Расчет сложных электрических цепей. Метод контурных токов.

Расчет сложных электрических цепей. Метод контурных токов.

Если количество узлов в цепи больше 2-х то рассчитывать предыдущими 2-мя способами очень сложно поэтому когда количество узлов больше 2-х используют метод контурных токов.

1.Из 4 узлов выбрать любые 3 узла отсчета.

Решение получается очень громоздким, поэтому для расчета таких цепей необходимо использовать метод контурных токов.

2.Вместо линий обхода необходимо ввести контурные токи. Они будут направлены также как и линии обхода.

3.Для каждого контура записать 2 закон Кирхгофа, но через контурные токи. При составлении уравнения 2 закон Кирхгофа нужно учитывать падения напряжений на пограничных сопротивлениях этих контуров.

4.Зная значение контурных токов определить токи в ветвях. При определении токов в ветвях необходимо учесть направления контурных токов через те же сопротивления по которым проходят токи в ветвях

5.Для того чтобы проверить правильность решения задачи необходимо составить баланс мощностей.

Виды и методы электрических измерений

Измерение – нахождение физических величин опытным путем с помощью механических средств.

Мера – средства измерения, предназначенные для воспроизведения заданных физических величин.

Измерительный прибор – средства измерений, предназначенные для выработки сигнала измеряемой информации. Качество измерений оценивается относительной погрешностью.

∆ x/x %

X – измеряемая величина в данный момент времени

∆ x – абсолютная ошибка, она равна половине цены деления прибора

С – цена деления прибора

∆ x=с/2

Для определения цены деления прибора берутся 2 соседних деления обозначенные цифрами. Из большего значения вычитается меньшее и полученный результат делится на количество отрезков деления.

Электроизмерительные приборы делятся на 2 вида: 1.приборы непосредственной оценки, которые дают численные значения измеряемой величины (вольтметр, амперметр, ваттметр). 2.приборы сравнения. В них измеряемая величина сравнивается с эталоном (измерительная линейка, значения ею измеренные сравниваются с эталоном длины 1 м).

Расчет мощностей в 3-хфазных цепях переменного тока.

P- активная мощность

P=UIcosu

Cosu – коэффициент мощности

Q – реактивная мощность

Q=Usinu

Sinu – синус узла сдвига фаз

S - полная мощность

S=UI или S=

P=(Вт)

Q=(Вар)

S=(ВА)

Построение потенциалов точек и построение потенциальных диаграмм

Во многих случаях расчета сложных электрических цепей возникает необходимость в определении потенциалов точек и построение потенциальных диаграмм.

Если в электрической цепи, в которой имеется несколько источников Е, несколько R, Соединеныхпоследовательно то 1 из источников тока должен выполнять функцию генератора электрического тока, а второй функцию приемника энергии. Источник Е, имеющее большое числовое значение является генератором электроэнергии, а меньшее приемником энергии

Алгоритм решения:

1. Провести линию обхода от выхода генератора электроэнергии через приемник электроэнергии, заканчивая входом генератора

2. Для заданной электрической цепи записать уравнение закона для полной цепи

3. Из всех заданных точек 1 необходимо заземлить

4. Определения потенциалов точек начинается с точки заземления и направлено против линий обхода, заканчивая той же заземленной точкой. Потенциал каждой последующей точки, находящийся на линии обхода, будет иметь большее значение, кроме точек у генератора.

Если задача решена правильно, то потенциалы заземленной точки будут равны нулю.

Построение векторной диаграммы для полученных потенциалов

Нужно начертить систему координат в зависимости потенциала точек от сопротивления отдельных участков цепи. Диаграмма считается построенной, если потенциалы заземленной точки находятся на одной координатной прямой.

Индукционные счетчики

Отличие индукционных счетчиков от обычных электроизмерительных приборов состоит в том что угол поворота диска не ограничен возвратной пружиной.

Однофазный индукционный счетчик

Однофазный индукционный счетчик состоит из следующих основных частей:

1)Парамагнитный диск – который при помощи червячной передачи соединен со счетным механизмом

2)По обе стороны диска имеются 2 электромагнита, которые создают магнитные поля: 1. Магнитное поле горизонтальное, 2. Вертикальное. Взаимодействие магнитных полей приводит к появлению вращающего момента диска.

