-elektriske mengder.
Den stadig økende bruken av ulike elektriske og elektroniske enheter krever kunnskap fra spesialister innen alle felt av vitenskap, teknologi og produksjon av grunnleggende konsepter om elektriske og elektromagnetiske fenomener og deres praktiske anvendelse.
Studentenes kunnskap om denne disiplinen vil sikre deres fruktbare arbeid i fremtiden som ingeniører gitt dagens strømforsyningstilstand til bedrifter.
Som et resultat av den ervervede kunnskapen, må en ingeniør av ikke-elektriske spesialiteter være i stand til dyktig å betjene elektrisk og elektronisk utstyr og elektriske stasjoner som brukes i moderne produksjonsforhold, og kjenne måten og metoder for å spare energi.
SEKSJON 1. BEREGNING AV EN KOMPLEKS ELEKTRISK DC-KRETS
Kretsparametrene er gitt i tabell 1.
Tabell 1 – Parametere for elektrisk kretsskjema.
|
EMF for strømkilde 1 (E 1) |
|
|
EMF for strømkilde 2 (E 2) |
|
|
EMF for strømkilde 3 (E 3) |
|
|
Intern motstand i strømforsyningen (R 01) |
|
|
Intern motstand i strømforsyningen (R 02) |
|
|
Intern motstand i strømforsyningen (R 03) |
|
|
Motstand 1 verdi (R 1) |
|
|
Motstand 2 (R 2) |
|
|
Verdi for motstand 3 (R 3) |
|
|
Verdi for motstand 4 (R 4) |
|
|
Motstandsverdi 5 (R 5) |
|
|
Motstandsverdi 6 (R 6) |
1.1 Beregning av strømmer etter Kirchhoffs lover
Vi viser på diagrammet strømretningen i grenene (fig. 1).
I følge Kirchhoffs første lov for likestrømskretser er den algebraiske summen av strømmer i enhver node i en elektrisk krets null, dvs. summen av strømmer rettet fra noden er lik summen av strømmer rettet til noden.
Vi komponerer likninger i henhold til Kirchhoffs første lov for noder, hvor antallet er lik (n–1), hvor n er antall noder i kretsen:
A) +I1 + I3 – I2 = 0; (1.1)
B) I 4 + I 6 – I 3 = 0; (1.2)
D) I 5 – I 1 – I 4 = 0. (1.3)
I følge Kirchhoffs andre lov for likestrømskretser i enhver lukket krets, er den algebraiske summen av spenningene på de resistive elementene lik den algebraiske summen av emf.
Vi komponerer likninger i henhold til Kirchhoffs andre lov for hver krets:
I) I 3 ∙ (R 3 + R 03) – I 1 ∙ (R 1 + R 01) + I 4 ∙ R 4 = 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)
Vi løser alle de resulterende ligningene sammen som et system, og erstatter alle kjente verdier:
=>
(1.7)
Etter å ha løst matrisen, får vi ukjente verdier av strømmer i grenene:
I1 = – 0,615 A;
Hvis strømmen i grenen viser seg å være negativ, betyr det at retningen er motsatt av den som er valgt i diagrammet.
1.2 Bytte ut motstandstrekanten med en tilsvarende stjerne
La oss transformere "trekanten" bcd, som tilsvarer det elektriske kretsskjemaet, til en ekvivalent "stjerne" (fig. 2). Den første trekanten er dannet av motstandene R 4, R 5, R 6. Under transformasjonen er betingelsen for kretsekvivalens nødvendigvis bevart, d.v.s. strømmene i ledningene som går til den konverterte kretsen og spenningene mellom nodene endrer ikke verdiene.
Når vi konverterer en "trekant" til en "stjerne" bruker vi følgende beregningsformler:
Ohm. (1,10)
Som et resultat av transformasjonen forenkles den opprinnelige kretsen (fig. 3).
I den konverterte kretsen er det bare tre grener og følgelig tre strømmer I 1, I 2, I 3. For å beregne disse strømmene er det nok å ha et system med tre ligninger kompilert i henhold til Kirchhoffs lover:
(1.11)
Ved oppstilling av ligninger velges strømretning og kretsbypass på samme måte som i en trekretskrets.
Vi komponerer og løser systemet:
(1.12)
Etter å ha løst matrisen, får vi de ukjente verdiene til strømmene I 1, I 2, I 3:
I1 = -0,615 A;
Ved å erstatte de oppnådde strømverdiene i ligningene som er kompilert for trekretskretsen, bestemmer vi de gjenværende strømmene I 4, I 5, I 6:
1.3 Beregning ved hjelp av "Loop Currents"-metoden
Vi setter vilkårlig retningen til sløyfestrømmene i cellene til den opprinnelige kretsen. Det er mer praktisk å indikere alle strømmer i én retning - med klokken
INTRODUKSJON
Emnet for dette kursarbeidet: "Beregning og analyse av elektriske kretser."
Kursprosjektet består av 5 seksjoner:
1) Beregning av DC elektriske kretser.
2) Beregning av ikke-lineære DC-kretser.
3) Løsning av enfase lineære AC elektriske kretser.
4) Beregning av trefase lineære elektriske kretser med vekselstrøm.
5) Studie av transiente prosesser i elektriske kretser.
Hver oppgave innebærer å lage diagrammer.
Målet med kursprosjektet er å studere ulike metoder for å beregne elektriske kretser og med utgangspunkt i disse beregningene bygge forskjellige typer diagrammer.
Kursprosjektet bruker følgende betegnelser: R-aktiv motstand, Ohm; L - induktans, H; C - kapasitans, Ф; XL, XC - reaktans (kapasitiv og induktiv), Ohm; I - strøm, A; U - spenning, V; E - elektromotorisk kraft, V; shi, shi - spennings- og strømforskyvningsvinkler, grader; P - aktiv effekt, W; Q - reaktiv effekt, Var; S - total effekt, VA; ts - potensial, V; NE er et ikke-lineært element.
BEREGNING AV LINEÆRE DC ELEKTRISKE KRETS
For den elektriske kretsen (fig. 1), gjør følgende:
1) Lag et ligningssystem basert på Kirchhoffs lover for å bestemme strømmer i alle grener av kretsen;
2) Bestem strømmene i alle grener av kretsen ved å bruke sløyfestrømmetoden;
3) Bestem strømmene i alle grener av kretsen basert på metoden for nodalpotensialer;
4) Lag en maktbalanse;
5) Presenter resultatene av gjeldende beregninger for punkt 2 og 3 i tabellform og sammenlign;
6) Konstruer et potensialdiagram for enhver lukket sløyfe som inkluderer en emf.
E1=30 V; R4=42 Ohm;
E2=40 V; R5=25 Ohm;
R1=16 Ohm; R6=52 Ohm;
R2=63 Ohm; r01=3 Ohm;
R3=34 Ohm; r02=2 Ohm;
R1"=R1+r01=16+3=19 Ohm;
R2"=R2+r02=63+2=65 Ohm.
La oss velge retningen til strømmene.
La oss velge retningen for å krysse konturene.
La oss lage et ligningssystem i henhold til Kirchhoffs lov:
E1=I1R1"+I5R5-I4R4
E2=I2R2"+I5R5+I6R6
E2=I4R4+I3R3+I2R2"
Figur 1. DC-kretsdiagram
Beregning av elektriske kretser ved bruk av sløyfestrømmetoden.
