Атомная физика Постулаты Бора Элементы квантовой статистики Полупроводники Элементы физики твердого тела Полупроводниковые диоды и триоды Ядерная физика Ядерные реакции Цепная реакция деления

Практические работы по электротехнике

Исследование линейной электрической цепи постоянного тока

Рабочее задание Экспериментальная часть Определить квалификационные и топологические признаки данной цепи (число узлов, ветвей и независимых контуров).

Расчетная часть

Последовательная цепь переменного тока Экспериментально установить влияние характера нагрузки на величины активной, реактивной и полной мощностей. Методом векторных диаграмм установить влияние емкости, включенной последовательно с индуктивным приемником, на величину коэффициента мощности  и угла сдвига фаз между током и напряжением приемника.

Виды мощности. Треугольник мощностей В цепях переменного тока различают три понятия мощности: активная Р, реактивная Q, полная S.

Правила работы с электроизмерительными приборами В цепях переменного тока обычно используют электроизмерительные приборы электромагнитной системы. Для измерения мощности применяют приборы электродинамической системы. Приборы могут быть однопредельными и многопредельными. Схема для исследования цепи с реальной катушкой

Схема для исследования цепи с последовательным включением резистивного элемента и катушки

Обработка результатов Для всех исследованных цепей составьте схемы замещения. Для всех проведенных опытов на миллиметровой бумаге постройте диаграммы токов и напряжений. Так как в последовательной цепи ток имеет одно и то же значение во всех ее элементах, вектор тока располагаем совпадающим с осью действительных величин +1.

Параллельная цепь переменного тока Экспериментально на основании показаний приборов определить активные и реактивные сопротивления приемников, установить влияние характера нагрузки на величины активной, реактивной и полной мощностей при параллельном соединении активного, индуктивного и емкостного приемников. Активная мощность  [Вт] - характеризует необратимый процесс преобразования электромагнитной энергии источника в другие виды энергии: механическую, тепловую, световую и т.д.

Схема для исследования параллельного включения резистивного элемента и катушки

Схема для исследования параллельного включения резистивного элемента и конденсатора

Для всех исследованных цепей составьте схемы замещения

Методы расчета электрических цепей

Для расчета электрических цепей разработаны различные приемы. Наибольшее применение находят следующие методы:

метод упрощения;

метод непосредственного применения законов Кирхгофа;

метод контурных токов;

метод наложения.

Метод упрощения используется обычно для анализа цепей с одним источником энергии. Метод состоит в том, что участки электрической цепи заменяются более простыми по структуре, при этом токи и напряжения в непреобразованной части цепи не должны изменяться. В результате цепь “свертывается” до простейшего вида. При этом необходимо уметь преобразовывать последовательно и параллельно соединенные резистивные элементы. Электропривод переменного тока Простые модели асинхронного электропривода Принцип действия асинхронной машины в самом общем виде состоит в следующем: один из элементов машины - статор используется для создания движущегося с определенной скоростью магнитного поля, а в замкнутых проводящих пассивных контурах другого элемента - ротора наводятся ЭДС, вызывающие протекание токов и образование сил (моментов) при их взаимодействии с магнитным полем. Все эти явления имеют место при несинхронном - асинхронном движении ротора относительно поля, что и дало машинам такого типа название - асинхронные.

Рис.1. Последовательное соединение элементов

Последовательное соединение резистивных элементов. Ток во всех последовательно соединенных элементах один и тот же. Для схемы на рис. 1 можно записать

U = (R1 + R2 +...+ Rn)I = RэI, (3)

где Rэ - сопротивление, эквивалентное соединенным последовательно. Как видно из формулы, оно определяется как сумма всех последовательно включенных сопротивлений.

Рис.2. Параллельное соединение элементов

Параллельное соединение резистивных элементов. В данной схеме (рис. 2) ко всем элементам приложено одно и то же напряжение U. На основании первого закона Кирхгофа можно записать:

I = I1 + I2 +...+ In (4)

или, учитывая, что для каждой ветви по закону Ома ,

.  (5)

Вводя понятие проводимости, получим

I = U(G1 + G2 +...+ Gn) = UGэ.

(6)

Таким образом, эквивалентная проводимость Gэ параллельно включенных резистивных элементов равна сумме их проводимостей. В частном случае, если параллельно соединены два резистора, их эквивалентное сопротивление

.

(7)

Метод непосредственного применения законов Кирхгофа является наиболее общим приемом, используемым для анализа сложных электрических цепей.

Первый закон Кирхгофа применяется к узлам электрической цепи. Он гласит, что алгебраическая сумма токов в узле электрической цепи равна нулю, т.е.

(8)

Второй закон Кирхгофа применяется к контурам электрической цепи. Он гласит, что алгебраическая сумма напряжений в контуре электрической цепи равна нулю или алгебраическая сумма падений напряжения на сопротивлениях данного контура равна алгебраической сумме ЭДС в этом контуре:

(9)

 Для заданной электрической цепи составляется система линейных алгебраических уравнений первого порядка относительно неизвестных токов. Уравнения составляются по обоим законам. По первому закону - для независимых узлов, по второму - для независимых контуров. Общее число уравнений равно числу неизвестных токов в цепи.

Метод контурных токов является наиболее распространенным методом анализа сложных электрических цепей. В основе его лежат законы Кирхгофа. Метод предполагает, что в каждом независимом контуре протекает собственный контурный ток, а ток каждой ветви равен алгебраической сумме контурных токов, замыкающихся через эту ветвь.

Метод наложения базируется на принципе суперпозиции, применимом для линейных физических систем. Применительно к линейным электрическим цепям он формулируется следующим образом: ток в любой ветви сложной электрической цепи, содержащей несколько ЭДС, равен алгебраической сумме токов от действия каждой из ЭДС в отдельности.

В соответствии с этим принципом расчет сложной цепи сводится к нескольким (по числу источников ЭДС) вариантам расчета схемы, в которой оставлен только один источник ЭДС.

Потенциальной диаграммой называется график зависимости потенциала от сопротивления, построенный при обходе контура.

Методы расчета электрических цепей и построения потенциальных диаграмм подробно изложены в методических указаниях, рекомендованных выше, и в литературе [1,2,3].


Книжные шкафы со стеклянными дверями по этой ссылке от фабрики Рид Мастер
На главную