Istražujući toplinski učinak električne struje, J. Jole (1818–1889) proveo je eksperiment koji je postavio čvrste temelje prema zakonu o očuvanju energije. Joule je prvi put pokazao da je kemijska energija koja se troši na održavanje struje u vodiču približno jednaka količini topline koja se oslobađa u vodiču kad struja teče. Također je utvrdio da je toplina generirana u vodiču proporcionalna kvadratu struje. Ovo opažanje je u skladu s Ohmovim zakonom (V = IR ) te s definicijom potencijalne razlike(V = W / q ) , U slučaju istosmjerne struje tijekom vremenat punjenje prolazi kroz vodičq = to , Prema tome, električna energija koja je pretvorena u toplinu u vodiču jednaka je:
Ta se energija naziva džulska toplina i izražava se u džulima (j) ako je strujaja izraženo u amperima,R ?? ohma i t ?? u sekundama.
Pretpostavimo da je to vanjska stezaljka a, bnapajanje spojenog prijemnika s promjenjivom impedancijom r n(sl. 2.1). Kada se promijeni otpor r n struja ja i stres Uizvor će se također promijeniti. Od svih mogućih načina rada izvora električne energije najvažniji su četiri: nominalni način rada, rad u praznom hodu, kratki način rada, sklop i koordinirani način rada.
Nazivni način rada izvor karakterizira činjenica da napon, struja i snaga odgovaraju vrijednostima za koje su projektirali proizvođači. Istovremeno su zajamčeni najbolji radni uvjeti (ekonomičnost, trajnost, itd.).
Vrijednosti koje određuju nominalni način rada obično se navode u putovnici ili na nadzornoj ploči priključenoj na uređaju. Ti se podaci uzimaju kao osnova za izračun električnih krugova.
Glavni nominalni podaci električnih uređaja su njihove nazivne napone i struje: U ni I n, Nazivni napon izračunava se izolacija električnih žica, a nazivna struja - uvjeti njihovog maksimalno dopuštenog grijanja.
U stanju mirovanja izvor se naziva način na koji je struja u njoj jednaka nuli. Za praktičnu provedbu načina rada u praznom hodu dovoljno je odspojiti jednu od žica s kojom je izvor spojen na krug (Sl. 2.2, a).
Kada je izvor napona u praznom hodu U xna svojim vanjskim terminalima će biti najveći i jednak emf. izvor: (u x = E.Stoga, emf. Izvor se može mjeriti voltmetrom spojenim na njegove otvorene vanjske priključke.
Način kratkog spoja karakterizirano činjenicom da je napon na vanjskim terminalima izvora nula: U h= 0 (sl. 2.2, b). struja ja do kratkog spoja izvor će biti najveći. Trenutna vrijednost ja k može biti mnogo puta veći od nazivne struje I nstoga je u pravilu način kratkog spoja opasan za izvor.
Dogovoreni način izvor se naziva način na koji daje najveću snagu vanjskom krugu. Druga se okolnost često koristi u posebnim slučajevima, o čemu će kasnije biti riječi.
UVJETI PRIJENOSA NA IZVOR MAKSIMALNE SNAGE
U vanjskom krugu
Kada je otpor vanjskog kruga otpornik (vidi. Sl. 2.1), jednak r n, napon i struja u njoj su povezani jednadžbom U ==r n i nizražavajući Ohmov zakon za pasivni krug. S obzirom na to, jednadžba (2.2) može se napisati drugačije:
E = rI + r H I. (2.6)
Ova jednadžba izražava električno stanje najjednostavnijeg zatvorenog kruga. Iz njega možete dobiti izraz ohmov zakon za najjednostavniji zatvoreni krug s uzastopnim krugom zamjene izvora:
I = E / r + rH(2.7)
Snaga vanjskog kruga
(2.8)
Struja vanjskog kruga s krugom zamjene paralelnog izvora može se naći iz izraza
,
(2.9)
Tada moć vanjskog kruga
Snaga učitavanja R nkada je prazan hod (r n =) i kratki spoj (r n = 0) jednak nuli. Ima maksimum
vrijednost kada je omjer maksimalan. Uzimajući prvi
derivat ove frakcije je r i izjednačavamo ga s nulom, dobivamo
(r + rH) 2-2r (r + r n) = 0,
rH = r.(2.11)
dakle, snaga vanjskog kruga je maksimalna kada je otpor vanjskog kruga r n jednak unutarnjem otporu r izvora,tj. kada vanjski krug i izvor rade na dosljedan način.
U konzistentnom načinu, gubitak snage unutar izvora jednak je pola snage izvora:
.
Istražite promjenu učinkovitosti izvor ovisno o veličini otpora r n. efikasnost izvor je jednak omjeru snage vanjskog kruga R ndo pune snage P,razvio izvor:
(2.12)
Iz formule (2.12) je oblik koji pri praznom hodu, kada je r n =, k.pd. kod kojih zatvaranja, kada je rn = 0, učinkovitost , u konzistentnom modu, r n = r djelotvornost ,
U omjerima koji se razmatraju iznad otpora roznačava samo unutarnji otpor izvora. Međutim, dobivene formule će ostati iste ako r podrazumijevaju otpor žica linije i E- napon Una njezinu ulazu. U ovom slučaju, na ulazu kruga, može se pretpostaviti da je izvor emf uključen. s unutarnjim otporom jednakim nuli i s konstantnom vrijednošću emf E = U.Sva razmišljanja o prijenosu izvora energije na prijemnik s otporom r n, spojen na kraj linije, bit će sličan slučaju prijenosa energije iz izvora u vanjski krug.
Pošaljite svoje dobro djelo u bazu znanja je jednostavno. Koristite donji obrazac.
Studenti, diplomski studenti, mladi znanstvenici koji koriste bazu znanja u studiranju i radu bit će vam vrlo zahvalni.
Objavljeno na http://www.allbest.ru/
UVOD
Elektrotehnika je znanost o tehničkoj (tj. Primijenjenoj) uporabi električnih i magnetskih pojava. Velika važnost elektrotehnike leži u činjenici da pomoću elektrotehnike:
1. učinkovito primati i prenositi električnu energiju;
2. rješavanje pitanja:
Ø prijenos i konverzija signala i informacija: zvuk ljudskog govora pretvara se u elektromagnetske oscilacije (telefon, radio);
Ø pohranjivanje informacija (telegraf, radio, magnetsko snimanje);
3. izvoditi matematičke operacije: računala s velikom brzinom izvode matematičke operacije, uključujući rješavanje složenih jednadžbi.
Teoretske osnove elektrotehnike postavili su fizika (proučavanje elektriciteta i magnetizma) i matematika (metodama opisivanja i analize elektromagnetskih pojava). Uz to, razvoj elektrotehnike doveo je do niza novih fizičkih koncepata, novih formulacija fizikalnih zakona, razvoja posebnih matematičkih metoda vezanih uz opis i analizu tipičnih pojava koje se događaju upravo u električnim uređajima, na primjer, prijelaznim vremenima.
Prijelazni događaji prate prijelaz električnog kruga ili sustava iz jednog u drugo stanje i događaju se s promjenama parametara električnih krugova. Trenutne promjene parametara nazivaju se komutacije. Najčešća komutacija je uključivanje ili isključivanje električnih krugova općenito ili njihovih pojedinačnih dijelova.
Prijelazne pojave u većini slučajeva su konačne u vremenu. To se objašnjava činjenicom da bilo koji električni krug skladišti energiju elektromagnetskog polja. U ovom slučaju, energija magnetskog polja je koncentrirana u induktivitetima, a električna - u kondenzatorima. Elektromagnetska energija se ne može odmah promijeniti, tj. ne možete je odmah akumulirati ili, obratno, potrošiti. Ta okolnost određuje konačnost svih prolaznih procesa u vremenu. Ovisno o broju aktivnih i reaktivnih elemenata, kao io strukturi električnog kruga, promjene struja i napona u prijelaznim stanjima mogu biti vrlo složene.
1. Analiza trofaznog kruga s uključivanjem prijemnika u shemu "trokut"
Ako su trofazni namotaji generatora spojeni tako da je kraj prvog namota spojen na početak drugog, na kraj drugog na početak trećeg, na kraj trećeg na početak prvog, i na zajedničke točke za spajanje linearnih žica, tada dobivamo vezu trokutom. Pojavit će se kratki spoj u namotima generatora, jer je zbroj trenutnih vrijednosti EMF-a u njima nula:
što se lako provjerava konstruiranjem vektorskog dijagrama. Tri strujna prijemnika također su trokutni. Za razliku od veze sa zvjezdicama, gdje se u većini slučajeva koristi sustav s četiri žice, ovdje se koriste tri žice.
Slika 1.1 - Povezivanje trokuta
Kada je spojen trokutom, postoje samo linearni naponi, budući da nema neutralne žice, ali se pojavljuju fazne i linearne struje. Odnosi između linearnih i faznih struja mogu se lako dobiti ako se prvo Kirchhoffovo pravilo primjenjuje za svaku čvornu točku potrošača:
Iz tih se odnosa može vidjeti da je bilo koja od linearnih struja jednaka geometrijskoj razlici dviju faznih struja. Osim toga, dodavanje ovih jednakih pojmova pokazuje da je geometrijska suma linearnih struja nula:
Za konstrukciju vektorskog dijagrama uzimamo tri linearna vektora naprezanja (UAB, UBC, UCA) pod kutom od 120 ° u odnosu jedan na drugi.
Slika 1.2 - vektorski dijagram veze trokuta
Kod simetričnog opterećenja, fazni strujni vektori IAB, IBS, ICA su fazno pomaknuti u odnosu na odgovarajuće napone za kut, čija vrijednost ovisi o prirodi opterećenja.
Sada, koristeći odnose, konstruiramo linearne strujne vektore na istom dijagramu. Da bi se izgradio linearni strujni vektor IA, potrebno je dodati vektor (--ICA) u vektor IAB faznog struja, to jest, vektor jednak dužini ICA, ali suprotno u smjeru. Izgrađeni su i preostali vektori linearnih struja.
Da bi se pronašao odnos između modula linearnih i faznih struja, uzeti u obzir tupo-ugaoni trokut s kutom od 120 ° na vrhu, kojeg čine vektori Ia, (-ICA) i IAB. Spustimo okomicu s vrha tupog kuta ovog trokuta na suprotnu stranu i pronađemo to. Dakle, Dakle, u trofaznom sustavu spojenom trokutom, strujne su struje više od faznih struja u vremenima, a fazni naponi se podudaraju s linearnim.
Prisutnost dva načina uključivanja opterećenja proširuje mogućnosti potrošača. Primjerice, ako je svaki od triju namotaja trofaznog elektromotora ocijenjen za napon od 220 V, tada se elektromotor može trokutasto povezati s mrežom 220/127 V ili zvijezdom do mreže 380/220 V. Trougao se najčešće koristi u elektranama (električni motori itd.) .) gdje je opterećenje blizu uniformi. U trofaznim krugovima, način uključivanja opterećenja (zvjezdicom ili trokutom) ne ovisi o načinu uključivanja namota generatora ili transformatora koji opskrbljuju taj krug.
2. IZVORI I POTROŠAČI DC ELEKTRIČNE ENERGIJE
2.1 Izračun električnog kruga s dva kruga
Za strujni krug istosmjerne struje (slika 2.1.1) odredite struju I, napon na potrošačkim terminalima U, snagu potrošača električne energije P2 i izvor snage P1, učinkovitost? postavite ravnotežu moći.
Slika 2.1.1 - DC strujni krug
EMF izvora E, unutarnji otpor izvora R0, otpor otpornika R1, R2, R3, kao i položaj prekidača K1 i K2 za odgovarajuće referentne opcije prikazani su u tablici 2.1.
