Электрическая цепь сложная: Сложные электрические цепи постоянного тока

Сложные электрические цепи постоянного тока

Сложными цепями
называют разветвленные цепи, имеющие
несколько контуров с произвольным
размещением потребителей и источников
питания.

Расчет сложных
цепей методом узловых и контурных
уравнений (по законам Кирхгофа):

Порядок расчета

1. Произвольно
выбираем направление токов в ветвях.
Количество токов равно количеству
ветвей. Если в результате расчета ток
окажется отрицательным, то направление
тока выбрано неверно.

2. Составляем
уравнение по 1 и 2 правилу Кирхгофа.
Количество уравнений должно быть равно
количеству неизвестных токов.

3. Число уравнений,
составленных по 1 закону Кирхгофа, должно
быть равно
,
гдеколичество
узловых точек.

Остальные недостающие
уравнения составляют по 2-му закону
Кирхгофа. При этом произвольно выбирают
положительное направление обхода
контура. Если оно совпадает с направлением
ЭДС, то его берут со знаком «+» и наоборот.

Если направление
тока контура совпадает с направлением
тока через резистор, то падение напряжения
на резисторе берут со знаком «+» и
наоборот.

Получаем систему
из 5 уравнений:

Задача

Метод узлового
напряжения

Этот метод дает
возможность более просто определить
токи в ветвях.

Раскроем скобки
и определим U:

Если какая-либо
ЭДС будет иметь противоположное
направление, то в формулу она войдет со
знаком «-».

Нагрузка
электростанции с течении суток сильно
изменяется, поэтому при малой нагрузке
работает один генератор, а при большой
– несколько. При параллельной работе
генераторов их токи будут одинаковы,
если одинаковы их ЭДС и r_он.
Узловое напряжение(напряжение
на шинах) практически мало отличается
от ЭДС, т.е. разностьсоставляет несколько % от.
Поэтому, если ЭДС увеличить на 1%, то
разность увеличится на 40%. На столько
же увеличится ток нагрузки генератора,
т.к..

Для того, чтобы
разгрузить генератор, достаточно его
ЭДС уменьшить до значения узлового
напряжения, при этом ток будет равен 0.

Если продолжать
уменьшать ЭДС, Естанет меньшеU,
ток будет меньше 0, генератор перейдет
в двигательный режим работы.

Метод наложения
(суперпозиции)

При алгебраическом
суммировании частичных токов считают,
что если направление частичного тока
и реального тока совпадают, то он берется
со знаком «+», если не совпадают – со
знаком«-».

Сложная электрическая цепь — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Сложная электрическая цепь

Cтраница 1

Сложная электрическая цепь ( например, канал связи), имеющая входные и выходные зажимы, может рассматриваться как совокупность четырехполюсников, соединенных по определенной схеме.
 [1]

Сложная электрическая цепь характеризуется следующими понятиями: ветвь, узел, контур.
 [2]

Сложная электрическая цепь ( например, канал связи), имеющая входные и выходные зажимы, может рассматривать как совокупность составных четырехполюсников, соединенных по определенной схеме.
 [4]

Сложная электрическая цепь ( например, канал связи), имеющая входные и выходные зажимы, может рассматриваться как совокупность четырехполюсников, соединенных по определенной схеме.
 [5]

Сложная электрическая цепь и ее графическое изображение, называемое схемой, состоит из в е т в е и. Ветвью называется участок, по которому проходит один и тот же ток. Точки, в которых сходятся не менее трех ветвей, называются узлами. В сложной цепи и ее схеме всегда имеются несколько замкнутых контуров, состоящих из разных ветвей.
 [6]

Сложная электрическая цепь ( например, канал связи), имеющая входные и выходные зажимы, может рассматриваться как совокупность составных четырехполюсников, соединенных по определенной схеме.
 [8]

Сложная электрическая цепь ( например, канал связи), имеющая входные и выходные выводы, может рассматривать как совокупность составных четырехполюсников, соединенных по определенной схеме.
 [9]

Сложной электрической цепью называют цепь, содержащую две ( рис. И, а) и более ветвей с источниками электрической энергии.
 [10]

