Конспект лекций Тема Введение. Определение и содержание курса: линейные электрические цепи постоянного и синусоидального тока, трехфазные электрические цепи, магнитные цепи; электроизмерительные приборы
жүктеу/скачать 0,54 Mb.
|
| Режимы работы электрической цепи
Любая электрическая цепь на практике может работать в одном из четырех режимов: а) холостого хода; б) короткого замыкания; в) номинального (рабочего); г) согласованного. В режиме холостого хода источник питания отсоединен от нагрузки и работает «вхолостую». Сопротивление внешнего участка цепи, ток равен 0. 1. В режиме короткого замыкания источник питания замкнут накоротко. Режим является аварийным. Ток короткого замыкания Iк.з. во много раз превышает значение номинального тока. 2. Номинальным режимом называют такой режим, на который рассчитаны источник питания и приемники электроэнергии заводом изготовителем. Процесс преобразования электроэнергии в другие виды идет без постороннего нагрева, т.е. в допустимых пределах по паспорту (Uн; Iн ; Pн и т.д.) В этом режиме соблюдаются наилучшие условия работы: экономичность, долговечность и т.д. 3. Под согласованным режимом понимают такой режим, когда источник или приемник работают с максимально возможной мощностью. На практике этот режим применяется в радиотехнических установках и схемах, где низкий коэффициент полезного действия. Мощность внешней цепи максимальна, когда сопротивление внешней цепи равно внутреннему сопротивлению источника, т.е. когда внешняя цепь и источник работают в согласованном режиме. В согласованном режиме мощность потерь внутри источника равна половине мощности источника: Исследуем изменения КПД источника в зависимости от величины сопротивления внешнего участка R. КПД источника: Анализ последней формулы показывает, что при холостом ходе, когда КПД = 1; при коротком замыкании, когда R=0, КПД В согласованном режиме (R= ) КПД согл =0,5 (рис 1.6).
Рисунок 1.6 Для построения внешней характеристики источника, воспользуемся основным уравнением цепи: (сопротивлением проводов пренебрегаем), и достаточно найти координаты любых двух точек, задавая произвольно значения для режима холостого хода – режима короткого замыкания – Тогда характеристика будет иметь следующий вид (рис.1.7): Рисунок 1.7 – внешняя характеристика источника Режимы работы: холостого хода: короткого замыкания : согласованный режим: номинальный режим: Каждой реальной электрической цепи соответствует эквивалентная схема. Схемой электрической цепи называют графическое изображение электрической цепи, содержащей условные обозначения элементов и показывающие их соединение. Конфигурация схемы замещения электрической цепи определяется следующими топологическими понятиями: узел, ветвь, контур. Узлом называют геометрическую точку на схеме, где сходятся не менее трех проводов (рис. 2.1). Ветвью считают участок электрической цепи, вдоль которой протекает один и тот же ток. Контуром называют замкнутый путь движения тока, содержащий узлы и ветви. На пути движения тока контура узлы и ветви не повторяются. Пример:
Рисунок 2.1 Схема электрической цепи. Независимый контур – контур, отличающийся от других контуров схемы хотя бы одной ветвью. Пример: на рис.2.1 изображена электрическая схема. В этой схеме три контура, но лишь два являются независимыми. Для каждой ветви применяется закон Ома для участка цепи: Рисунок 2.2 Или же закон Ома для полной цепи: Ко всем электрическим цепям применимы законы Кирхгофа: Первый закон. Алгебраическая сумма токов в узле равна нулю.
Условно ток направленный к узлу считают положительный, а вытекающий из узла, отрицательным. Второй закон. Алгебраическая сумма ЭДС в любом контуре цепи равна алгебраической сумме падений напряжений на элементах этого же контура. Для нашей схемы: При прохождении тока через нагрузку происходит преобразование электрической энергии в тепловую. Это количество преобразованной энергии определяется по закону Джоуля – Ленца: или Электрическая мощность: Последовательным соединением называется такое соединение сопротивлений когда образуется один замкнутый контур и через все сопротивления протекает один и тот же ток. (рис.2.3).
Тогда: Умножим последнее уравнение (*) на ток: где P - полная мощность. Параллельным соединением называется такое соединение сопротивлений когда соединены между собой начала сопротивлений в один узел, а концы – в другой узел. В результате этого, сопротивления находятся под одним напряжением (рис.2.4).
Рисунок 2.4 Заменим сопротивления через проводимость: Умножив на правую и левую части уравнения (**), получим мощность цепи. В электрических схемах встречаются соединения более сложного характера как: смешанные, треугольником, и звездой. Смешанным называется такое соединение сопротивлений, когда на одних участках цепи сопротивления соединения параллельно, а на других последовательно. Расчет эквивалентного сопротивления производится поэтапно: постепенным преобразованием участков схему упрощают(сворачивают!!) и приводят к простейшей схеме, состоящей из одного только сопротивления. При наличии в электрической цепи соединений “звезда” или “треугольник” схему упрощают заменой взаимно-эквивалентных схем и с последующим пересчетом сопротивлений по формулам преобразований. жүктеу/скачать 0,54 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|