электротехника лекция. Ннноу экономикоправовой колледж

• Название: Ннноу экономикоправовой колледж
• Дата: 20.10.2022
• Размер: 1.64 Mb.
• Имя файла: электротехника лекция.docx
• Тип: Самостоятельная работа; #745076
• страница: 3 из 7

2.Алгоритм расчета электрических цепей.

Решение этой задачи требует знания закона Ома для всей цепи и ее участков, первого закона Кирхгофа и методики определения эквива­лентного сопротивления цепи при смешанном соединении резисторов. Дана цепь постоянного тока, которая содержит несколько резисторов, соединенных смешанно.



Определить: 1) эквивалентное сопротивление цепи; 2) токи и напряжения на резисторах; 3) Напряжение, приложенное к цепи; 4) мощность, потребляемую всей цепью; 5) расход электрической энергии цепью за 8 ч работы.

1. 
   Определяем общее сопротивление разветвления R₂ , R₃ - резисторы соединены параллельно, поэтому:R_2,3= R₂*R₃ / (R₂ +R₃ )= 15*10/(15+10)=6 Ом Теперь схема цепи принимает вид, показанный на рис. 1, б.
   
2. 
   Резисторы R₂,₃ и R₅ соединены последовательно, их общее сопротивление:
   

R_2,3,5 =R_2,3+R₅=6+4=10Ом.Соответствующая схема приведена на рис. 1, в.

3. 
   Резисторы R_2,3,5 и R₄ соединены параллельно, их общее сопротивление:
   

R_2,3,4,5 = R₂₃₅ *R₄ / (R₂₃₅ +R₄ )= 10*10/(10+10)=5 Ом Теперь схема имеет вид, приведённый на рис. 1, г.

4. 
   Находим эквивалентное сопротивление всей цепи:
   

R_АВ=R₁ +R_2,3,4,5 = 5+5 = 10 Ом.(рис.1,д)

5. Зная силу тока I_4, находим напряжение на резисторе R₄:U₄ = I_{4 *}R₄ = 5*10 = 50В Это же напряжение приложено к резисторам R₂₃₅.

Поэтому ток в резисторе R₅: I₅=U₂₃₅ /R₂₃₅=50/10 =5А

6. Находим падение напряжения на резисторе R₅: U₅=I₅ *R₅ =5 *4= 20В

Напряжение на резисторах R₂₃, U₂₃=U₂₃₅ –U₅ =50 – 20 =30В

7. Определяем токи в резисторах R₂ и R_3: I₂=U₂₃ /R₂=30/15=2А; I₃=U₂₃ /R₃=30/10=3А

Применяя первый закон Кирхгофа, находим ток I₁=I₂+I₃+I₄=2+3+5=10А.

8. Вычисляем напряжение на резисторе R₁: U₁ = I₁*R₁ =10*5= 50В.

9. Находим напряжение, приложенное ко всей цепи: U_АВ =I₁*R_АВ =10*10= 100В

10. Находим мощность цепи: Р = U_АВ *I₁ =100*10= 1000Вт

11. Расход электроэнергии за 8 часов работы: A = Р*t =1000*8= 8000Вт*час=8кВт*час
4. эЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА.

4.1 Понятия, определения и потребители энергии в цепях переменного тока.

1. 
   Основные понятия и определения переменного тока.
   

Переменный ток- это электрический ток, который с течением времени изменяется по величине и направлению

Частота переменного тока – это число колебаний переменного тока в 1 с.

Период переменного тока – это время, в течение которого переменный периодический ток совершает полный цикл своих изменений.

Мгновенное значение переменного тока – это значение переменного тока в любой конкретный момент времени

Амплитудное значение переменного тока – это наибольшее из всех мгновенных значений переменного тока

Действующее значение переменного тока – это значение постоянного тока, при котором за период переменного тока в проводнике выделяется столько же теплоты, сколько и при переменном токе. 

Среднее значение переменного тока – это значение такого постоянного тока, который переносит такой же заряд электричества за тот же промежуток времени, что и переменный ток

Угловая частота определяется изменением величины угла поворота рамки в магнитном поле в течение одной секунды

Начальная фаза переменного тока определяет значение переменного тока в начальный момент времени

Сдвиг фаз определяется разностью начальных фаз ( как правило, тока и напряжения ).