Сложной электрической цепью называют цепь с несколькими замкнутыми контурами, с любым размещением в ней источников питания и потребителей, которую нельзя свести к сочетанию последовательных и параллельных соединений.
 [11]

Имеется сложная электрическая цепь, состоящая из одинаковых конденсаторов известной емкости, соединенных между собой как последовательно, так и параллельно. Вначале емкость батареи была рассчитана теоретически. Поскольку цепь была весьма сложной, естественно сделать попытку проверить экспериментально значение, полученное теоретическим путем. Для этой цели предложено воспользоваться набором одинаковых резисторов, вольтметром, амперметром и батареей аккумуляторов.
 [12]

Расчет сложных электрических цепей при воздействии источников с постоянными во времени ЭДС и токами в установившемся режиме можно производить, используя все изложенные выше методы расчета сложных цепей при синусоидальных ЭДС и токах. Особенность заключается в том, что в реальных индуктивных катушках учитываются только активные сопротивления их обмоток, а в реальных конденсаторах — только их проводимости утечки. Если речь идет о расчете цепи, уже представленной в виде эквивалентной электрической схемы, в которой участки с L и С не обладают потерями, а сопротивления обмоток катушек и проводимости утечки конденсаторов вынесены в отдельные участки, то участки с L следует считать короткозамкнутыми, а участки с С — разомкнутыми. Физически это связано с тем, что при постоянном токе в катушках не индуцируется ЭДС самоиндукции и при постоянном напряжении на зажимах идеальных конденсаторов ток через них не проходит.
 [13]

Для сложных электрических цепей обычно характерно смешанное соединение элементов, под которым понимают сочетание их последовательных и параллельных соединений. Различают цепи с одним или несколькими активными элементами.
 [15]

Страницы:  

   1

   2

   3

   4

   5

На рисунке 1 изображена схема сложной цепи постоянного тока.

Рис. 1. Заданы следующие значения сопротивлений и ЭДС: R 1 = 10 Ом;

I 3 b I 11 E 1 I 5 I 6 I 33

Задача 1 Для заданной схемы необходимо: 1) составить на основании законов Кирхгофа систему уравнений для расчета токов во всех ветвях схемы; 2) определить токи во всех ветвях методом контурных токов; 3)

Подробнее

Расчетно-графическая работа 1

Расчетно-графическая работа 1 Расчет цепей с источниками постоянных воздействий Пример решения: Дано: N M 3 4 5 6 7 Решение: 1 1) По заданному номеру варианта изобразим цепь, подлежащую расчету, выпишем

Подробнее

Работа по теме : «Сложные цепи»

Работа по теме «Сложные цепи» Определить токи в ветвях и режимы работы источников в схеме, где E, E — ЭДС источника энергии; 0, 0 — их внутреннее сопротивление;,,, 4, 5 — сопротивление резисторов. Данные

Подробнее

2007, Ravenbird ВВ-2-06

ТИПОВОЙ РАСЧЁТ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ Вариант Красняков А.М. МИРЭА, 2007 Рис.. Исходная схема.. Упростить схему (рис. ), заменив последовательно и параллельно соединённые резисторы четвёртой

Подробнее

2.8. Метод контурных токов.

При использовании законов Кирхгофа число уравнений равно числу ветвей Для уменьшения числа уравнений (и неизвестных величин) используют методы контурных токов узловых потенциалов и эквивалентных генераторов

Подробнее

Лекция 2. АНАЛИЗ РЕЗИСТИВНЫХ ЦЕПЕЙ

4 Лекция АНАЛИЗ РЕЗИСТИВНЫХ ЦЕПЕЙ План Задача анализа электрических цепей Законы Кирхгофа Примеры анализа резистивных цепей 3 Эквивалентные преобразования участка цепи 4 Выводы Задача анализа электрических

Подробнее

Лекция 2.

