Analiza si calculul circuitelor electrice. P1. Analiza si calculul unui circuit electric de curent continuu. Legile de bază ale circuitelor de curent continuu
Mai jos notați numărul complet al grupului (de exemplu, 3ASU-2DB-202), numele și I.O. ale studentului, cod complet opțiunea de proiectare, de exemplu, KR6-13 – codul celei de-a 13-a versiuni a sarcinilor munca de curs KR6.
În partea de jos a foii (în centru) scrieți numele orașului și anul curent.
2. Pe pagina următoare este prezentat un „Rezumat” al lucrării finalizate (nu mai mult de 2/3 din pagină) cu descriere scurta scheme de proiectare a circuitelor, metode utilizate (legi, reguli etc.) pentru analiza schemelor de circuite și a rezultatelor obținute în urma îndeplinirii sarcinilor.
De exemplu, o adnotare pentru prima sarcină finalizată.
„În sarcina 1 a fost calculat un circuit electric complex curent continuu cu două surse de tensiune și șase ramuri. La analiza circuitului și calculul acestuia s-au folosit următoarele metode: metoda legilor lui Kirchhoff, metoda tensiunilor nodale (două noduri), legea lui Ohm generalizată și metoda generatorului echivalent. Corectitudinea rezultatelor calculului a fost confirmată prin construirea unei diagrame potențiale a celui de-al doilea circuit și îndeplinirea condiției de echilibrare a puterii.”
În mod similar, se oferă adnotarea sarcinilor 2 și 3 finalizate ale lucrării.
3. Pe a treia pagină, notați subiectul temei 1 a lucrării de curs și sub acesta (în paranteze) codul pentru versiunea calculată a temei, de exemplu, KR6.1-13. Schema electrică a circuitului este desenată mai jos (în conformitate cu GOST 2.721-74) și sub aceasta datele inițiale pentru calcularea unei anumite opțiuni sunt scrise din tabelul 6.1, de exemplu: E 1 = 10 V, E 2 = 35 V, R 1 = 15 ohmi, R 2 = ... etc.
4. În continuare, se efectuează un calcul pas cu pas al schemei de circuit cu rubricile corespunzătoare fiecărei etape (pas), cu desenarea diagramelor de proiectare necesare cu direcții condiționat pozitive ale curenților și tensiunilor ramurilor, cu înregistrarea ecuațiilor și formulelor în formă generală, urmată de înlocuirea valorilor numerice ale mărimilor fizice incluse în formule și înregistrarea rezultatelor intermediare de calcul (pentru căutare posibile erori calculat de profesor). Rezultatele calculului trebuie rotunjite la cel mult patru până la cinci cifre semnificative, exprimând numere în virgulă mobilă dacă sunt mari sau mici.
Atenţie! La calcularea valorilor original date pentru calcularea schemelor de circuite (valori EMF efective E, valorile impedanței Z ramuri) se recomandă rotunjirea valorilor lor la numere întregi, de exemplu Z= 13/3 » 4 ohmi.
5. Diagramele și graficele sunt desenate pe hârtie milimetrică (sau pe foi cu o grilă fină atunci când lucrați pe un computer) conform GOST folosind scări uniforme de-a lungul axelor și indicând dimensiunile. Figurile și diagramele trebuie numerotate și etichetate, de exemplu, Fig. 2.5. Schema vectorială a tensiunilor și curenților unui circuit electric. Numerotarea atât a cifrelor, cât și a formulelor este consecventă în toate cele trei sarcini!
7. Se recomandă depunerea rapoartelor pentru fiecare temă către profesor pentru revizuire pe foi capsate în format A4, urmată de legarea acestora înainte de a apăra lucrarea.
8. Pe baza rezultatelor calculelor şi constructii grafice concluziile sunt formulate pentru fiecare sarcină sau la finalul raportului - pentru întreaga lucrare. Pe ultima pagina Studentul își pune semnătura pe proces-verbal și data încheierii lucrării.
Atenţie!
1. Lucrările finalizate cu neglijență vor fi returnate studenților pentru reînregistrare. Profesorul returnează, de asemenea, rapoarte elevilor individuali pentru revizuire cu erori marcate pe foi sau cu o listă de comentarii și recomandări pentru corectarea erorilor pe pagina de titlu.
2. După susținerea lucrărilor de curs, note explicative de la elevii grupelor cu nota și semnătura profesorului (doi profesori) pe paginile de titlu, cuprinse și în declarația corespunzătoare și în carnetele de evidență a elevilor, se predau secției pentru păstrare. pentru doi ani.
Notă: La compilarea tabelului 6.1. Variante ale sarcinii 1, a fost folosit programul Varianta 2, dezvoltat de conf. univ. dr. Rumyantseva R.A. (RGGU, Moscova) și versiunile sarcinii 6.2 și sarcinii 6.3. preluat (cu acordul autorilor) din opera lui: Antonova O.A., Karelina N.N., Rumyantseva M.N. Calculul circuitelor electrice (instrucțiuni metodologice pentru lucrul cursului la cursul „Inginerie electrică și electronică”. - M.: MATI, 1997.
Exercitiul 1
ANALIZA SI CALCULUL CIRCUITULUI ELECTRIC
CURENT CONTINUU
Pentru opțiunea specificată în tabelul 6.1:
6.1.1. Notați valorile parametrilor elementelor circuitului și desenați o diagramă de proiectare a circuitului în conformitate cu GOST, indicând direcțiile condiționat pozitive ale curenților și tensiunilor ramurilor. Selectarea unei scheme de circuit generalizate (Fig. 1: A, b, V sau G) se efectuează după cum urmează. Dacă numărul opțiunii atribuit de profesor pentru a efectua KR6 pentru elev N se împarte la 4 fără rest (și în opțiunea nr. 1), apoi diagrama din Fig. 1 A; cu restul de 1 (și în opțiunea nr. 2), schema din Fig. 1 b; cu un rest de 2 (și în opțiunea nr. 3) - diagramă din Fig. 1 V; iar în final, cu un rest de 3, circuitul din Fig. 1 G.
6.1.2. Efectuați o analiză topologică a schemei de circuit (determinați numărul de ramuri, noduri și circuite independente).
6.1.3. Compuneți numărul de ecuații necesare pentru a calcula lanțul folosind prima și a doua lege a lui Kirchhoff.
6.1.4. Simplificați schema circuitului prin înlocuirea triunghiului pasiv al circuitului cu o stea echivalentă, calculând rezistența razelor (ramurilor) acesteia.
6.1.7. Verificați calculul curenților și tensiunilor tuturor celor șase ramuri ale circuitului inițial prin construirea unei diagrame de potențial pe scara unuia dintre circuite, în ramurile cărora este inclusă cel puțin o sursă de tensiune și confirmând că starea echilibrului de putere este întâlnit.
6.1.8. Verificați corectitudinea calculului sarcinii 1 (împreună cu profesorul) prin compararea datelor obținute cu datele calculate cu ajutorul programului Variant instalat pe calculator într-un laborator (clasa) de specialitate al catedrei. Instrucțiuni scurte pentru lucrul cu programul este afișat pe câmpul de lucru al afișajului împreună cu interfața programului.
6.1.9. Formulați concluzii pe baza rezultatelor sarcinii finalizate 1.
Tabelul 6.1
Opțiuni pentru tema 1 curs 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 ohmi | Filiala pentru MEG | ||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | 16- | 10- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| Tabelul 6.1(continuare) | |||||||||||||||
| 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 ohmi | Filiala pentru MEG | ||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | 10- | 16- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||||
Tabelul 6.1(continuare)
| 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 ohmi | Filiala pentru MEG |
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| -- | -- | -- | -- | ||||||||||
| O liniuță (--) în câmpurile tabelului înseamnă absența acestei surse de tensiune E kîn schema circuitului |
Trimiteți-vă munca bună în baza de cunoștințe este simplu. Utilizați formularul de mai jos
Studenții, studenții absolvenți, tinerii oameni de știință care folosesc baza de cunoștințe în studiile și munca lor vă vor fi foarte recunoscători.
Postat pe http://www.allbest.ru
Departamentul de Automatizare și Inginerie Electrică
B3.B.11 Electrotehnică și electronică
Ghid pentru exerciții practice
după disciplină Direcţia antrenamentului
260800 Tehnologia produselor și organizarea cateringului
Profil de antrenament
Tehnologia de organizare a afacerilor de restaurante
Calificare de absolvent (grad) de licență
Ufa 2012UDK 378.147:621.3
Alcătuit de: profesor superior Gallyamova L.R.
profesor superior Filippova O.G.
Revizor: Șef al Departamentului de Mașini Electrice și Echipamente Electrice
Doctor în științe tehnice, profesorul Aipov R.S.