2. 
   Потребители электрической энергии в цепях переменного тока.
   

В качестве потребителей электрической энергии в цепях переменного тока используются самые различные технические устройства, число их велико, но в схемах, отражающих явления, происходящие в цепях, мы будем использовать три типа идеальных элементов.

а) резисторный элемент

Этот элемент обладает только активным сопротивлением и отражает необратимый процесс поглощения энергии (преобразование энергии в тепловую).

б) индуктивный элемент

Это идеальная катушка, активное сопротивление провода которой принимается равным нулю. Этот элемент отражает свойство катушки создавать магнитное поле.

в) емкостной элемент

Это идеальный конденсатор, не имеющий токов утечки. Этот элемент отражает свойство накопления зарядов или создания электрического поля.

	- идеальный источник ЭДС, условно положительное направление ЭДС принято от отрицательного полюса к положительному (и совпадает с положительным направлением тока)
	- полупроводниковый диод,
	- плавкий предохранитель

4.2 Последовательная цепь синусоидального тока.

1.Алгоритм расчета последовательной цепи синусоидального (переменного) тока.

Рассмотрим цепь с последовательным соединением и (рис.1).

Рис.1

1. 
   Определяем полное сопротивление ветвей:
   

2.Определяем ток в цепи:


3.Напряжение, приложенное к цепи:



4.Углы сдвига фаз в ветвях:

5.Мощности в ветвях и во всей цепи:

Активная мощность (Вт):



Реактивная мощность (вар):



Полная мощность (ВА):





6.Определяем падения напряжения:


2. Пример расчета последовательной цепи переменного тока.

Активное сопротивление 6Ом и 2 Ом, индуктивное Х_L=10 Ом. Последовательно с катушкой включено емкостное сопротивление Хс⁼4 Ом (рис.1). К цепи приложено напряжение U=50 В.

Определить: 1) полное сопротивление цепи; 2) ток в цепи; 3) напряжение цепи; 4) активную, реактивную и полную мощности; 5) угол сдвига фаз; 6) падение напряжений.

Решение:

1.Определяем полное сопротивление цепи:



2. Определяем ток:



3. Определяем угол сдвига фаз:





4. Определяем активную мощность цепи:



или



5. Определяем реактивную мощность цепи:



или



6. Определяем полную мощность цепи:



или



7.Определяем падения напряжения на сопротивлениях цепи:









Ответ:

4.4 Параллельные цепи синусоидального тока.
1. Алгоритм расчета параллельной цепи синусоидального тока.

Рассмотрим схему цепи, состоящей из двух параллельно соединенных ветвей (рис.4).

1. 
   Определяем полное сопротивление ветвей:
   

2.Напряжение, приложенное к цепи:



3.Ток в ветвях:



4.Углы сдвига фаз в ветвях:





5.Определяем активные и реактивные составляющие токов в ветвях:

_;



6.Ток в неразветвленной части цепи:



7.Мощности в ветвях и во всей цепи:

Активная мощность (Вт):





Реактивная мощность (вар):





Полная мощность (ВА):





8.Коэффициент мощности всей цепи:

2. Пример расчета параллельной цепи переменного тока.

Катушка с активным сопротивлением R₁=6Ом. и индуктивным x_Ll=8Ом. Соединена параллельно с конденсатором, емкостное сопротивление которого (рис.1). К цепи приложено напряжение U= 100 В.

Определить: 1) токи в ветвях и неразветвленной части цепи; 2) активные и реактивные мощности ветвей и полную мощность всей цепи; 3) углы сдвига фаз; 4) коэффициент мощности.
Решение:

1. Определяем полное сопротивление ветвей:

2. 
   Определим ток в ветвях:
   

3. 
   Углы сдвига фаз в ветвях находим по синусам углов во избежание потери знака угла:
   

Так как , то напряжение опережает ток.



т.е. напряжение отстает от тока, т. к. .

4. 
   Определяем активные и реактивные составляющие токов в ветвях:
   

5. 
   Определяем ток в неразветвленной части цепи:
   

6. 
   Определяем мощности в ветвях и всей цепи: