Методы расчета электрических цепей Трехфазные нагрузочные цепи Испытание асинхронного короткозамкнутого двигателя Исследование полупроводниковых выпрямителей Исследование усилителя низкой частоты

Методика выполнения лабораторных работ по электротехнике

Исследование линейной электрической цепи постоянного тока

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

Расчетная часть

Энергетический баланс в электрических цепях При протекании токов по сопротивлениям в последних выделяется теплота. На основании закона сохранения энергии количество теплоты, выделяющиеся в единицу времени в сопротивлениях схемы, должно равняться энергии, доставляемой за это же время источниками питания.

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

Конспект лекций по физике Трансформаторы Принцип действия трансформаторов, применяемых для повышения или понижения напряжения переменного тока, основан на явлении взаимной индукции. Впервые трансформаторы были сконструированы и введены в практику русским электротехником П.Н. Яблочковым (1847—1894) и русским физиком И.Ф. Усагиным (1855—1919).

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].


На главную