Tablica 2.1
odluka
Slika 2.1.2
Otpor potrošača:
2 · 6 / (6 + 2) = 4 ohma (2.1.1)
Odredite impedanciju kruga:
= 4 + 0,3 = 4,3 ohma (2.1.2)
Struja koja teče kroz krug:
6 / 4.3 = 1.39 A (2.1.3)
Napon na terminalima potrošača:
1.39 · 4 = 5.56 V (2.1.4)
Potrošački i izvorni kapaciteti:
5,56 · 1,39 = 7,73 W (2,1,5)
6 · 1.39 = 8.34 W (2.1.6)
učinkovitost:
7,73 / 8,34 = 0,927 = 92,7 % (2.1.7)
2.2 Metoda ekvivalentnih transformacija za strujni krug s više krugova
Odredite ekvivalentni otpor Rek dc električnog kruga (Slika 1.4, a) i raspodjelu struja duž grana. Varijanta električnog kruga (uključujući njen presjek 1-2, sl. 1.4, sl. 1.5, ograničen u dijagramu na slici 1.4, i točkasto), položaj sklopki K1 i K2 u krugovima, vrijednosti otpora otpornika R1 - R12 i napon napajanja U za svaki iz opcija zadatka prikazane su u tablici 2.2
Tablica 2.2
odluka
Slika 2.2.1
Određujemo ekvivalentne spojeve pojedinih grana:
Veze definiramo zbrajanjem paralelno povezanih grana:
Definiramo potpuni ekvivalentni spoj:
(2.2.7)
Odredite ukupnu jačinu struje:
višekruko trofazno električno kolo
(2.2.8)
Pad napona na granama:
(2.2.9)
Odredite struje na vrhu kruga:
Struje u preostalim granama kruga:
2.3 Način primjene Kirchhoffovih zakona za višestruki strujni krug
Za strujni krug istosmjerne struje (slika 1.7), koristeći podatke navedene za ovu varijantu zadatka u tablici. 1.3, odrediti struje I1 - I9 u granama otpornika R1 - R9, kako bi se postigla ravnoteža snage. Izvori napona, otpornici i položaj prekidača za pojedine opcije zadatka navedeni su u tablici 2.3. Unutarnji otpor izvora je zapostavljen.
Tablica 2.3
odluka
Slika 2.3.1 - Shema dizajna
Odaberite smjer kretanja struja. Izrađujemo sustav jednadžbi prema zakonima Kirchhoffa
Zamijenite numeričke vrijednosti i riješite sustav matričnom metodom:
(2.3.2)
(2.3.3)
(2.3.4)
Trenutne vrijednosti:
(2.3.5)
Stvaramo ravnotežu. Sažemo snagu dodijeljenu otpornicima:
(2.3.6)
Mi sumiramo snagu koja se dovodi u krug pomoću izvora EMF-a:
(2.3.7)
Ravnoteža konvergira P1 = P2. Izračun je izvršen ispravno.
2.4 Zaključci
U ovom poglavlju proučavani su izvori i potrošači električne energije DC. Proučavao je i izračunavao dvostruki krug. Za strujni krug istosmjerne struje, struja I, napon na potrošačkim terminalima U, snaga potrošača električne energije P2 i izvor napajanja P1, učinkovitost? instalacija, napravila ravnotežu moći.
3. AC WIRING CIRCUITS
3.1 Izračun strujnog kruga izmjenične struje s mješovitim spojem otpora
Tablica 3.1
|
Metoda struje petlje |
|||||||||
odluka
Slika 3.1.1 - Projektna shema
Izračunajte složenu otpornost grana:
Odabiramo smjer strujanja i sastavljamo jednadžbe prema metodi konturnih struja
(3.1.4)
Rješavamo sustav jednadžbi i dobivamo trenutne vrijednosti:
(3.1.5)
Odredite struje grana:
(3.1.6)
Izračunajte ukupnu snagu koju generiraju izvori emf:
(3.1.7)
Aktivna komponenta
(3.1.8)
Aktivna snaga koju oslobađaju otpornici:
(3.1.9)
Snaga je jednaka, ravnoteža se približava.
Odredite pad napona na svim elementima:
(3.1.10)
Napon između točaka 1-3
(3.1.11)
Napon između točaka 3-4
(3.1.12)
Napon i struja između točaka 2-3
(3.1.13)
Slika 3.1. - Vektorska čestica parcele 2-3
3.2 Zaključci
U ovom dijelu kolegija proučavani su električni krugovi izmjenične struje.
Za električni krug izmjenične struje s frekvencijom f = 50 Hz određene su impedancije Z grana, struje I u granama i naponi U na elementima električnog kruga, te je formirana ravnoteža aktivnih snaga. Konstruiran za granu lanca u vektorskom dijagramu struje i napona.
4. GLAVNE DIJAGRAMOVE PRIJENOSA
4.1 Proračun jednofaznog niskofrekventnog pojačala
Izračunajte jednofazno niskofrekventno pojačalo: odredite faktore pojačanja polja Ki, napona Ku i snage Kp, kao i ulazne RBX i izlazne R OUT otpore za danu varijantu tranzistorskog sklopnog kruga koristeći njegove h-parametre za radnu točku. Za odgovarajuću varijantu zadatka upravljanja u tablici 4.1. Prikazana je veličina otpora RH opterećenja i unutarnji otpor generatora signala Rr.
Tablica 4.1
odluka
Trenutni dobitak definira se kao:
56 / (1 + 6,25 · 10-6 · 5500) = 54,139 (4.1.1)
napon:
(4.1.2)
= 56 · 5500/330 · (1 + 6,25 · 10-6 · 5500 - 1,6 · 10-4 · 56 · 5500) = 1055
Negativna vrijednost pojačanja znači da je napon na izlazu kruga invertiran.
Snaga:
54,139 · 1055 = 57093 (4.1.3)
Ulazni otpor:
(4.1.4)
= (330 · (6.25 · 10-6 + 1/5500) - 1.6 · 10-4 · 56) / (6.25 · 10-6 + 1/5500) = 282 Ohm = 0.282 kΩ
Izlazna impedancija
(4.1.5)
= (330+ 15000) / (6,25 · 10-6 · (330 + 15000) · 1,6 · 10-4 · 56) =
= 1786 · 107 Ohm = 17,86 Mm
4.2 Zaključci
U ovom poglavlju proučavane su sheme jednofaznih niskofrekventnih pojačala na različitim tranzistorima.
ZAKLJUČAK
Tijekom kolegija proučavani su izvori i potrošači električne energije DC. Proučavao je i izračunavao dvostruki krug. Za strujni krug istosmjerne struje, struja I, napon na potrošačkim terminalima U, snaga potrošača električne energije P2 i izvor napajanja P1, učinkovitost? instalacija, napravila ravnotežu moći.
Proučavali smo metodu ekvivalentnih transformacija za višestruki strujni krug. Određeni su ekvivalentni otpor R ec istosmjernog električnog kruga i raspodjela struja duž grana.
Proučili smo i primijenili Kirchhoffove zakone za višestruki električni krug. Za DC strujni krug, odredio je struje u granama otpornika, sastavio energetsku ravnotežu.
U procesu pisanja seminarskog rada proučavani su električni krugovi izmjenične struje.
Izračunati izmjenični strujni krug s otporom miješanog spoja. Za električni krug izmjenične struje s frekvencijom f = 50 Hz određene su impedancije Z grana, struje I u granama i naponi U na elementima električnog kruga, te je formirana ravnoteža aktivnih snaga. Konstruiran za granu lanca u vektorskom dijagramu struje i napona.
U okviru ovog kolegija proučavana je shema jednofaznih niskofrekventnih pojačala za različite tranzistore.
Izračunat je jednofazni krug niskofrekventnog pojačala: određeni su faktori pojačanja struje Ki, napon Ku i snaga Kp, ulazni otpor R izlaz i izlazni izlaz R izlaza za danu varijantu sklopnog kruga tranzistora s h-parametrima za radnu točku.
POPIS KORIŠTENIH IZVORA
1. Bessonov L.A. Teorijski temelji elektrotehnike. Električni krugovi. M: Srednja škola, 1996.
2. Matkhanov P.N. Osnove analize električnih krugova. Linearni krugovi: udžbenik. - M.: Visoka škola, 1990.
3. Kasatkin A.S. Elektrotehnika: studije. za sveučilišta / A.S. Kasatkin, M.V. Nemtsov. - 11. izd., Str. ; Žalost MO. - M .: Akademija, 2007.
4. Zhavoronkov M.A. Elektrotehnika i elektronika. - M.: "Akademija", 2010.
5. Elektrotehnika i elektronika. Ispiti Pomoć pri nastavi za samostalan rad. / SamGTU, comp. YA Meleshkin, A.A. Martynov, V.I. Kulikov. Samara, 2009. 62 c.
6. Volynsky V.A. i drugi Električni / B.A. Volynsky, E.N. Zane, V.E. Shaternik: Udžbenik. priručnik za sveučilišta. - M.: Energoatomizdat, 2007. - 528 str., Il.