Responsabil problema: șef Catedră de automatizare și inginerie electrică, candidat la științe tehnice, conf. univ. Galimardanov I.I.
2. Analiza circuitelor de curent sinusoidal neramificat
şi determinarea parametrilor circuitelor echivalente. Diagrame vectoriale, triunghiuri de tensiuni, rezistențe și puteri
Bibliografie
motor asincron cu lanț trifazat
1. Analiza și calculul circuitelor electrice liniare DC
1.1 Informații teoretice
Un circuit electric este un set de dispozitive electrice care creează o cale pentru curentul electric, procesele electromagnetice în care sunt descrise prin ecuații ținând cont de conceptele de forță electromotoare, curent electric si tensiunea electrica.
Elementele principale ale circuitului electric (Figura 1.1) sunt sursele și consumatorii de energie electrică.
Figura 1.1 Elemente de bază ale unui circuit electric
Generatoarele de curent continuu și celulele galvanice sunt utilizate pe scară largă ca surse de energie electrică de curent continuu.
Sursele de energie electrică se caracterizează prin fem E pe care o dezvoltă și rezistența internă R0.
Consumatorii de energie electrică sunt rezistențele, motoarele electrice, băile de electroliză, lămpile electrice etc. În ele, energia electrică este transformată în mecanică, termică, luminoasă etc. Într-un circuit electric, direcția pozitivă a fem E este considerată a fi direcția care coincide cu forța care acționează asupra unei sarcini pozitive, adică de la sursa „-” la sursa de alimentare „+”.
La calcularea circuitelor electrice, sursele reale de energie electrică sunt înlocuite cu circuite echivalente.
Circuitul echivalent al sursei EMF conține EMF E și rezistența internă R0 a sursei, care este mult mai mică decât rezistența Rн a consumatorului de energie electrică (Rн >> R0). Adesea, în calcule, rezistența internă a sursei EMF este egală cu zero.
Pentru o secțiune de circuit care nu conține o sursă de energie (de exemplu, pentru circuitul Figura 1.2, a), relația dintre curentul I și tensiunea U12 este determinată de legea lui Ohm pentru secțiunea de circuit:
unde c1 și c2 sunt potențialele punctelor 1 și 2 ale circuitului;
Y R este suma rezistențelor dintr-o secțiune a circuitului;
R1 și R2 sunt rezistențele secțiunilor circuitului.
Figura 1.2 Schema electrica secţiunea circuitului: a - nu conţine o sursă de energie; b - conţinând o sursă de energie
Pentru o secțiune a unui circuit care conține o sursă de energie (Figura 1.2, b), legea lui Ohm se scrie ca expresie
unde E este EMF al sursei de energie;
R = R1 + R2 este suma aritmetică a rezistențelor secțiunilor circuitului;
R0 este rezistența internă a sursei de energie.
Relația dintre toate tipurile de putere dintr-un circuit electric (echilibrul puterii) este determinată din ecuația:
UR1 = UR2 + URp, (1,3)
unde UR1 = UEI este suma algebrică a puterilor surselor de energie;
UR2 - suma algebrică a puterii consumatorului (puterea netă) (P2 = UI);
URp = УI2R0 - puterea totală din cauza pierderilor în rezistența sursei.
Rezistoarele, precum și rezistența altor dispozitive electrice, sunt consumatori de energie electrică. Bilanțul puterii este determinat de legea conservării energiei, în timp ce în orice circuit electric închis suma algebrică a puterilor surselor de energie este egală cu suma algebrică a puterilor consumate de consumatorii de energie electrică.
Coeficient acțiune utilă atitudinile sunt determinate de atitudine
La calcularea circuitelor electrice DC liniare neramificate și ramificate, pot fi utilizate diferite metode, a căror alegere depinde de tipul de circuit electric.
La calcularea circuitelor electrice complexe, în multe cazuri, este recomandabil să le simplificați prin pliere, înlocuirea secțiunilor individuale ale circuitului cu conexiuni de rezistență seriale, paralele și mixte cu o rezistență echivalentă folosind metoda transformărilor echivalente (metoda transfigurarii) a circuitelor electrice.
1.1.1 Metoda transformărilor echivalente
Circuit electric cu conexiune serială rezistența (Figura 1.3, a) este înlocuită cu un circuit cu o rezistență echivalentă Rek (Figura 1.3, b), egală cu suma tuturor rezistențelor circuitului:
Rek = R1 + R2 +…+ Rn = , (1.5)
unde R1, R2...Rn sunt rezistențele secțiunilor individuale ale circuitului.
Figura 1.3 Circuit electric cu conectare în serie a rezistențelor
În acest caz, curentul I în circuitul electric rămâne neschimbat, toate rezistențele sunt conduse de același curent. Tensiunile (căderile de tensiune) peste rezistențe atunci când sunt conectate în serie sunt distribuite proporțional cu rezistențele secțiunilor individuale:
U1/R1 = U2/R2 = … = Un/Rn.
La conectarea rezistențelor în paralel, toate rezistențele sunt sub aceeași tensiune U (Figura 1.4). Este recomandabil să înlocuiți un circuit electric format din rezistențe conectate în paralel cu un circuit cu o rezistență echivalentă Rek, care se determină din expresia
unde este suma valorilor reciproce ale rezistențelor secțiunilor ramurilor paralele ale circuitului electric;
Rj este rezistența secțiunii paralele a circuitului;
n este numărul de ramuri paralele ale lanțului.
Figura 1.4 Circuit electric cu conexiunea paralelă a rezistențelor
Rezistența echivalentă a unei secțiuni a unui circuit constând din rezistențe identice conectate în paralel este egală cu Rek = Rj/n. Când două rezistențe R1 și R2 sunt conectate în paralel, rezistența echivalentă este determinată ca
iar curenții sunt distribuiti invers proporțional cu aceste rezistențe, în timp ce
U = R1I1 = R2I2 = … = RnIn.
Cu o conexiune mixtă de rezistențe, de ex. în prezența secțiunilor unui circuit electric cu conexiune în serie și paralelă a rezistențelor, rezistența echivalentă a circuitului se determină în conformitate cu expresia
În multe cazuri, se dovedește, de asemenea, a fi recomandabil să convertiți rezistențele conectate printr-un triunghi (Figura 1.5) într-o stea echivalentă (Figura 1.5).
Figura 1.5 Circuit electric cu conexiune în triunghi și stea a rezistențelor
În acest caz, rezistența razelor stelei echivalente este determinată de formulele:
R1 = ; R2 = ; R3 = ,
unde R1, R2, R3 sunt rezistențele razelor stelei de rezistență echivalentă;
R12, R23, R31 - rezistențele laturilor triunghiului de rezistență echivalent. Când înlocuiți steaua de rezistență cu un triunghi de rezistență echivalent, rezistența acesteia este calculată folosind formulele:
R31 = R3 + R1 + R3R1/R2; R12 = R1 + R2 + R1R2/R3; R23 = R2 + R3 + R2R3/R1.
1.1.2 Metoda de aplicare a legilor lui Kirchhoff
În orice circuit electric, în conformitate cu prima lege a lui Kirchhoff, suma algebrică a curenților direcționați către un nod este egală cu zero:
unde Ik este curentul din ramura a k-a.
În conformitate cu a doua lege a lui Kirchhoff, suma algebrică a EMF a surselor de energie din orice circuit închis al unui circuit electric este egală cu suma algebrică a căderilor de tensiune pe elementele acestui circuit:
La calcularea circuitelor electrice folosind metoda de aplicare a legilor lui Kirchhoff, se selectează direcțiile pozitive condiționate ale curenților în ramuri, apoi se selectează circuitele închise și se specifică direcția pozitivă de ocolire a circuitelor. În acest caz, pentru confortul calculelor, se recomandă să alegeți aceeași direcție de bypass pentru toate circuitele (de exemplu, în sensul acelor de ceasornic).
Pentru a obține ecuații independente, este necesar ca fiecare circuit nou să includă cel puțin o ramură nouă (B) care nu a fost inclusă în circuitele anterioare.
Numărul de ecuații compilate conform primei legi a lui Kirchhoff este considerat ca fiind cu unul mai mic decât numărul de noduri Ny din circuit: NI = Ny - 1. În acest caz, curenții direcționați către nod sunt considerați convențional pozitivi, iar cei dirijați din nod ca negativ.
Numărul rămas de ecuații NII = NВ - Nу + 1 este compilat conform celei de-a doua legi a lui Kirchhoff, unde NВ este numărul de ramuri.
Când se compun ecuații conform celei de-a doua legi a lui Kirchhoff, se presupune că f.em. surselor este pozitivă dacă direcțiile lor coincid cu direcția selectată de ocolire a circuitului, indiferent de direcția curentului în ele. Dacă există o discrepanță, acestea sunt notate cu semnul „-”. Căderi de tensiune în ramurile în care direcția pozitivă a curentului coincide cu direcția de bypass, indiferent de direcția EMF în aceste ramuri - cu semnul „+”. Dacă nu coincid cu direcția de bypass, căderile de tensiune sunt înregistrate cu semnul „-”.