3) Для того чтобы вращение диска было равномерно, имеется тормозной магнит. Вращающий момент диска определяется М=к1р

М - вращающий момент; к1 – коэффициент пропорциональности; р – мощность потребителя.

При вращении диска в поле тормозного магнита возникают вихревые токи – токи замкнутые, которые создают тормозной магнитный момент.

Мт=к2n n – частота вращения диска.

Т.к. вращение диска должно быть равномерным следует момент вращения и тормозной момент должны быть равные.

М=Мт к2/к1=с; р=сn

К1р=к2n c – величина которая показывает отношение количество энергии израсходованной в сети за время 1-го оборота к числу оборотов называется постоянной счетчика.

С=w/N w – израсходованная энергия; N – число оборотов диска.

W=pt; w=cnt nt=N

W=cN

В индукционном счетчике имеются электромагниты следует имеются обмотки электромагнита, которые имеют активные и реактивные сопротивления следует класс точности индукционного счетчика делится на 2 части: 1 часть – активная энергия, которые имеют классы точности 1; 2; 2, 5и 2 часть – реактивная энергия 2; 3.

Трехфазные счетчики для четырехпроводной системы. Измерение энергии производится трехэлементным счетчиком. Он имеет 3 электромагнитные системы, такие же как и у однофазного счетчика, которые воздействуют на 3 парамагнитных диска,, закрепленные к одной оси с одним счетным механизмом.

Трехфазная трехпроводная энергосистема в них используется 2–хэлементные 2-хдисковые или однодисковые счетчики с 2-мя парами электромагнитных систем.

Каждый счетчик росчитан на определенные напряжения, там где напряжения высокие для того чтобы работал индукционный счетчик подключается измерительный трансформатор.

Погрешность счетчика

W` - вся подаваемая на счетчик энергия.

Расчет магнитных цепей

Магнитная цепь – устройство из феромагнитных сердечников с воздушным зазором или без них по которым замыкается магнитный поток.

Магнитные цепи бывают 3-х видов: простейшие, простые и сложные.

Простейшие – простейшая м.ц. с кольцевым сердечником.

Простые бывают разветвленные и неразветвленные.

Сложные – когда сердечник изготовлен из разного материала с разным сечением.

1.В каждом контуре провести линии обхода. Они проводятся по средней части сердечника и должны замыкаться друг на друга.

2.Определить величину линий обхода l и l0

3, Определить площадь поперечного сечения каждого магнитного участка S и S0.

4.На каждом участке магнитной цепи рассчитать магнитную индукцию B и B0 по формуле B=ф/S

5.Используя кривую намагничивания на каждом участке определить напряженность магнитного поля, кроме воздушного зазора.

6.Рассчитать магнитное напряжение на каждом участке по формуле Um=H*l

7.Используя закон полного тока определить магнитодвижущую силу по формуле F=Um1+Um2+Um3…

8.Определить число витков, которое можно наматывать на сердечник данного трансформатора по формуле

F=I*w

W=F/I

Берется только целая расчетная часть числа витков.

Эдс 3-хфазного

Синхронные машины

Машина постоянного тока – устройство для преобразования механической энергии в электрическую и наоборот.

В первом случае машина называется генератором электроэнергии во втором случае электродвигателем.

Генераторы применяются для питания электродвигателей установок для электролиза, зарядки акамулятора.

Электродвигатели постоянного тока применяются там где нужен большой вращающий момент.

Машина состоит из 2-х основных частей: 1.Неподвижная называется индуктором и 2.Подвижная называется якорем.

Индуктор состоит из стального корпуса, который принято называть станиной; электромагнита с двумя наконечниками между которыми создается магнитное поле.

Якорь имеет ось или вал на котором крепится цилиндр, который набирается из отдельных изолированных пластин. В стальном цилиндре имеются пазы, через которые продето короткозамкнутая обмотка. Свободные концы обмотки припаиваются к устройству называют коллектором.

К коллектору прижимаются щетки: 1.медные; 2.графитовые; 3.меднографитовые.

Для изготовления меднографитовых щеток графитовый и медный порошок перемешивают, присуют в формах и обжигают в печи при 900 градусов.

Принцип работы генератора. Механическая энергия вращения якоря согласно закону электромагнитной индукции.

Электродвигатель. Отдельно ток подается на обмотки якоря и обмотки электромагнита.