7. Kasatkin A.S., Nemtsov M.V. Elektrotehnika: Udžbenik. priručnik za sveučilišta. - 4. izdanje, Pererab. - M.: Energoatomizdat, 2009. - 440 str., Il.
8. Osnove industrijske elektronike: Udžbenik za neelektrične. spec. sveučilišta / VG Gerasimov, O M. Knyazkov, A. E. Krasnopolsky, V.V. Sukhorukov; by ed. VG Gerasimov. - 3. izd., Pererab. i dodajte. - M: Više. škola., 2006. - 336 str., il.
9. Elektrotehnika i elektronika u 3 kN. Ed. VG Gerasimov Kn.1. Električni i magnetski krugovi. - M: Visoka škola. - 2006. Elektrotehnika i elektronika u 3 kN. Ed. VG Gerasimov Kn.2. Elektromagnetski uređaji i električni strojevi. - M: Visoka škola. - 2007
10. Kuzovkin V.A. Teorijska elektrotehnika: Udžbenik. M.: Logos, 2002
11. Kasatkin A.S., Nemtsov M.V. Elektrotehnika. M.: Viši. Sc., 2000.
12. Bessonov L.A. Prikupljanje zadataka za TOE. M.: Viši. shk., 2001.
Objavljeno na Allbest.ru
Slični dokumenti
Izračun linearnog istosmjernog električnog kruga pomoću Kirchhoffovih zakona, metodom struja petlje, čvor. Izračun ravnoteže energetskog kruga. Određivanje parametara jednofaznog linearnog električnog kruga izmjenične struje i njihovih vrijednosti.
seminarski rad dodan 27.03.2016
Proračun strujnih vrijednosti u svim granama složenog jednosmjernog strujnog kruga pomoću izravne primjene Kirchhoffovih zakona i metoda struja petlje. Balansna snaga. Simulacija određenog električnog kruga pomoću elektroničkog radnog stola.
ispitivanje, dodano 27.04.2013
Proračun struja u svim granama električnog kruga primjenom Kirchhoffovih pravila i metoda čvornih potencijala. Kompilacija jednadžbi bilance snage. Izračun električnog kruga izmjenične sinusne struje. Stvarna vrijednost napona.
ispit je dodan 07.05.2014
Izračuni opsežnog DC kruga s više izvora električne energije; Strujni krugovi izmjenične struje s paralelnim priključkom prijemnika, trofazni sklop s zvjezdanim priključkom; jednofazno niskofrekventno pojačalo.
ispitivanje, dodano 31.3.2013
Značajke mjerenja struje u krugu s ampermetrom. Metoda izračunavanja struje u nerazgrađenom dijelu električnog kruga prema prvom Kirchhoffovom zakonu, provjera njegove ispravnosti. Analiza apsolutnih i relativnih parametara pogrešaka kruga.
laboratorijski rad, dodan 12.01.2010
Izračun linearnog električnog kruga s ne-sinusnim ulaznim naponom. Stvarna vrijednost napona. Otpornost na strujni krug istosmjerne struje. Aktivni strujni krug Izračun simetričnog trofaznog električnog kruga. Neutralna struja.
ispitivanje, dodano 10.12.2013
Opis kruga i određivanje ekvivalentnog otpora električnog kruga. Izračun linearnog jednosmjernog kruga, sastavljanja ravnoteže napona. Tehnička svojstva faznih spojeva "delta" i "zvijezda" u trofaznom električnom krugu.
ispit je dodan 27.06.2013
Osnovni pojmovi, definicije i vrijednosti karakterizirane trofaznim električnim krugovima. Izvor električne energije u trofaznom krugu. Načini povezivanja faza trofaznog strujnog izvora i omjera. Prijemnici za spajanje zvijezda i trokut.
ispit, dodan 19.01.2011
Izračun numeričke vrijednosti struja električnog kruga i potencijala čvorova primjenom zakona Ohma, Kirchhoffa i metode nametanja. Određivanje ravnoteže snage i napona na pojedinim elementima pojedinog kruga. Izračun snage prijemnika (otpora).
praktični rad, dodan 07.08.2013
Izračun linearnog DC električnog kruga. Određivanje struja u svim granama metodom struja petlje i nodalnih napona. Jednofazni električni krugovi, određivanje očitanja vattmetara. Izračun parametara trofaznog električnog kruga.