АНАЛИЗ РЕЗИСТИВНЫХ ЦЕПЕЙ

4 Лекция. АНАЛИЗ РЕЗИСТИВНЫХ ЦЕПЕЙ План. Задача анализа электрических цепей. Законы Кирхгофа.. Примеры анализа резистивных цепей. 3. Эквивалентные преобразования участка цепи. 4. Заключение. Задача анализа

Подробнее

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ И РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКИЕ ЗАДАНИЯ К РАСЧЕТУ СЛОЖНЫХ ЦЕПЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА ПО КУРСУ «ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ» для студентов электротехнических и электроэнергетических специальностей

Подробнее

МЕТОДЫ РАСЧЕТА СЛОЖНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ имени академика С.П. КОРОЛЕВА (НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)»

Подробнее

Расчетно-графическая работа 1

Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ КАФЕДРА ТЕОРЕТИЧЕСКИ Х

Подробнее

Практическая работа 5

Практическая работа 5 Тема: Расчёт электрических цепей с использованием законов Ома и Кирхгофа. Цель: научиться рассчитывать электрические цепи постоянного тока, используя законы Ома и Кирхгофа. Ход работы

Подробнее

Методы анализа сложных линейных цепей.

ЛЕКЦИЯ 6. Методы анализа сложных линейных цепей. Существуют универсальные методы, позволяющие автоматически описывать связь между током и напряжением на различных участках цепи. Эти методы позволяют сократить

Подробнее

РАСЧЕТ СЛОЖНЫХ ЦЕПЕЙ

Федеральное агентство по образованию Уральский государственный технический университет УПИ имени первого Президента России Б.Н. Ельцина В.В. Муханов, А.Г. Бабенко РАСЧЕТ СЛОЖНЫХ ЦЕПЕЙ Учебное электронное

Подробнее

Методы анализа сложных линейных цепей.

ЛЕКЦИЯ. Методы анализа сложных линейных цепей. Существуют универсальные методы, позволяющие автоматически описывать связь между током и напряжением на различных участках цепи. Эти методы позволяют сократить

Подробнее

Теоретические сведения.

Глава 2. Методы расчета переходных процессов. 2.1. Классический метод расчета. Теоретические сведения. В первой главе были рассмотрены методы расчета цепи, находящейся в установившемся режиме, то есть

Подробнее

РАСЧЕТ ЛИНЕЙНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ

Ивановский государственный политехнический университет ( И В Г П У) Т е к с т и л ь н ы й и н с т и т у т К а федра автоматики и радиоэлектроники Методические указания к расчетно-графическим заданиям по

Подробнее

Основныезаконы электротехники

Основныезаконы электротехники Схема это графическое изображение электрической цепи. Ветвь это участок схемы, вдоль котороготечетодинитотжеток. Узел это место соединения трех или большего числа ветвей Контур

Подробнее

РАСЧЕТ ЛИНЕЙНЫХ ЦЕПЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана В.И. Волченсков, Г.Ф. Дробышев РАСЧЕТ ЛИНЕЙНЫХ ЦЕПЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана Московский государственный

Подробнее

УНИВЕРСИТЕТ ИТМО. Денисова А.В.

УНИВЕРСИТЕТ ИТМО Кафедра электротехники и прецизионных электромеханических систем Денисова А.В. Методическое пособие в помощь к выполнению домашних заданий по курсу «Электротехника» и «Общая электротехника»

Подробнее

Глава 1. Основные законы электрической цепи

Глава 1. Основные законы электрической цепи 1.1 Параметры электрической цепи Электрической цепью называют совокупность тел и сред, образующих замкнутые пути для протекания электрического тока. Обычно физические

Подробнее

РАСЧЕТ ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Расчетно-графическое задание 1 для студентов института дистанционного обучения. РАСЧЕТ ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА методом контурных токов и эквивалентного генератора Вариант *** ( вариант определяется тремя

Подробнее

Электротехника и электроника

Федеральное агентство связи Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики Кафедра электродинамики

Подробнее

1.4. Метод узловых потенциалов.

14 Метод узловых потенциалов Теоретические сведения Метод расчета, в котором за неизвестные принимают потенциалы узлов схемы, называют методом узловых потенциалов Этот метод наиболее рационально применять

Подробнее

2.2. Метод комплексных амплитуд

.. Метод комплексных амплитуд Гармонические колебания напряжения на зажимах элементов R или вызывает протекание гармонического тока такой же частоты. Дифференцирование интегрирование и сложение функций

Подробнее

от частоты — Фазо-частотная

7 Комплексный коэффициент передачи I I -реакция ток или напряжение цепи на внешнее воздействие F ток или напряжение F F K — комплексный коэффициент передачи, передаточная F функция или передаточная характеристика

Подробнее

Постоянный ток «на ладони»

Постоянный ток «на ладони» Теоретические сведения. Топология цепи ее строение. Разобраться со строением цепи можно, зная определения ее элементов. Ветвь — участок цепи, содержащий один или несколько последовательно

Подробнее

E — нормальный элемент Вестона.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 3-7: ИЗМЕРЕНИЕ ЭЛЕКТРОДВИЖУЩИХ СИЛ ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ МЕТОДОМ КОМПЕНСАЦИИ Студент группа Допуск Выполнение Защита Цель работы: ознакомление с методами компенсации и применение

Подробнее

Лекция 3.

МЕТОД УЗЛОВЫХ НАПРЯЖЕНИЙ

6 Лекция. МЕТОД УЗЛОВЫХ НАПРЯЖЕНИЙ План. Метод узловых напряжений.. Алгоритм формирования узловых уравнений.. Формирование узловых уравнений для схем с ИТУН.. Модифицированный метод узловых напряжений.

Подробнее

Линейные электрические цепи

Федеральное агентство по образованию Рубцовский индустриальный институт ГОУ ВПО «Алтайский государственный технический университет им ИИ Ползунова» ВТ Гетманов Линейные электрические цепи Курс лекций по

Подробнее

4. МЕТОДЫ РАСЧЁТА РЕЗИСТИВНЫХ СХЕМ

28 4. МЕТОДЫ РАСЧЁТА РЕЗИСТИВНЫХ СХЕМ В данной главе рассматриваются методы расчёта, применяемые при анализе линейных схем в статическом режиме, т. е. при постоянных сигналах. В соответствии с компонентными

Подробнее

3. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ И ПРИНЦИПЫ ТЕОРИИ ЦЕПЕЙ

3 3. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ И ПРИНЦИПЫ ТЕОРИИ ЦЕПЕЙ Основные уравнения теории цепей делятся на компонентные и топологические. Компонентные уравнения, например, закон Ома, связывают сигналы одного элемента. Топологические

Подробнее

ФОРМА ТИТУЛЬНОГО ЛИСТА

ФОРМА ТИТУЛЬНОГО ЛИСТА Министерство образования и науки РФ Новосибирский государственный технический университет Кафедра ТОЭ ОТЧЕТ по лабораторной работе (полное наименование работы) Работа выполнена (дата

Подробнее

Рис.1 — исходная схема

Рис.1 — исходная схема Параметры элементов цепи для приведенной схемы: R 1 := Ом R 2 :=62 Ом R 3 := Ом R 4 :=44 Ом R 5 :=76 Ом R 6 := Ом R 7 :=71 Ом R 8 := Ом Xl 1 :=27 Ом Xl 2 := Ом Xl 3 :=47 Ом Xl 4

Подробнее

3 РАСЧЕТ ТРЕХФАЗНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ

Расчетно-граическая работа РАСЧЕТ ТРЕХФАЗНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ. . Задание. По заданному номеру варианта изобразить цепь, подлежащую расчету, выписать значения параметров элементов цепи.. Рассчитать азное

Подробнее

ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ:

В М Питолин, Т В Попова, П Ю Беляков, С Ю Кобзистый ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ: ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ С ПРИМЕРАМИ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ Учебное пособие Воронеж 006 МЕЖДУНАРОДНЫЙ ИНСТИТУТ КОМПЬЮТЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ВОРОНЕЖСКИЙ

Подробнее

ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ по курсу физики

Ю. В. Тихомиров ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ по курсу физики С ЭЛЕМЕНТАМИ КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ. ОПТИКА для студентов всех специальностей всех форм обучения МОСКВА — 2012 ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Подробнее

Расчет — сложная электрическая цепь

Расчет сложных электрических цепей при воздействии источников с постоянными во времени ЭДС и токами в установившемся режиме можно производить, используя все изложенные выше методы расчета сложных цепей при синусоидальных ЭДС и токах. Особенность заключается в том, что в реальных индуктивных катушках учитываются только активные сопротивления их обмоток, а в реальных конденсаторах — только их проводимости утечки. Если речь идет о расчете цепи, уже представленной в виде эквивалентной электрической схемы, в которой участки с L и С не обладают потерями, а сопротивления обмоток катушек и проводимости утечки конденсаторов вынесены в отдельные участки, то участки с L следует считать короткозамкнутыми, а участки с С — разомкнутыми. Физически это связано с тем, что при постоянном токе в катушках не индуцируется ЭДС самоиндукции и при постоянном напряжении на зажимах идеальных конденсаторов ток через них не проходит.
Расчет сложных электрических цепей переменного тока, как и цепей постоянного тока, производится по законам Кирхгофа. Прямая задача расчета цепей состоит в определении токов в ветвях и напряжений на отдельных элементах схемы.
Упростить расчет сложных электрических цепей возможно двумя методами: наложения ( суперпозиции) и с помощью вспомогательных неизвестных.
Для расчета сложных электрических цепей широко используют метод контурных токов, в основу которого положены расчетные ( условные) контурные токи, замыкающиеся по смежным контурам разветвленных электрических цепей.
При расчете сложных электрических цепей часто появляется необходимость исследовать режим работы одной только ветви в зависимости от какой-либо заданной величины в другой — ветви.
При расчетах сложных электрических цепей во многих случаях целесообразно производить их упрощение путем свертывания, заменяя отдельные участки цепи с последовательным, параллельным и смешанным соединениями сопротивлений одним эквивалентным сопротивлением с помощью метода эквивалентных преобразований ( метода трансфигураций) электрических цепей.
При расчете сложных электрических цепей, когда уменьшенное на единицу количество узлов меньше количества независимых контуров, целесообразно воспользоваться методом узловых напряжений. Определив q — 1 искомых узловых напряжений, нетрудно найти напряжения между любыми парами узлов и токи в ветвях цепи. Поскольку по первому закону Кирхгофа можно записать q — 1 независимых уравнений, то выразим все токи в ветвях через искомые узловые напряжения для получения системы уравнений, записанных относительно q — 1 искомых величин.
При расчете сложных электрических цепей с одним нелинейным элементом пользуются методом эквивалентного источника.
При расчете сложных электрических цепей, в которых можно выделить N узлов, целесообразно использовать метод узловых напряжений. В частности, опорный узел может быть — заземлен. Определив N — 1 искомых узлов напряжений, нетрудно найти напряжения между любыми парами узлов — и токи в ветвях цепи.
При расчете сложных электрических цепей пользуются также еще одним законом, носящим название второго закона Кирхгофа.
К методу эквивалентного генератора. При расчете сложной электрической цепи приходится выполнять значительную вычислительную работу даже в том случае, когда требуется определить ток в одной ветви. Объем этой работы в несколько раз увеличивается, если необходимо установить изменение тока, напряжения, мощности при изменении сопротивления данной ветви, так как вычисления нужно проводить несколько раз, задаваясь различными величинами сопротивления.
При расчете сложной электрической цепи приходится выполнять значительную вычислительную работу даже в том случае, когда требуется определить ток в одной ветви. Объем этой работы в несколько раз увеличивается, если необходимо установить изменение тока, напряжения, мощности при изменении сопротивления данной ветви, так как вычисления нужно производить несколько раз, задаваясь различными значениями сопротивления.
Схема цепи неуравновешенного четырехплечного моста ( а к ее упрощение при помощи преобразования звезды сопротивлений в эквивалентный треугольник ( б. Классическим приемом расчета сложных электрических цепей является непосредственное применение законов Кирхгофа. Все остальные методы расчета электрических цепей исходят из этих фундаментальных законов электротехники.

Классическим приемом расчета сложных электрических цепей является непосредственное применение законов Кирхгофа. Все остальные методы и способы расчета электрических цепей исходят из этих фундаментальных законов электротехники.
В ряде случаев расчет сложной электрической цепи упрощается, если в ее схеме замещения заменить группу резистивных элементов другой эквивалентной группой, в которой резистивные элементы соединены иначе. Взаимная эквивалентность заключается в том, что после замены режим работы остальной части цепи не изменится.
В ряде случаев расчет сложной электрической цепи существенно упрощается, если в этой цепи заменить группу резистивных элементов другой эквивалентной группой, в которой резистивные элементы соединены иначе, чем в заданной цепи. Взаимная эквивалентность двух групп резистивных элементов определяется тем, что после замены режим работы остальной части электрической цепи не изменится.
Одним из методов расчета сложных электрических цепей является метод наложения токов, сущность которого заключается в том, что ток в какой-либо ветви представляет собой алгебраическую сумму токов, создаваемых в ней каждой из эдс цепи в отдельности.
Ярким примером этого служит сопоставление методов расчета сложных электрических цепей с сосредоточенными параметрами при переменном токе ( символический метод) и при постоянном токе.
Метод контурных токов является одним из основных методов расчета сложных электрических цепей, которым широко пользуются на практике. Этот метод заключается в том, что вместо токов в ветвях определяются на основании второго закона Кирхгофа так называемые контурные токи, замыкающиеся в контурах.
Иллюстрация к методу контурных токов. Метод контурных токов является одним из основных методов расчета сложных электрических цепей, которым широко пользуются на практике.
Метод наложения токов ( метод суперпозиции) применяется для расчета сложных электрических цепей постоянного тока с несколькими источниками энергии. Наиболее целесообразно применять его при небольшом числе источников. По сравнению с другими методами он имеет преимущества в тех случаях, когда не требуется полный расчет цепи, а можно ограничиться, например, только определением токов на участках электрической цепи с источником питания. Метод наложения заключается в том, что воздействие нескольких источников питания ( ЭДС и напряжений) на электрическую цепь можно рассматривать как результат воздействия на нее каждого из источников независимо от воздействия других источников, имеющихся в данной электрической цепи. При этом в каждой из ветвей электрической цепи ток определяется как алгебраическая сумма токов, вызываемых в ней действием каждого из источников.
Эквивалентные схемы ( рис. 19.35 19.39) могут быть использованы для расчета сложных электрических цепей, содержащих полупроводниковые триоды.
Математическая символика и правила матричной алгебры позволяют упростить запись систем уравнений, получающихся при расчете сложных электрических цепей. В этом отношении матричную алгебру можно сравнить со стенографией, которая облегчает и ускоряет запись.
Математическая символика я правила матричной; алгебры позволяют упростить запись систем уравнений, получающихся при расчете сложных электрических цепей. В этом отношении матричную алгебру можно сравнить со стенографией, которая облегчает и ускоряет запись.
Замена элементов исходной цепи активными резистивными двухполюсниками позволяет сохранить топологию цепи и применить все известные методы расчета сложных электрических цепей постоянного тока. Поэтому метод, объединяющий методы численного решения дифференциального уравнения цепи с методами расчета резистивных цепей, далее будем называть методом синтетических схем, а активную резистивную модель элемента — его синтетической схемой.
Последовательно накапливая сведения о преобразованиях электрических схем, резонансных цепях и геометрических местах на комплексной плоскости, учащиеся подготавливаются к сознательному выполнению лабораторных работ и усвоению общих теорем и методов расчета сложных электрических цепей. Последние даются в общей форме, применимой для цепей постоянного и переменного тока.