Взаимодействие магнитных полей приводит к появлению момента вращения якоря.

Усилители

Электрическим усилителем называется устройство, в котором входной сигнал управляет более мощным потоком энергии, поступающей от источника питания к нагрузке.

Устройство усилителя.

Электрические колебания поступают от источника сигнала 1 на вход усилителя 2 к выходу которого присоединена нагрузка 3 (громкоговоритель). Энергия для работы усилителя и нагрузки подводится от источника питания 4.

Усилители подразделяются: 1 по диапозонам частот (УВЧ, УНЧ)

По числу ступеней или каскадов усиления.

Если усиление одного каскада недостаточно, то последовательно к 1-му подсоединяются 2, 3

Усилители подразделяются по роду усиливаемой величины U, P, I

Автотрансформаторы

Это устройства в которых часть витков первичной обмотки используется в качестве витков вторичной обмотки, поэтому между обмотками такого трансформатора существует не только магнитная, но и электрическая.

К=w1/w2 или k=u1/u2;

Автотрансформаторы применяются: 1.Для пуска мощных асинхронных электродвигателей, 2.Регулирование напряжения в осветительных сетях

3.Применяется где необходимо регулирование напряжения в осветительных сетях.

Тиристоры

Тиристор – полупроводниковый прибор, имеющий четырехслойную структуру p-n-p-n – переходы и 3 вывода. Они подразделяются на диодные тиристоры и обозначаются

1) Динистр

2) Триодные тиристоры наз. Тринисторами

А) Тринисторы с управлением по аноду

Б) С управлением по катоду

3) Запираемые тиристоры

4)Симметричные тиристоры

Крайние электронно-дырочные электроны являются эмиторными, средние коллекторными.

Применение динисторов

Динистр включается в проводящее состояние, если подаваемое на динистр напряжение будет чуть больше разности потенциалов между катодом и анодом.

Они используются в качестве автоматического выключателя.

Используется в у личном освещении (как только напряжение включения будет чуть больше разности потенциалов между катодом и анодом линия включается)

Тринистр

Работа тринистора похожа на работу динистора, но отличие состоит в том, что имеется у тринистора управляющий электрод, который позволяет регулировать напряжение включения.

Запираемые тиристоры

В отличие от тринисторов они могут включаться в проводящее состояние, не только при уменьшении анодного тока, но и при помощи увеличения положительного потенциала перед отрицательным.

Симисторы

Это устройства с 5-ти слойной структурой. Они включаются в проводящее состояние при подаче управляющего импульса, не только при прямом, но и при обратном напряжении. Они применяются в цепях управления переменным током.

Полевые транзисторы

В 60-ых годах появились полевые транзисторы они работают на принципе эффекта воздействия поперечного электрического поля на проводимости канала по которому движутся электроны и дырки.

Свойства:

1.Очень большое входное сопротивление

1*10^10 – 1*10^15

2.Малочувствительны к коротковолновому излучению (на 3-4 порядка выше чем у биполярных)

3.Малое влияние температуры на усилительные свойства

4.Малый уровень собственных шумов

П. транзисторы изготавливаются в виде 2-х типов: 1) С затвором в видеp-n-перехода и 2-ое с изолированным затвором.

П. транзисторы с изолированным затвором состоит из: истока, затвора,, стока, металлической пластины, пластины из диэлектрика, канала проводимости n-типа и полупроводника p-типа.

Сварочные трансформаторы

К сварочным трансформаторам предъявляются следующие требования: относительно невысокие напряжения на вторичной цепи, вторичная обмотка трансформатора должна длительное время выдерживать ток короткого замыкания, при относительной небольшой мощности в нагрузке О.

Существуют сварочные трансформаторы 3-х фазные и однофазные.

При дуге первичное напряжение 380 В вторичное около 70 В (при холостом ходе трансформатора или при дуге)

Для однофазного первичная 220 В, а вторичная 60 В.

Расчет сложных электрических цепей. Метод контурных токов.

1.Из 4 узлов выбрать любые 3 узла отсчета.

2.Вместо линий обхода необходимо ввести контурные токи. Они будут направлены также как и линии обхода.

5.Для того чтобы проверить правильность решения задачи необходимо составить баланс мощностей.

12 3 Следующая ⇒