ипроьтлмро. Учебнометодический комплекс по дисциплине электрооборудование фармацевтического производства для специальности 5В074800 Технология фармацевтического производства
 Скачать 1.88 Mb.
|
Тема 2 Цепи при гармоническом воздействииЭлектрические цепи однофазного переменного тока.Основные формулы:  (18) Рисунок 3  . (19) . (20) . (21) . (22)Расчет электрических цепей однофазного переменного тока.Резонансом называется такой режим работы цепи, включающей в себя индуктивные и емкостные элементы, при котором ее входное сопротивление (входная проводимость) вещественно. Следствием этого является совпадение по фазе тока на входе цепи с входным напряжением. Резонанс в цепи с последовательно соединенными элементами (резонанс напряжений). Для приводимой цепи в зависимости от соотношения величин и возможны три различных случая. 1. В цепи преобладает индуктивность, следовательно, этому режиму соответствует векторная диаграмма. 2. В цепи преобладает емкость. Этот случай отражает векторная диаграмма. 3. В цепи имеет место равенство реактивных сопротивлений - случай резонанса напряжений. Условие резонанса напряжений. При резонансе напряжений или режимах, близких к нему, ток в цепи резко возрастает. В теоретическом случае при R=0 его величина стремится к бесконечности. Соответственно возрастанию тока увеличиваются напряжения на индуктивном и емкостном элементах, которые могут во много раз превысить величину напряжения источника питания. Физическая сущность резонанса заключается в периодическом обмене энергией между магнитным полем катушки индуктивности и электрическим полем конденсатора, причем сумма энергий полей остается постоянной. Суть дела не меняется, если в цепи имеется несколько индуктивных и емкостных элементов. Действительно, в этом случае, и условие резонанса выполняется для эквивалентных значений LЭ и CЭ. Как показывает анализ, уравнения режима резонанса можно добиться путем изменения параметров L и C, а также частоты. Резонансными кривыми называются зависимости тока и напряжения от частоты. Важной характеристикой резонансного контура является добротность Q, определяемая отношением напряжения на индуктивном (емкостном) элементе к входному напряжению, и характеризующая “избирательные” свойства резонансного контура, в частности его полосу пропускания. Другим параметром резонансного контура является характеристическое сопротивление, связанное с добротностью. Резонанс в цепи с параллельно соединенными элементами (резонанс токов). Для приводимой цепи в зависимости от соотношения величин, как и в рассмотренном выше случае последовательного соединения элементов, возможны три различных случая. В цепи преобладает индуктивность, следовательно, этому режиму соответствует векторная диаграмма. В цепи преобладает емкость, значит, этот случай иллюстрирует векторная диаграмма. В цепи имеет место равенство реактивных сопротивлений - случай резонанса токов. Условие резонанса токов. При резонансе токов входная проводимость цепи минимальна, а входное сопротивление, наоборот, максимально. В частности, при отсутствии в цепи резистора R ее входное сопротивление в режиме резонанса стремится к бесконечности, т.е. при резонансе токов ток на входе цепи минимален. Основная литература: [1, 3]; Дополнительная литература: [9, 11]. Тема 3 Методы анализа сложных электрических цепей Расчет сложных электрических цепей постоянного тока.Метод узловых и контурных уравнений. Метод контурных токов. а) Метод наложения (суперпозиции). Метод наложения может быть применен ко всем электрическим процессам, описываемым линейными уравнениями.  Рисунок 4 Суть метода заключается в определении токов при действии источников ЭДС раздельно, а затем алгебраическом сложении полученных значений. После исключения Е2 получается смешанное соединение резистивных элементов. Тогда  ;  ;  .Затем исключается Е1 и рассчитываются токи  ;  ;  .По методу наложения  ;  ;  ;Если у источников имеются внутренние сопротивления, то при расчете источники заменяются соответствующим резистивными элементами. в) Метод контурных токов. Метод может быть применен для расчета любой линейной цепи. Его применение позволяет уменьшить число совместно решаемых уравнений по сравнению с числом уравнений, составляемых по законам Кирхгофа. Независимые контуры выбираются для сложной электрической цепи так же, как и при составлении уравнений по второму закону Кирхгофа (I, II, III). Затем в каждом из контуров произвольно выбирается положительное направление контурного тока (I11; I22; I33). Токи в общих для двух или более контуров ветвях определяются на основании первого закона Кирхгофа как алгебраические суммы соответствующих токов. Алгебраическая сумма ЭДС всех ветвей, входящих в каждый из выбранных независимых контуров, называется контурной ЭДС (ЕКК), т.