Ca urmare a rezolvării sistemului rezultat de N ecuații, se găsesc valorile efective ale mărimilor care se determină, ținând cont de semnul acestora. În acest caz, cantitățile care au semn negativ au de fapt o direcție opusă celei acceptate convențional. Direcțiile cantităților care au semn pozitiv coincid cu direcția acceptată convențional.
1.2 Probleme de rezolvat în timpul lecției practice
Determinați curentul într-un circuit electric de curent continuu (Figura 1.5, a). EMF al sursei de alimentare: E1 = 40 V, E2 = 20 V, rezistențe interne: R01 = 3 Ohm, R02 = 2 Ohm, potențialele punctelor 1 și 2 circuite: c1 = 80 V, c2 = 60 V, rezistență rezistență R1 = 10 Ohm, R2 = 10 Ohm.
Răspuns: I = 1,6 A.
Figura 1.5 Circuit electric DC
Determinați tensiunea de alimentare U a circuitului electric de curent continuu (Figura 1.5, b), precum și rezistența de sarcină Rн, dacă tensiunea la bornele de sarcină Un = 100 V, curentul din circuitul I = 10 A, rezistența de fiecare dintre firele circuitului Rp = 0,6 Ohm .
Raspuns: U = 112 V; Rn = 10 Ohm.
Pentru circuitul electric (Figura 1.1), se determină curentul I, tensiunea la bornele consumatorului U, puterea sursei de alimentare P1, puterea P2 a circuitului extern, randamentul instalației, dacă fem a puterii. sursa E = 10 V, rezistența sa internă R0 = 1 Ohm, rezistența la sarcină Rн = 4 Ohm. Neglijați rezistența cablurilor de alimentare.
Răspuns: I = 2 A; U = 8 V; P1 = 20 W; P2 = 16 W; z = 80%.
Determinați rezistența totală R0 și distribuția curenților în circuitul electric DC (Figura 1.6). Rezistențe rezistoare: R1 = R2 = 1 Ohm, R3 = 6 Ohm, R4 = R5 = 1 Ohm, R6 = R7 = 6 Ohm, R8 = 10 Ohm, R9 = 5 Ohm, R10 = 10 Ohm. Tensiunea de alimentare U = 120 V.
Figura 1.6 Schema circuitului electric pentru problema 1.2.4
Pentru un circuit electric de curent continuu (Figura 1.7), determinați rezistența echivalentă Rek și curentul total I din circuit, precum și căderea de tensiune DU la rezistențele R1, R2, R8. Rezistențe rezistoare: 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 a sursei de alimentare E = 50 V, neglijați rezistența internă a sursei.
Figura 1.7 Schema circuitului electric pentru problema 1.2.5
Pentru condițiile problemei 1.2.5, transformați legătura stea R3, R5, R6 într-un triunghi echivalent și calculați rezistența laturilor sale.
Figura 1.8 prezintă un circuit de punte pentru conectarea rezistențelor într-un circuit de curent continuu cu o sursă de tensiune U = 120 V. Determinați mărimea și direcția curentului I5 în diagonala punții dacă rezistențele rezistenței sunt: R1 = 25 Ohm, R2 = 5 Ohm, R3 = 20 Ohm, R4 = 10 Ohm, R5 = 5 Ohm.
Figura 1.8 Circuit de punte pentru conectarea rezistențelor
Pentru un circuit electric de curent continuu (Figura 1.9), determinați curenții I1 - I3 din ramuri folosind legile lui Kirchhoff. EMF E1 = 1,8 V, E2 = 1,2 V; rezistențe rezistoare: R1 = 0,2 Ohm, R2 = 0,3 Ohm, R3 = 0,8 Ohm, R01 = 0,6 Ohm, R02 = 0,4 Ohm.
Figura 1.9 Schema circuitului electric pentru problema 1.2.8
Folosind legile lui Kirchhoff, determinați curenții I1 - I3 în ramurile circuitului electric prezentat în figura 1.10, a. EMF al surselor de alimentare: E1 = 100 V, E2 = 110 V; rezistențe de rezistență: R1 = 35 Ohm, R2 = 10 Ohm, R3 = 16 Ohm.
Într-un circuit electric de curent continuu (Figura 1.10, b) ampermetrul indică PA1: I5 = 5 A. Determinați curenții din toate ramurile circuitului I1 I4 folosind legile lui Kirchhoff. Rezistențe rezistoare: 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.
Figura 1.10 Circuite electrice DC: a - la problema 1.2.9; b - la problema 1.2.10
În circuitul electric de curent continuu prezentat în figura 1.11 a, se determină curenții I1 I5 din ramuri folosind metoda curentului de buclă; tensiunea U12 si U34 intre punctele 1-2 si 3-4 ale circuitului. Creați o ecuație de echilibru de putere. EMF al sursei de alimentare E = 30 V, curent al sursei de curent J = 20 mA, rezistențele rezistenței R1 = 1 kOhm, R2 = R3 = R4 = 2 kOhm, R5 = 3 kOhm.
În circuitul electric de curent continuu prezentat în figura 1.11 b, determinați curenții din ramuri folosind metoda curentului de buclă. EMF al surselor de alimentare E 1 = 130 V, E2 = 40 V, E3 = 100 V; rezistență 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.
Figura 1.11 Circuite electrice DC: a - la problema 1.2.11; b - la problema 1.2.12
2. Analiza circuitelor de curent sinusoidal neramificat și determinarea parametrilor circuitelor echivalente. Diagrame vectoriale, triunghiuri de tensiuni, rezistențe și puteri
2.1 Informații teoretice
Într-un circuit electric al unui curent sinusoidal cu o rezistență activă R (Tabelul 2.1), sub acțiunea unei tensiuni sinusoidale u = Umsinт, apare un curent sinusoidal i = Imsinт, care coincide în fază cu tensiunea, deoarece fazele inițiale ale tensiunii U și curentul I sunt egale cu zero (wu = 0, wi = 0). În acest caz, unghiul de defazare dintre tensiune și curent μ = ūu - ūi = 0, ceea ce indică faptul că pentru acest circuit dependențele modificărilor de tensiune și curent coincid între ele pe o diagramă liniară în timp.
Rezistența totală a circuitului este calculată folosind legea lui Ohm:
Într-un circuit electric al unui curent sinusoidal care conține o bobină cu inductanță L (Tabelul 2.1), sub influența unei tensiuni u = Um sin(мт + /2) variind conform unei legi sinusoidale, apare un curent sinusoidal i = Imsincht, întârziat în fază cu tensiunea cu un unghi /2.
În acest caz, faza inițială a tensiunii wu = /2 și faza inițială a curentului wi = 0. Unghiul de defazare dintre tensiune și curent c = (wu - wi) = /2.
Într-un circuit electric de curent sinusoidal cu un condensator cu o capacitate C (Tabelul 2.1), sub influența tensiunii u = Umsin(ут - /2), apare un curent sinusoidal i = Imsinт, avansând tensiunea pe condensator cu un unghi /2.
Unghiul de fază inițial al curentului wi = 0, iar tensiunea wu = - /2. Unghiul de defazare dintre tensiunea U și curentul I c = (wu - wi) = - /2.
Într-un circuit electric cu o conexiune în serie de rezistență activă R și inductor L, curentul rămâne în urma tensiunii cu un unghi μ › 0. În acest caz, rezistența totală a circuitului este:
Conductibilitatea circuitului
unde G = R/Z2 - conductivitatea activă a circuitului;
BL = XL/Z2 - reactiv conductanță inductivă lanţuri.
Unghiul de fază între tensiune și curent:
c = arctg XL/R = arctg BL/G. (2,4)
În mod similar, puteți obține formulele de calcul corespunzătoare pentru circuitele electrice de curent sinusoidal cu diferite combinații de elemente R, L și C, care sunt date în Tabelul 2.1.
Puterea circuitului cu reactanțe active, inductive și capacitive (R, L și C):
unde P = I2R - puterea activă,
QL = I2XL - componenta inductivă a puterii reactive,
QC = I2XC - componenta capacitiva a puterii reactive.
Într-un circuit electric neramificat al unui curent sinusoidal cu inductanță L, capacitate C și rezistență activă, în anumite condiții, poate apărea rezonanță de tensiune (o stare specială a unui circuit electric în care reactanța sa inductivă XL este egală cu reactanța capacitivă XC a circuit). Astfel, rezonanța tensiunii apare atunci când reactanțele circuitului sunt egale, adică. la XL = XС.
Rezistența circuitului la rezonanță Z = R, adică Rezistența totală a circuitului la rezonanța tensiunii are o valoare minimă egală cu rezistența activă a circuitului.
Unghiul de fază între tensiune și curent la rezonanța tensiunii
ц = су - сi = arctg = 0,
în acest caz, curentul și tensiunea sunt în fază. Factorul de putere al circuitului are o valoare maxima: cos c = R/Z = 1 iar curentul din circuit atinge si o valoare maxima I = U/Z = U/R.
Puterea reactivă a circuitului la rezonanța tensiunii:
Q = QL - QC = I2XL - I2XС = 0.
Puterea activă a circuitului la rezonanță capătă cea mai mare valoare, egală cu puterea totală: P = UI cos c = S.
Când se construiește o diagramă vectorială pentru un circuit electric cu rezistențe conectate în serie, valoarea inițială este curentul, deoarece în acest caz valoarea curentului în toate secțiunile circuitului este aceeași.
Curentul este reprezentat pe scara corespunzătoare (mi = n A/cm), apoi în raport cu curentul pe scara acceptată (mu = n V/cm) căderile de tensiune DU la rezistențele corespunzătoare sunt reprezentate în succesiunea locației lor. în circuit și tensiune (Figura 2.1).
Figura 2.1 Construcția unei diagrame vectoriale
2.2 Exemplu de rezolvare a unei probleme tipice
Determinați citirile instrumentelor din circuitul electric de curent alternativ (Figura 2.2). Tensiunea de alimentare U = 100 V, rezistențele active și de reactanță sunt R = 3 Ohmi, XL = 4 Ohmi, XC = 8 Ohmi. Construiți o diagramă vectorială de curent și tensiune.
Figura 2.2 Circuit electric AC
Impedanta circuitului electric:
impedanța bobinei:
Citirea ampermetrului PA1 (curent de circuit):
Uк = I?Zк = 20 ? 5 = 100 V.
UC = I?ХС = 20 ? 8 = 160 V.
Citirea wattmetrului PW1:
Р = I2?R = 202? 3 = 1200 W = 1,2 kW.
Diagrama vectorială este prezentată în Figura 2.3.
Figura 2.3 Diagrama vectorială
2.3 Probleme de rezolvat în timpul lecției practice
Pentru un circuit electric AC monofazat neramificat, determinați căderea de tensiune UL pe reactanța inductivă XL, tensiunea U aplicată în circuit, P activ, Q reactiv și puterea totală S și factorul de putere cos al circuitului, dacă rezistența activă și reactivă R = XL = 3 Ohm, iar căderea de tensiune pe elementul activ UR = 60 V.
Raspuns: UL = 60 V; U = 84,8 V; P = 1,2 kW;
Q = 1,2 kVAr; S = 1,697 kVA; cos= 0,71.
O bobină cu rezistență activă R = 10 Ohm și inductanță L = 133 mH și un condensator cu capacitate C = 159 μF sunt conectate în serie la rețeaua de curent alternativ. Determinați curentul I în circuit și tensiunea pe bobina UC și condensatorul UC la o tensiune de alimentare de U = 120 V, construiți o diagramă vectorială a curenților și tensiunilor.
Răspuns: I = 5A; UK = 215 V; UC = 100 V..
Determinați curentul într-un circuit electric AC neramificat care conține rezistență activă și reactivă: R = 1 Ohm; XC = 5 Ohm; XL = 80 Ohm, precum și frecvența f0 la care are loc rezonanța tensiunii, curentul I0, tensiunea pe condensatorul UC și inductanța UL la rezonanță, dacă tensiunea de alimentare U = 300 V la o frecvență f = 50 Hz.
Răspuns: I =3,4 A; f0 = 12,5 Hz; I0 = 300 A; UC = UL = 6000 V.
Calculați la ce capacitate a condensatorului din circuitul din figura 2.2 va exista rezonanță de tensiune dacă R = 30 Ohm; XL = 40 Ohm.
Răspuns: C = 78 µF.
3. Calculul circuitelor trifazate pentru diverse metode de conectare a receptoarelor. Analiza circuitelor pentru moduri de funcționare simetrice și asimetrice
3.1 Informații teoretice
Un sistem de alimentare trifazat pentru circuite electrice este o combinație de trei EMF-uri sau tensiuni sinusoidale, identice ca frecvență și amplitudine, decalate în fază unul față de celălalt cu un unghi de 2/3, adică. 120є (Figura 3.1).
Figura 3.1 Diagrama vectorială
În sursele de alimentare simetrice, valorile EMF sunt egale. Neglijând rezistența internă a sursei, putem lua EMF corespunzătoare sursei egală cu tensiunile care acționează la bornele acesteia EA = UA, EB = UB, EC = UC.
Un circuit electric în care funcționează un sistem trifazat de fem sau tensiune se numește trifazat. Exista diferite căi conectarea fazelor surselor de energie trifazată și a consumatorilor de energie electrică trifazată. Cele mai comune sunt conexiunile stea și delta.
La conectarea fazelor unui consumator de electricitate trifazat cu o „stea” (Figura 3.2), capetele înfășurărilor de fază x, y și z sunt combinate într-un punct neutru comun N, iar începuturile fazelor A, B, C sunt conectate la firele liniare corespunzătoare.
Figura 3.2 Schema de conectare a înfășurărilor de fază a receptorului „stea”
Tensiunile UA, UB, UC care acționează între începutul și sfârșitul fazelor consumatorului sunt tensiunile de fază ale acestuia. Tensiunile UАВ, УВС, УСА, care acţionează între începuturile fazelor de consum sunt tensiuni liniare (Figura 3.2). Curenții liniari Il din liniile de alimentare (IA, IB, IC) sunt și curenți de fază Iph care circulă prin fazele consumatorului. Prin urmare, în prezența unui sistem trifazat simetric, la conectarea fazelor consumatorului cu o „stea”, sunt valabile următoarele relații:
Il = Iph, (3.1)
Ul = Uph. (3,2)
Puterea activă P, Q reactivă și S totală a consumatorului de energie electrică cu o sarcină simetrică (ZA = ZB = ZC = Zph) și fazele conectate în stea sunt determinate ca sumă a puterilor de fază corespunzătoare.
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;
Conexiunea în care începutul înfășurării ulterioare a fazei consumatorului de energie electrică este conectat la sfârșitul fazei anterioare (în acest caz, începuturile tuturor fazelor sunt conectate la firele liniare corespunzătoare) se numește „triunghi”.
Când sunt conectate printr-un „triunghi” (Figura 3.3), tensiunile de fază sunt egale cu tensiunile liniare
Ul = Uph. (3,3)
Figura 3.3 Schema de conectare a înfășurărilor de fază a receptorului într-un triunghi
Cu un sistem de alimentare simetric
UАВ = UВС = UА = Uф = Uл.
Relația dintre curenții liniari și de fază la conectarea unui consumator cu un triunghi și o sarcină simetrică
Il = Iph. (3,4)
La un consumator de energie electrică simetric cu o conexiune de fază „triunghiulară”, puterile totale S, P activă și Q reactivă ale fazelor individuale ale consumatorului sunt determinate folosind formulele obținute pentru conexiunea de fază „stea”.
Trei grupuri de lămpi de iluminat cu o putere de P = 100 W fiecare cu o tensiune nominală Unom = 220 V sunt conectate într-o configurație în stea cu un fir neutru (Figura 3.4, a). În acest caz, nA = 6 lămpi sunt conectate în paralel în faza A, nA = 6 lămpi în faza B, nB = 4 lămpi în faza C, nC = 2 lămpi în faza C. Tensiunea liniară simetrică a sursei de alimentare Ul = 380 V. Determinați rezistența de fază Zph și curenții de fază Iph ai consumatorului de energie electrică, construiți o diagramă vectorială a curenților și tensiunilor, determinați curentul IN în firul neutru.
Figura 3.4 Sistem de alimentare trifazat: a - schema de conectare în stea; b - diagrama vectoriala
Rezistența activă a fazelor de consum:
RВ = = 120 Ohm;
RC = = 242 ohmi,
aici Uf = = 220 V.
Curenți de fază:
IB = = 1,82 A;
Curentul din firul neutru este determinat grafic. Figura 3.4, b) prezintă o diagramă vectorială a tensiunilor și curenților, din care găsim curentul în firul neutru:
3.3 Probleme de rezolvat în timpul lecției practice
Un consumator trifazat simetric de energie electrică cu rezistență de fază ZА = ZВ = ZС = Zф = R = 10 Ohm este conectat printr-o stea și conectat la o rețea trifazată cu o tensiune simetrică Ul = 220 V (Figura 3.5, a ). Determinați citirea ampermetrului atunci când firul de linie B se rupe și puterea totală a unui consumator simetric trifazat. Construiți o diagramă vectorială a tensiunilor și curenților cu o sarcină simetrică și cu o întrerupere a firului de linie B.
Răspuns: IA = 12,7 A; P = 4839 W.
Un consumator trifazat de energie electrică cu rezistențe de fază activă și reactivă: R1 = 10 Ohm, R2 = R3 = 5 Ohm și ХL = XC = 5 Ohm, conectat printr-un triunghi (Figura 3.5, b) și conectat la un triunghi. rețea de fază cu tensiune liniară Ul = 100 V cu alimentare simetrică. Determinați citirea ampermetrului atunci când firul de linie C se rupe; determina curenții de fază și liniari, precum și puterea activă, reactivă și aparentă a fiecărei faze și a întregului circuit electric. Construiți o diagramă vectorială a curenților și tensiunilor.
Răspuns: IA = 20 A (la pauză); 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.
Figura 3.5 Schema circuitului electric: a - la problema 3.3.1; b - la problema 3.3.2
În circuitul electric al unui consumator trifazat simetric de energie electrică, conectat printr-un triunghi, citirea ampermetrului conectat la linia A IA = Il = 22 A, rezistența rezistențelor RАВ = RВС = RСА = 6 Ohmi, condensatoarele ХАВ = ХВС = ХСА = 8 Ohmi. Determinați tensiunea de linie, puterea activă, reactivă și aparentă. Construiți o diagramă vectorială.
Răspuns: Ul = 127 V, P = 2,9 kW, Q = 3,88 kVAr, S = 4,85 kVA.
Un consumator de energie electrică conectat printr-o „stea” cu rezistențe de fază activă și reactivă (inductivă): RA = RВ = RC = Rф = 30 Ohm, ХА = ХВ = ХС = Хф = 4 Ohm este inclus într-o rețea simetrică trifazată cu o tensiune liniară Ul = 220 V Determinați curenții de fază și linie și puterea activă a consumatorului. Construiți o diagramă vectorială a tensiunilor și curenților.
Răspuns: Dacă = Il = 4,2 A; P = 1,6 kW.
Pentru condițiile problemei 4.3.1, se determină tensiunile și curenții de fază, puterea activă Pk a consumatorului în timpul unui scurtcircuit al fazei B și se construiește o diagramă vectorială pentru acest caz.
4. Calculul caracteristicilor mecanice ale unui motor asincron
4.1 Informații teoretice
O mașină asincronă este o mașină electrică în care un câmp magnetic rotativ este excitat în timpul funcționării, dar rotorul se rotește asincron, adică cu o viteză unghiulară diferită de viteza unghiulară a câmpului.
O mașină asincronă trifazată constă din două părți principale: un stator staționar și un rotor rotativ.
Ca orice mașină electrică, o mașină asincronă poate funcționa ca motor sau generator.
Mașinile asincrone diferă în principal prin designul rotorului. Rotorul este format dintr-un arbore de oțel, un circuit magnetic format din foi de oțel electric cu caneluri ștanțate. Înfășurarea rotorului poate fi scurtcircuitată sau fază.
Cele mai răspândite sunt motoarele asincrone cu rotor cu colivie. Sunt cele mai simple ca design, ușor de utilizat și economice.
Motoarele asincrone sunt principalele convertoare de energie electrică în energie mecanică și formează baza pentru acționarea majorității mecanismelor utilizate în toate domeniile activității umane. Funcționarea motoarelor asincrone nu are un impact negativ asupra mediului. Spațiul ocupat de aceste mașini este mic.
Puterea nominală a motorului LV este puterea mecanică de pe arbore în modul de funcționare pentru care este destinat de producător. Un număr de capacități nominale sunt stabilite de GOST 12139.
Viteza de rotație sincronă nc este stabilită de GOST 10683-73 și la o frecvență de rețea de 50 Hz are următoarele valori: 500, 600, 750, 1000, 1500 și 3000 rpm.
Indicatorii de eficiență energetică ai unui motor asincron sunt:
Factorul de eficiență (eficiență), reprezentând raportul dintre puterea utilă pe arbore și puterea activă consumată de motor din rețea
Factorul de putere cosс, reprezentând raportul dintre puterea activă consumată și puterea totală consumată din rețea;
Alunecarea caracterizează diferența dintre viteza nominală n1 și viteza motorului sincron nc
Valorile randamentului, cosс și alunecarea depind de sarcina mașinii și sunt date în cataloage. Caracteristica mecanică reprezintă dependența cuplului motor de viteza sa de rotație la tensiune și frecvență constante a rețelei de alimentare. Proprietățile de pornire sunt caracterizate de valorile cuplului de pornire, cuplului maxim (critic), curentului de pornire sau multiplii acestora. Curent nominal poate fi determinată din formula pentru puterea nominală a motorului
Curentul de pornire este determinat de datele de catalog ale multiplicității curentului de pornire.
Cuplul nominal al motorului este determinat de formula
Viteza nominală pN a rotorului este determinată de formula
Cuplul de pornire este determinat din datele de catalog.
Cuplul maxim este determinat din datele din catalog.
Puterea consumată de motor din rețea la sarcina nominală este mai mare decât puterea nominală cu cantitatea de pierderi din motor, care este luată în considerare de valoarea eficienței.
Pierderea totală de putere a motorului la sarcina nominală
Caracteristica mecanică a unui motor asincron se calculează folosind formula
unde sKP este alunecarea critică la care motorul dezvoltă cuplul maxim (critic) MMAX;
s - alunecarea curentului (luați independent 8-10 valori de la 0 la 1, inclusiv sKP și sН).
Viteza de rotație a arborelui este determinată de alunecare
5. Măsurători și instrumente electrice
5.1 Informații teoretice
Obiectele măsurătorilor electrice sunt toate mărimile electrice și magnetice: curent, tensiune, putere, energie, flux magnetic etc. Dispozitivele electrice de măsurare sunt, de asemenea, utilizate pe scară largă pentru măsurarea mărimilor neelectrice (temperatură, presiune etc.). Există instrumente electrice de măsură pentru evaluarea directă și dispozitive de comparare. Cântarele instrumentului indică tipul de curent, sistemul de instrumente, numele acestuia, poziția de funcționare a cântarului, clasa de precizie și tensiunea de testare a izolației.
Pe baza principiului de funcționare, există instrumente de măsurare magnetoelectrice, electromagnetice, electrodinamice, ferodinamice, precum și termice, de inducție, electrochimice și alte instrumente electrice. Măsurătorile electrice pot fi făcute și cu ajutorul contoarelor digitale. Instrumentele digitale de măsurare (DMT) sunt instrumente universale, multi-gamă, concepute pentru măsurarea diferitelor mărimi electrice: curent alternativ și continuu și tensiune, capacitate, inductanță, parametrii de sincronizare ai semnalului (frecvență, perioadă, durata pulsului) și înregistrarea formei semnalului, spectrul acestuia etc.
În instrumentele de măsurare digitale, mărimea analogică (continuă) măsurată de intrare este convertită automat în mărimea discretă corespunzătoare, urmată de prezentarea rezultatului măsurării în formă digitală.
Conform principiului de funcționare și proiectare, dispozitivele digitale sunt împărțite în electromecanice și electronice.Dispozitivele electromecanice au precizie mare, dar viteză mică de măsurare. Dispozitivele electronice folosesc o bază electronică modernă.
Una dintre cele mai importante caracteristici ale instrumentelor electrice de măsurare este precizia. Rezultatele măsurătorilor mărimilor electrice diferă inevitabil de valoarea lor adevărată datorită prezenței erorilor corespunzătoare (aleatorie, sistematice, greșeli).
În funcție de metoda de exprimare numerică, erorile se disting între absolute și relative, iar în raport cu instrumentele indicatoare - de asemenea reduse.
Eroarea absolută a unui dispozitiv de măsurare este diferența dintre Ai măsurat și valorile Ad reale ale mărimii măsurate:
DA = Ai - Iadul. (4,1)
Eroarea absolută nu oferă o idee despre acuratețea măsurării, care este evaluată prin eroarea relativă de măsurare, care este raportul dintre eroarea absolută de măsurare și valoarea reală a valorii măsurate, exprimată ca fracție sau procent. a valorii sale reale
Pentru a evalua acuratețea instrumentelor de măsurare indicatoare în sine, se utilizează eroarea redusă, adică. raportul dintre eroarea absolută a citirii DA și valoarea nominală Anom, exprimată ca procent, corespunzătoare celei mai mari citiri a dispozitivului:
Instrumentele electrice de măsură sunt împărțite în opt clase de precizie: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4 indicat pe cântar. Clasele de precizie ale instrumentelor sunt determinate de eroarea dată.