La oss ordne strømmene
La oss velge retningen til sløyfestrømmene i henhold til EMF
La oss lage ligninger for sløyfestrømmer:
Ik1 Х(R1"+R4+R5)-Ik2ЧR4+Ik3R5"=E1
Ik2 Х(R3+R+R2")-Ik1ЧR4+Ik3Ч=E2
Ik3 H(R6+R2"+R5)+Ik1×R5+Ik2×R2"=E2
La oss erstatte de numeriske verdiene av EMF og motstand i ligningen:
Ik1 CH86-Ik2CH42-+Ik3CH25=30
Ik1 CH42+Ik2CH141+Ik3CH65=40
IklH(25)+Ik2H65+Ik3H142=40
La oss løse systemet ved å bruke matrisemetoden (Cramers metode):
D1= =5,273×105
D2= =4,255×105
D3= =-3,877×105
Vi beregner Ik:
La oss uttrykke kretsstrømmene i form av konturstrømmer:
I2 =Ik2+Ik3=0,482+(-44)=0,438 A
I4 =-Ik1+Ik2=0,482-0,591=-0,109A
I5 =Ik1 + Ik3=0,591+(-0,044)=0,547A
La oss tegne en effektbalanse for en gitt krets:
Fig.=E1I1+E2I2=(30×91)+(40×38)=35,25 W
Rpr.=I12R1"+I22R2"+I32R3+I42R4+I52R5+I62R6=(91)2H16+(38)2H 63 + (82)2H H34+(-09)2H42+(47)2H25+=44)52 watt.
1 Beregning av elektriske kretser ved bruk av nodalpotensialmetoden
2 La oss ordne strømmene
3 Plasser nodene
4 La oss lage en ligning for potensialene:
ts1=(1?R3+1?R4+1?R1")-ts2Ч(1/R3)-ts3-(1/R4)=E1?R1"
ts2Ч(1/R3+1?R6+1?R2")-ts1Ч(1/R3)-ts3(1/R2") =(-E2 ?R2")
ts3Ch(1/R5+1?R4+1?R2")-ts2H(1/R2")-ts1H(1/R4)=E2?R2"
La oss erstatte de numeriske verdiene for EMF og motstand:
ts1H0.104-ts2H0.029-ts3H0.023=1.57
Ts1H0,029+ts2H0,063-ts3H0,015=(-0,61)
Ts1H0.023-ts2H0.015+ts3H0.078=0.31
5 La oss løse systemet ved å bruke matrisemetoden (Cramers metode):
1= = (-7,803×10-3)
2= = (-0,457×10-3)
3= = 3,336×10-3
6 Regn ut c:
q2= = (-21×103)
7 Finne strømmene:
I1= (ts4-ts1+E)1?R1"=0,482A
I2= (ts2-ts3+E2) ?R2"=0,49A
I3= (tsl-ts2) βR3=(-0,64)A
I4= (ts3-tsl) ?R4=(-0,28)A
I5= (ts3-ts4) ?R5= 0,35A
I6= (ts4- ts2) ?R6=(-0,023)A
8 Resultatene av gjeldende beregninger ved bruk av to metoder presenteres i form av en ledig tabell
Tabell 1 - Resultater av aktuelle beregninger ved bruk av to metoder
La oss konstruere et potensielt diagram for enhver lukket sløyfe inkludert EMF.
Figur 3 - DC-kretskrets
E1=30 V; R4=42 Ohm;
E2=40 V; R5=25 Ohm;
R1=16 Ohm; R6=52 Ohm;
R2=63 Ohm; r01=3 Ohm;
R3=34 Ohm; r02=2 Ohm;
R1"=R1+r01=16+3=19 Ohm;
R2"=R2+r02=63+2=65 Ohm.
Vi beregner potensialene til alle punkter i kretsen når vi beveger oss fra element til element, og kjenner størrelsen og retningen til grenstrømmene og EMF, samt motstandsverdiene.
Hvis strømmen faller sammen i retning med bypass, betyr det -, hvis det faller sammen med EMF, betyr det +.
ts2=ts1-I2R2"= 0 - 0,438 H 65 = - 28,47B
ts3=ts2+E2= - 28,47+40=11,53B
ts4=ts3-I4R4 = 11,58-(-4,57)=16,15B
ts4=ts4-I3R3 = 16,15-16,32=-0,17B
Vi bygger et potensialdiagram, plotter kretsmotstanden langs abscisseaksen og potensialene til punktene langs ordinataksen, tar hensyn til deres tegn.
En elektrisk krets er et sett med elektriske enheter som skaper en bane for elektrisk strøm, de elektromagnetiske prosessene der er beskrevet av ligninger som tar hensyn til begrepene elektromotorisk kraft, elektrisk strøm og elektrisk spenning.
Hovedelementene i den elektriske kretsen (Figur 1.1) er kilder og forbrukere av elektrisk energi.
Figur 1.1 Grunnleggende elementer i en elektrisk krets
DC-generatorer og galvaniske celler er mye brukt som kilder til elektrisk likestrømsenergi.
Kilder til elektrisk energi er preget av emf E de utvikler og den indre motstanden R0.
Forbrukere av elektrisk energi er motstander, elektriske motorer, elektrolysebad, elektriske lamper osv. I dem omdannes elektrisk energi til mekanisk, termisk, lys osv. I en elektrisk krets blir den positive retningen til emk E antatt å være retningen som sammenfaller med kraft som virker på en positiv ladning, dvs. fra "-"-kilde til "+"-strømkilde.
Ved beregning av elektriske kretser erstattes reelle kilder til elektrisk energi med ekvivalente kretser.
Den ekvivalente kretsen til EMF-kilden inneholder EMF E og den interne motstanden R0 til kilden, som er mye mindre enn motstanden Rн til strømforbrukeren (Rн >> R0). Ofte i beregninger blir den indre motstanden til EMF-kilden likestilt med null.
For en kretsseksjon som ikke inneholder en energikilde (for eksempel for kretsen figur 1.2, a), er forholdet mellom strøm I og spenning U12 bestemt av Ohms lov for kretsseksjonen:
hvor c1 og c2 er potensialene til punktene 1 og 2 i kretsen;
Y R er summen av motstandene i en del av kretsen;
R1 og R2 er motstandene til kretsseksjonene.
Figur 1.2 Elektrisk diagram av en kretsseksjon: a - inneholder ikke en energikilde; b - som inneholder en energikilde
For en del av en krets som inneholder en energikilde (Figur 1.2, b), er Ohms lov skrevet som uttrykket
hvor E er EMF for energikilden;
R = R1 + R2 er den aritmetiske summen av motstandene til kretsseksjonene;
R0 er den indre motstanden til energikilden.
Forholdet mellom alle typer kraft i en elektrisk krets (effektbalanse) bestemmes ut fra ligningen:
UR1 = UR2 + URp, (1,3)
hvor UR1 = UEI er den algebraiske summen av kraftene til energikilder;
UR2 - algebraisk sum av forbrukerkraft (nettoeffekt) (P2 = UI);
URp = УI2R0 - total effekt på grunn av tap i kildemotstand.
Motstander, så vel som motstanden til andre elektriske enheter, er forbrukere av elektrisk energi. Kraftbalansen bestemmes av loven om bevaring av energi, mens i enhver lukket elektrisk krets er den algebraiske summen av kraftene til energikilder lik den algebraiske summen av kraftene som forbrukes av forbrukere av elektrisk energi.
Effektiviteten til installasjonen bestemmes av forholdet
Ved beregning av uforgrenede og forgrenede lineære DC elektriske kretser kan forskjellige metoder brukes, valget av disse avhenger av typen elektrisk krets.
Når du beregner komplekse elektriske kretser, er det i mange tilfeller tilrådelig å forenkle dem ved å folde, erstatte individuelle deler av kretsen med serielle, parallelle og blandede motstandsforbindelser med en ekvivalent motstand ved å bruke metoden for ekvivalente transformasjoner (transfigurasjonsmetoden) av elektriske kretser.