е.  ;  ;  . Рисунок 5 Арифметическая сумма сопротивлений всех резистивных элементов, входящих в каждый из выбранных контуров, называется собственным контурным сопротивлением (rКК).  ;  ;  .Арифметическая сумма сопротивлений резистивных элементов, находящихся в общих ветвях двух контуров m и l называется общим сопротивлением этих контуров (rml = rlm).  ;  ;  .Для контурных токов должен выполняться второй закон Кирхгофа. Тогда     Решение полученной системы уравнений может быть записано для контурных токов в общей форме с введением определителей  В рассматриваемом примере     Определитель системы    - алгебраические дополнения, получаемые из определителя Δ посредством вычеркивания К-й строки и Р-го столбца и умножением полученного определителя на (-1)К+Р.   .     . .Вычислив значение контурных токов, определим по первому закону Кирхгофа токи во всех ветвях цепи:  ,  ,  ,  ,  ,  Метод контурных токов применим и для расчета цепи, если ее схема содержит источники тока. В этом случае ток каждого контура, который содержит источник тока, известен и равен току источника. Поэтому для таких контуров составлять уравнения не нужно. Электрические цепи трехфазного тока.Три синусоидальные ЭДС одинаковой частоты и амплитуды, сдвинутые по фазе на  , образуют трёхфазную симметричную систему. Аналогично получаются трёхфазные системы напряжений и токов. В настоящее время трёхфазные системы получили широкое распространение, что объясняется главным образом следующими причинами: 1) при одинаковых условиях питание трёхфазным током позволяет получить значительную экономию материала проводов по сравнению с тремя однофазными линиями; 2) при прочих равных условиях трёхфазный генератор дешевле, легче и экономичнее, чем три однофазных генератора такой же общей мощности; то же относится к трёхфазным двигателям и трансформаторам; 3) трёхфазная система токов позволяет получить вращающееся магнитное поле с помощью трёх неподвижных катушек, что существенно упрощает производство и эксплуатацию трехфазных двигателей; при равномерной нагрузке трёхфазный генератор создаёт на валу приводного двигателя постоянный момент в отличие от однофазного генератора, у которого мощность и момент на валу пульсируют с двойной частотой.  При симметричной нагрузке, когда все три нагрузочных сопротивления равны по значению и имеют одинаковый характер, синусоиды напряжений и токов изображаются графиками, аналогичными графику ЭДС. При этом начальные фазы токов определяются характером нагрузки, токи IA,IB ,IC равны по амплитуде и сдвинуты по фазе на один относительно другого.Трёхфазный генератор, соединённый проводами с трёхфазным потребителем, образуют трёхфазную цепь. В трёхфазной цепи протекает трёхфазная система токов, т.е. синусоидальные токи с тремя различными фазами. Участок цепи, по которому протекает один из токов, называют фазой трёхфазной цепи. Основные схемы соединения электрических цепей трехфазного тока.Возможны различные способы соединения обмоток генератора с нагрузкой. В основном обмотки трёхфазного генератора соединяют звездой (рис. 6) или треугольником (рис. 7). При этом число соединительных проводов от генератора к нагрузке варьирует от трёх до четырёх. На электрических схемах трёхфазный генератор принято изображать в виде трёх обмоток, расположенных под углом друг к другу. При соединении звездой концы этих обмоток объединяют в одну точку, которую называют нулевой точкой генератора и обозначают 0. Начала обмоток обозначают буквами А, В, С.При соединении треугольником конец первой обмотки генератора соединяют с началом второй, конец второй – с началом третьей, конец третьей – с началом первой. К точкам А, В, С подсоединяют провода соединительной линии. Отметим, что при отсутствии нагрузки ток в обмотках такого соединения отсутствует, так как геометрическая ЭДС ЕА,ЕВ, ЕС равна нулю.  Рисунок 6 Рисунок 7 Основная литература: [1, 3]; Дополнительная литература: [9, 11]. |