La măsurarea curenților suficient de mari, atunci când dispozitivul de măsurare nu este proiectat pentru astfel de curenți, șunturile sunt conectate paralel cu circuitul dispozitivului, care sunt o rezistență de o valoare cunoscută, având o rezistență relativ scăzută Rsh, prin care cea mai mare parte a curentului măsurat este a trecut. Distribuția curenților între dispozitiv și șuntul IA și Ish este invers proporțională cu rezistențele ramurilor corespunzătoare.
în acest caz, curentul măsurat I = IA + Ish, atunci
Pentru a simplifica calculele, se ia coeficientul de șunt egal cu Ksh = 10; 100 și 1000. La măsurarea unor tensiuni suficient de mari, se conectează în serie cu dispozitivul o rezistență suplimentară Rd, la care este alimentată cea mai mare parte a tensiunii măsurate.
Shunturile de măsurare și rezistența suplimentară sunt utilizate numai în circuitele electrice DC. Circuitele electrice de curent alternativ folosesc transformatoare de curent (pentru măsurarea curenților foarte mari) și transformatoare de tensiune (pentru măsurarea tensiunilor înalte).
5.2 Exemplu de rezolvare a unei probleme tipice
Pentru a măsura tensiunea într-un circuit electric, se folosește un voltmetru de clasa de precizie 1.0 cu o limită de măsurare Unom = 300 V. Citirea voltmetrului Ui = 100 V. Determinați DU absolut și erorile relative de măsurare și valoarea reală a tensiunii măsurate .
Deoarece valoarea adevărată (reală) a mărimii măsurate este necunoscută, pentru a determina eroarea absolută folosim clasa de precizie a dispozitivului (eroarea redusă a dispozitivului este egală cu clasa sa de precizie, adică r = 1%):
Eroare relativă
În consecință, valoarea tensiunii măsurată Ui = 100 V poate diferi de valoarea sa reală cu cel mult 3%.
5.3 Probleme de rezolvat în timpul lecției practice
Determinați DI absolută și eroarea relativă a măsurării curentului cu un ampermetru cu o valoare limită nominală a curentului Inom = 5 A și o clasă de precizie de 0,5. Dacă citirea sa (valoarea măsurată) Ii = 2,5 A.
Răspuns: DI = 0,025 A, d = 1%.
Valoarea limită a curentului măsurată cu un miliampermetru este I = 4?10-3 A, a cărui rezistență este RA = 5 Ohmi. Determinați rezistența Rsh a șuntului utilizat pentru a extinde limita de măsurare a curentului la I = 15A.
Răspuns: Rsh = 1,33 mOhm.
Setul de măsură electrică K-505 este echipat cu un voltmetru cu o scară având NV = 150 diviziuni și un ampermetru cu o scară cu NA = 100 diviziuni. Determinați valoarea diviziunii scalei instrumentului, citirile voltmetrului, a cărui săgeată indică = 100 diviziuni, precum și citirile ampermetrului, a cărui săgeată indică = 50 diviziuni, pentru limitele de măsurare a curenților și tensiuni, ale căror valori nominale sunt prezentate în tabelul 54.1
Tabelul 4.1 Parametrii instrumentului
Pentru circuitul electric (Figura 54.1), determinați curenții din ramuri și citirea voltmetrului РV1, care are o rezistență internă Rв = 300 Ohm. Rezistențe rezistoare: R1 = 50 Ohm, R2 = 100 Ohm, R2 = 150 Ohm, R4 = 200 Ohm. EMF al surselor de alimentare: E1 = 22 V, E2 = 22 V.
Răspuns: I1 = 0,026 A, I2 = 0,026 A, I3 = 0,052 A, Uv = 15,6 V.
Figura 5.1 Schema circuitului electric
Setul de măsurare electrică K-505 este echipat cu un wattmetru proiectat pentru limitele de curent și tensiune prezentate în Tabelul 5.2; scara wattmetrului are N = 150 diviziuni. Determinați prețul de divizare al wattmetrului CW pentru toate limitele de tensiune și curent corespunzătoare citirilor sale. În timpul măsurării, acul wattmetrului a deviat cu Nґ = 100 de diviziuni în toate cazurile.
Tabelul 5.2 Parametrii instrumentului
Un ampermetru proiectat pentru un curent continuu maxim Inom = 20 A este inclus în circuitul electric de curent continuu pentru a măsura curentul Citirea ampermetrului I = 10 A, curent real Id = 10,2 A. Determinați DI absolut, d relativ și eroare redusă de măsurare g .
Răspuns: DI = 0,2 A; d = 2%; r = 1%.
Un circuit electric cu o tensiune de U = 220 V include un voltmetru cu o rezistență suplimentară Rd = 4000 Ohm, rezistența voltmetrului RB = 2000 Ohm. Determinați citirile voltmetrului.
Răspuns: UB = 73,33 V.
Un ampermetru de tip M-61 cu o limită de măsurare Inom = 5 A se caracterizează printr-o cădere de tensiune la bornele ДУА = 75?10-3 V = 75 mV. Determinați rezistența ampermetrului RA și puterea pe care o consumă RA.
O rezistență suplimentară Rd = 12 kOhm este conectată la un voltmetru cu o rezistență internă de 8 kOhm. Dacă există rezistență suplimentară, puteți utiliza acest voltmetru pentru a măsura tensiunea de până la 500 V. Determinați ce tensiune poate fi măsurată cu acest dispozitiv fără rezistență suplimentară.
Răspuns: U = 200 V.
Panoul contorului spune „220 V, 5 A, 1 kWh = 500 de rotații”. Determinați eroarea relativă a contorului dacă în timpul verificării au fost obținute următoarele valori: U = 220 V, I = 3 A, discul a făcut 63 de rotații în 10 minute. Furnizați o schemă de circuit pentru pornirea contorului.
Răspuns: d = 14,5%.
Panoul contorului spune „1 kWh = 2500 de rotații disc.” Determinați consumul de energie dacă discul contorului face 20 de rotații în 40 de secunde.
Răspuns: P = 720 W.
Rezistența unui ampermetru magnetoelectric fără șunt este RA = 1 Ohm. Aparatul are 100 de divizii, pretul de divizie este de 0,001 A/diviziune. Determinați limita de măsurare a dispozitivului la conectarea unui șunt cu o rezistență RШ = 52,6?10-3 Ohm și valoarea diviziunii.
Raspuns: 2 A; 0,02 A/div.
Limita superioară a măsurării microampermetrului este de 100 μA, rezistența internă este de 15 ohmi. Care ar trebui să fie egală rezistența la șunt pentru ca limita superioară de măsurare să crească de 10 ori?
Răspuns: 1,66 ohmi.
Pentru un voltmetru electromagnetic cu un curent total de deviație de 3 mA și o rezistență internă de 30 kOhm, determinați limita superioară de măsurare și rezistența rezistenței suplimentare necesare pentru a extinde limita superioară de măsurare la 600 V.
Raspuns: 90 V; 170 kOhm.
Bibliografie
1. Kasatkin, A.S. Inginerie electrică [Text]: manual pentru studenți. neelectrice specialist. universități / A.S. Kasatkin, M.V. Nemţov. - Ed. a VI-a, revizuită. - M.: Şcoala superioară, 2000. - 544 p.: ill.
2. Baza teoretica electrotehnică [Text]: manual / A.N. Gorbunov [etc.]. - M.: UMC „TRIADA”, 2003. - 304 p.: ill.
3. Nemţov, M.V. Inginerie electrică [Text]: manual / M.V. Nemtsov, I.I. Svetlakova. - Rostov-n/D: Phoenix, 2004. - 567 p.: ill.
4. Rekus, G.G. Fundamentele ingineriei electrice și electronicii industriale în exemple și probleme cu soluții [Text]: manual. un manual pentru studenții care studiază specialități non-electrotehnice. direcţie pregătirea diplomei specialist. în domeniul ingineriei și tehnologiei: admis de Ministerul Educației și Științei al Federației Ruse / G.G. Recus. - M.: Şcoala superioară, 2008. - 343 p.: ill.
Postat pe Allbest.ru
...Documente similare
Calculul circuitelor electrice liniare cu o sursă nesinusoidală de forță electromotoare. Determinarea proceselor tranzitorii în circuite electrice liniare. Studiul unui circuit magnetic ramificat de curent continuu prin metoda aproximărilor succesive.
test, adaugat 16.06.2017
Dezvoltarea structurală și calculul unui motor asincron trifazat cu rotor bobinat. Calculul statorului, a zonei de înfășurare și a dinților acestuia. Zona de înfășurare și dințată a unui rotor bobinat. Calculul unui circuit magnetic. Tensiune întreruptă magnetică. Curent de magnetizare a motorului.
lucrare curs, adaugat 14.06.2013
Calculul electromagnetic al mașinii și dezvoltarea sa de proiectare. Determinarea raportului de transmisie, diametrul și lungimea armăturii. Înfășurarea armăturii, conexiuni de egalizare. Colector și perii. Calculul circuitului magnetic și înfășurarea de compensare.
lucrare curs, adaugat 16.06.2014
Sinteza regulatoarelor sistemului de control pentru o acţionare electrică DC. Modele de motoare și convertoare. Calculul și configurarea unui sistem clasic de control vectorial al curentului folosind regulatoare de viteză și curent pentru un motor asincron.
lucrare curs, adăugată 21.01.2014
Calculul unui motor asincron cu rotor în cușcă de veveriță. Alegerea dimensiunilor principale. Calculul dimensiunilor zonei dinților statorului și a spațiului de aer, rotor, curent de magnetizare. Parametrii modului de funcționare. Calculul pierderilor, caracteristicile de funcționare și de pornire.
lucrare curs, adaugat 27.10.2008
Selectarea dimensiunilor principale ale motorului asincron versiunii principale. Calculul statorului și rotorului. Dimensiunile zonei dinților statorului și ale spațiului de aer. Calculul curentului de magnetizare. Parametrii modului de funcționare. Calculul pierderilor și performanța motorului.
lucrare curs, adaugat 20.04.2012
Specificatii tehnice pod rulant. Calculul timpului de funcționare sub sarcină și al timpului de ciclu. Puterea, cuplul static și viteza de rotație a motoarelor mecanismelor de mișcare. Calculul caracteristicilor mecanice naturale ale unui motor asincron.
test, adaugat 24.09.2014
Calculul dimensiunilor maxime ale elementelor unei conexiuni cilindrice netede și calibre. Determinarea toleranțelor și dimensiunilor maxime ale îmbinărilor cu cheie și caneluri. Selectarea montajului rulmentului pe arbore și în carcasă. Calculul lanțurilor dimensionale de ansamblu.
lucrare curs, adaugat 10.04.2011
Reglarea frecvenței unui motor asincron. Caracteristicile mecanice ale motorului. Cea mai simplă analiză a modurilor de funcționare. Schema de înlocuire a unui motor asincron. Legile de control. Selectarea unei legi de control rațional pentru un anumit tip de acţionare electrică.
test, adaugat 28.01.2009
Sistem de ecuații în lanț conform legilor lui Kirchhoff în formă simbolică. Determinarea curenților în ramurile de circuit folosind metodele curenților de buclă și tensiunile nodului. Schema de circuit care indică nodurile independente, calculul curentului în ramura selectată folosind metoda generatorului echivalent.
Introducere................................................. ....... ................................................ 4
1 Secțiunea 1. Calculul unui circuit electric complex DC 5
1.1 Calculul curenților după legile lui Kirchhoff.................................................. 5
1.2 Înlocuirea triunghiului de rezistență cu o stea echivalentă.................................................. .......................................................... ............. ........ 6
1.3 Calcul folosind metoda „Curenții buclei”........................................................ ......... 8
1.4 Echilibrul de putere al circuitului electric................................................ 9
1.5 Calculul potențialelor punctelor dintr-un circuit electric.................................................. 10
2 Secțiunea 2. Calculul și analiza circuitului electric de curent alternativ 12
2.1 Calculul curenților prin metoda complexă.................................................. 12
2.2 Determinarea puterii active a unui wattmetru.................................................. 14
2.3 Echilibrul puterii active și reactive ................................................ 14
2.4 Diagrama vectorială a curenților............................................. ....... 14
3 Secțiunea 3. Calculul unui circuit electric trifazat.................................. 15
3.1 Calculul curenților de fază și de linie............................................. ....... 15
3.2 Puterea unui circuit electric trifazat ................................................ 16
3.3 Diagrama vectorială a curenților și tensiunilor.................................. 17
4 Secțiunea 4. Calculul unui motor asincron trifazat....... 18
Concluzie................................................. ............................. 23
Lista de referinte............................................... .......... 24
Introducere
Ingineria electrică ca știință este un domeniu de cunoaștere care se ocupă cu fenomenele electrice și magnetice și cu acestea. uz practic. Electronica, ingineria radio, acționările electrice și alte științe conexe au început să se dezvolte pe baza ingineriei electrice.
Energia electrică este utilizată în toate domeniile activității umane. Instalațiile de producție din întreprinderi sunt în principal acționate electric, adică. sunt antrenate de motoare electrice. Instrumentele și dispozitivele electrice sunt utilizate pe scară largă pentru măsurarea cantităților electrice și neelectrice.
Utilizarea în continuă expansiune a diverselor sisteme electrice și dispozitive electronice necesită cunoștințele specialiștilor din toate domeniile științei, tehnologiei și producerea de concepte de bază despre fenomenele electrice și electromagnetice și aplicarea lor practică.
Cunoștințele studenților despre această disciplină le vor asigura munca fructuoasă în viitor ca ingineri, având în vedere starea actuală a furnizării de energie a întreprinderilor.
Ca urmare a cunoștințelor dobândite, un inginer de specialități non-electrice trebuie să fie capabil să opereze cu pricepere echipamentele electrice și electronice și acționările electrice utilizate în condiții moderne de producție și să cunoască modul și metodele de economisire a energiei.
SECȚIUNEA 1. CALCULUL UNUI CIRCUIT ELECTRIC DC COMPLEX
Parametrii circuitului sunt prezentați în tabelul 1.
Tabel 1 – Parametri schema circuitului electric.
|
EMF a sursei de energie 1 (E 1) |
|
|
EMF a sursei de energie 2 (E 2) |
|
|
EMF a sursei de energie 3 (E 3) |
|
|
Rezistența internă a sursei de alimentare (R 01) |
|
|
Rezistența internă a sursei de alimentare (R 02) |
|
|
Rezistența internă a sursei de alimentare (R 03) |
|
|
Valoarea rezistenței 1 (R 1) |
|
|
Rezistorul 2 (R 2) |
|
|
Valoarea rezistenței 3 (R 3) |
|
|
Valoarea rezistenței 4 (R 4) |
|
|
Valoarea rezistenței 5 (R 5) |
|
|
Valoarea rezistenței 6 (R 6) |
1.1 Calculul curenților după legile lui Kirchhoff
Arătăm pe diagramă direcția curenților în ramuri (Fig. 1).
Conform primei legi a lui Kirchhoff pentru circuitele de curent continuu, suma algebrică a curenților din orice nod al unui circuit electric este zero, adică. suma curenților direcționați de la nod este egală cu suma curenților direcționați către nod.
Compunem ecuații conform primei legi a lui Kirchhoff pentru noduri, al căror număr este egal cu (n–1), unde n este numărul de noduri din circuit:
A) +I 1 + I 3 – I 2 = 0; (1,1)
B) I 4 + I 6 – I 3 = 0; (1,2)
D) I 5 – I 1 – I 4 = 0. (1.3)
Conform celei de-a doua legi a lui Kirchhoff pentru circuitele de curent continuu în orice circuit închis, suma algebrică a tensiunilor de pe elementele rezistive este egală cu suma algebrică a fem.
Compunem ecuații conform celei de-a doua legi a lui Kirchhoff pentru fiecare circuit:
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)
Rezolvăm toate ecuațiile rezultate împreună ca un sistem, înlocuind toate valorile cunoscute:
=>
(1.7)
După rezolvarea matricei, obținem valori necunoscute ale curenților din ramuri:
I 1 = – 0,615 A;
Dacă curentul din ramură se dovedește a fi negativ, înseamnă că direcția sa este opusă celei alese în diagramă.
1.2 Înlocuirea triunghiului de rezistență cu o stea echivalentă
Să transformăm „triunghiul” bcd, corespunzător schemei circuitului electric, într-o „stea” echivalentă (Fig. 2). Triunghiul inițial este format din rezistențele R 4, R 5, R 6. În timpul transformării, condiția echivalenței circuitului este în mod necesar păstrată, adică. curenţii din firele care trec în circuitul convertit şi tensiunile dintre noduri nu îşi modifică valorile.
Când convertim un „triunghi” într-o „stea”, folosim următoarele formule de calcul:
Ohm. (1,10)
Ca urmare a transformării, circuitul original este simplificat (Fig. 3).
În circuitul convertit există doar trei ramuri și, în consecință, trei curenți I 1, I 2, I 3. Pentru a calcula acești curenți, este suficient să aveți un sistem de trei ecuații compilat conform legilor lui Kirchhoff:
(1.11)
La elaborarea ecuațiilor, direcția curentului și bypass-ul circuitului sunt selectate în același mod ca într-un circuit cu trei circuite.
Compunem și rezolvăm sistemul:
(1.12)
După rezolvarea matricei, obținem valorile necunoscute ale curenților I 1, I 2, I 3:
I 1 = –0,615 A;
Prin înlocuirea valorilor de curent obținute în ecuațiile compilate pentru circuitul cu trei circuite, determinăm curenții rămași I 4, I 5, I 6:
1.3 Calcul folosind metoda „Curenți de buclă”.
Am stabilit în mod arbitrar direcția curenților buclei în celulele circuitului original. Este mai convenabil să indicați toți curenții într-o singură direcție - în sensul acelor de ceasornic
INTRODUCERE
Tema acestei lucrări de curs: „Calculul și analiza circuitelor electrice”.
Proiectul de curs include 5 secțiuni:
1) Calculul circuitelor electrice DC.
2) Calculul circuitelor DC neliniare.
3) Rezolvarea circuitelor electrice AC lineare monofazate.
4) Calculul circuitelor electrice liniare trifazate de curent alternativ.
5) Studiul proceselor tranzitorii din circuitele electrice.
Fiecare sarcină presupune realizarea de diagrame.
Scopul proiectului de curs este de a studia diferite metode de calcul a circuitelor electrice și pe baza acestor calcule de a construi tipuri variate diagrame.
Proiectul de curs folosește următoarele denumiri: R-rezistență activă, Ohm; L - inductanță, H; C - capacitate, Ф;XL, XC - reactanță (capacitiv și inductiv), Ohm; I - curent, A; U - tensiune, V; E - forța electromotoare, V; shi, shi - unghiuri de deplasare a tensiunii și curentului, grade; P - putere activă, W; Q - putere reactivă, Var; S - puterea totală, VA; ts - potențial, V; NE este un element neliniar.
CALCULUL CIRCUITURILOR ELECTRICE LINEARE DC
Pentru circuitul electric (Fig. 1), procedați după cum urmează:
1) Creați un sistem de ecuații bazat pe legile lui Kirchhoff pentru a determina curenții în toate ramurile circuitului;
2) Determinați curenții din toate ramurile circuitului folosind metoda curentului de buclă;
3) Determinați curenții din toate ramurile circuitului pe baza metodei potențialelor nodale;
4) Întocmește un bilanț de putere;
5) Prezentați rezultatele calculelor curente pentru punctele 2 și 3 sub formă de tabel și comparați;
6) Construiți o diagramă potențială pentru orice buclă închisă care include o fem.
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.
Să alegem direcția curenților.
Să alegem direcția de parcurgere a contururilor.
Să creăm un sistem de ecuații conform legii lui Kirchhoff:
E1=I1R1"+I5R5-I4R4
E2=I2R2"+I5R5+I6R6
E2=I4R4+I3R3+I2R2"
Figura 1. Schema circuitului DC
Calculul circuitelor electrice folosind metoda curentului de buclă.
Să aranjam curenții
Să alegem direcția curenților buclei în funcție de EMF
Să creăm ecuații pentru curenții de buclă:
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
Să înlocuim valorile numerice ale EMF și rezistența în ecuație:
Ik1 CH86-Ik2CH42-+Ik3CH25=30
Ik1 CH42+Ik2CH141+Ik3CH65=40
Ik1 H(25)+Ik2H65+Ik3H142=40
Să rezolvăm sistemul folosind metoda matricei (metoda lui Cramer):
D1= =5,273Х105
D2= =4,255Х105
D3= =-3,877Х105
Calculăm Ik:
Să exprimăm curenții circuitului în termeni de curenți de contur:
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
Să întocmim un echilibru de putere pentru un circuit dat:
Fig.=E1I1+E2I2=(30Х91)+(40Х38)=35,25 W
Rpr.=I12R1"+I22R2"+I32R3+I42R4+I52R5+I62R6=(91)2H16+(38)2H 63 + (82)2H H34+(-09)2H42+(47)2H25+(44)H52 w=41.52.
1 Calculul circuitelor electrice folosind metoda potențialului nodal
2 Să aranjam curenții
3 Așezați nodurile
4 Să creăm o ecuație pentru potențiale:
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"
Să înlocuim valorile numerice ale EMF și rezistența:
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 Să rezolvăm sistemul folosind metoda matricei (metoda lui Cramer):
1= = (-7,803Х10-3)
2= = (-0,457Х10-3)
3= = 3,336Х10-3
6 Calculați c:
q2= = (-21Х103)
7 Găsirea curenților:
I1 = (ts4-ts1+E)1?R1"=0,482A
I2= (ts2-ts3+E2) ?R2"=0,49A
I3= (ts1-ts2) ?R3=(-0,64)A
I4= (ts3-ts1) ?R4=(-0,28)A
I5= (ts3-ts4) ?R5= 0,35A
I6= (ts4-ts2) ?R6=(-0,023)A
8 Rezultatele calculelor curente folosind două metode sunt prezentate sub forma unui tabel liber
Tabelul 1 - Rezultatele calculelor curente folosind două metode
Să construim o diagramă potențială pentru orice buclă închisă, inclusiv EMF.
Figura 3 - Circuitul circuitului DC
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.
Calculăm potențialele tuturor punctelor circuitului atunci când trecem de la element la element, cunoscând mărimea și direcția curenților de ramificație și EMF, precum și valorile rezistenței.
Dacă curentul coincide în direcția cu bypass-ul, înseamnă -, dacă coincide cu EMF, înseamnă +.
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
Construim o diagramă de potențial, trasăm rezistența circuitului de-a lungul axei absciselor și potențialele punctelor de-a lungul axei ordonatelor, ținând cont de semnele acestora.
Un circuit electric este un set de dispozitive electrice care creează o cale pentru curentul electric, procesele electromagnetice în care sunt descrise prin ecuații ținând cont de conceptele de forță electromotoare, curent electric și tensiune electrică.
Elementele principale ale circuitului electric (Figura 1.1) sunt sursele și consumatorii de energie electrică.
Figura 1.1 Elemente de bază ale unui circuit electric
Generatoarele de curent continuu și celulele galvanice sunt utilizate pe scară largă ca surse de energie electrică de curent continuu.
Sursele de energie electrică se caracterizează prin fem E pe care o dezvoltă și rezistența internă R0.
Consumatorii de energie electrică sunt rezistențele, motoarele electrice, băile de electroliză, lămpile electrice etc. În ele, energia electrică este transformată în mecanică, termică, luminoasă etc. Într-un circuit electric, direcția pozitivă a fem E este considerată a fi direcția care coincide cu forța care acționează asupra unei sarcini pozitive, adică de la sursa „-” la sursa de alimentare „+”.
La calcularea circuitelor electrice, sursele reale de energie electrică sunt înlocuite cu circuite echivalente.
Circuitul echivalent al sursei EMF conține EMF E și rezistența internă R0 a sursei, care este mult mai mică decât rezistența Rн a consumatorului de energie electrică (Rн >> R0). Adesea, în calcule, rezistența internă a sursei EMF este egală cu zero.
Pentru o secțiune de circuit care nu conține o sursă de energie (de exemplu, pentru circuitul Figura 1.2, a), relația dintre curentul I și tensiunea U12 este determinată de legea lui Ohm pentru secțiunea de circuit:
unde c1 și c2 sunt potențialele punctelor 1 și 2 ale circuitului;
Y R este suma rezistențelor dintr-o secțiune a circuitului;
R1 și R2 sunt rezistențele secțiunilor circuitului.
Figura 1.2 Schema electrică a unei secțiuni de circuit: a - nu conține o sursă de energie; b - conţinând o sursă de energie
Pentru o secțiune a unui circuit care conține o sursă de energie (Figura 1.2, b), legea lui Ohm se scrie ca expresie
unde E este EMF al sursei de energie;
R = R1 + R2 este suma aritmetică a rezistențelor secțiunilor circuitului;
R0 este rezistența internă a sursei de energie.
Relația dintre toate tipurile de putere dintr-un circuit electric (echilibrul puterii) este determinată din ecuația:
UR1 = UR2 + URp, (1,3)
unde UR1 = UEI este suma algebrică a puterilor surselor de energie;
UR2 - suma algebrică a puterii consumatorului (puterea netă) (P2 = UI);
URp = УI2R0 - puterea totală din cauza pierderilor în rezistența sursei.
Rezistoarele, precum și rezistența altor dispozitive electrice, sunt consumatori de energie electrică. Bilanțul puterii este determinat de legea conservării energiei, în timp ce în orice circuit electric închis suma algebrică a puterilor surselor de energie este egală cu suma algebrică a puterilor consumate de consumatorii de energie electrică.
Eficiența instalației este determinată de raport
La calcularea circuitelor electrice DC liniare neramificate și ramificate, pot fi utilizate diferite metode, a căror alegere depinde de tipul de circuit electric.
La calcularea circuitelor electrice complexe, în multe cazuri, este recomandabil să le simplificați prin pliere, înlocuirea secțiunilor individuale ale circuitului cu conexiuni de rezistență seriale, paralele și mixte cu o rezistență echivalentă folosind metoda transformărilor echivalente (metoda transfigurarii) a circuitelor electrice.