Последовательно накапливая сведения о преобразованиях электрических схем, о резонансных цепях и геометрических местах на комплексной плоскости, учащиеся подготавливаются к сознательному выполнению лабораторных работ и к усвоению общих теорем и методов расчета сложных электрических цепей. Последние даются в общей форме, применимой для цепей постоянного и переменного тока.
Методы расчета сложных электрических цепей подробно изложены в литературе.
Для расчета сложных электрических цепей разработан ряд методов, основанных на законах Ома и Кирхгофа.
В курсе общей физики для расчета электрических цепей используют, в основном, законы Ома и Кирхгофа, в которые входят напряжения, токи и сопротивления. Однако для расчета сложных электрических цепей, и в особенности цепей переменного тока, целесообразно вместо сопротивления использовать проводимость.
Сигнальный граф отражает систему алгебраических уравнений цепи, составленную методами, рассмотренными ранее. Использование сигнальных графов позволяет выполнять расчет сложных электрических цепей без решения системы алгебраических уравнений с помощью графических построений на плоскости. Сигнальные направленные графы применимы при расчете пассивных и активных цепей, содержащих различные электронные элементы — транзисторы, электронные лампы, операционные усилители.
Простота формирования уравнений узловых напряжений по принципу поэлементного вклада, ее высокая алгоритмичность обеспечивают сведение к минимуму вычислительных затрат при составлении уравнений на ЭВМ. Именно это обстоятельство в значительной мере и обусловливает столь высокую эффективность применения метода узловых напряжений для расчета сложных электрических цепей.
Нужно еще раз подчеркнуть, что выведенные в § 5.2 формулы достаточно точны с точки зрения инженерной практики в том случае, если добротности контуров не очень малы ( Q 10) и относительные расстройки контуров не превышают нескольких процентов. При расчете контуров малой добротности и при расчетах, связанных с большими отклонениями частоты от резонансной, следует пользоваться общими методами расчета сложных электрических цепей, изложенными в гл.
Однако процесс вычислений, несмотря на высокую степень формализации самого матричного метода расчета, остается трудоемким, и в этом отношении рассмотренные в учебнике примеры не могут служить показателями достоинств матрично-топологических методов. Как правило, анализ относительно несложных электрических цепей может оказаться более продуктивным при помощи других методов составления и решения системы уравнений. Поэтому именно для расчета сложных электрических цепей при помощи ЭВМ достоинства матрично-топологических методов проявляются в полной мере.
Расчетными величинами любой электрической цепи являются сопротивления ( или проводимости), токи, падения напряжения во всех звеньях цепи. Все расчеты электрических цепей основаны на законах Ома и Кирхгофа. Однако в некоторых / случаях приходится производить расчет сложных электрических цепей, включающих ряд замкнутых контуров и не приводящихся элементарными приемами к простой последовательной или парал — f лельной цепи. Расчеты сложных цепей очень 1 громоздки и трудоемки; поэтому в настоящее время их произво — Здят обычно с помощью специальных моделирующих и расчетных устройств.
К большинству разделов задачника даны краткие указания, касающиеся общей методики решения задач, и перечень основных формул, используемых при решении. В ряде разделов применяются общие методы решения задач, которые, хотя и не выходят за рамки программы средней школы и могут быть легко освоены поступающими в вузы, в средней школе используются далеко не всегда. В частности, при решении задач по механике составляются уравнения для проекций на координатные оси величин, характеризующих движение; при решении задач на газы используется наиболее общая форма объединенного газового закона с универсальной газовой постоянной; для расчета сложных электрических цепей предлагается пользоваться правилами Кирхгофа. Усвоение подобных методов решения задач значительно облегчает подготовку к вступительным экзаменам и помогает по поступлении в вуз сравнительно легко перейти от школьных методов обучения к вузовским.

Смешанные электрические цепи

Определение 1

Смешанным соединением элементов называют всевозможные сочетания последовательной и параллельной разновидностей соединений. В такой цепи возможно различное количество узлов и ветвей.

Электрическая цепь со смешанным соединением элементов

Смешанным считают такое соединение, при котором в цепи существуют группы сопротивлений, включенных параллельно и последовательно.

Если все сопротивления в этой схеме принимаются за одинаковые, то есть это выглядит таким образом: $R_1 = R_2 = R_3 = R_4 = R_5 = R$, а сопротивления $R_4$ и $R_5$ будут включенными параллельно, то сопротивление участка цепи $cd$ определяется такой формулой:

$R_{cd} = \frac{R_4 R_5}{R_4+R_5} = \frac{R}{2}$

При последовательном соединении сопротивлений $R_3$ и $R_{cd}$ сопротивление участка цепи $ad$ определяется формулой:

$R_{ad} = R_3 + R_cd = R+\frac{R}{2}$

Смешанное соединение и сложные электрические цепи

Частым явлением в электрических цепях считается соединение смешанного типа (то есть комбинирование параллельного и последовательного соединений).

Если, например, взять 3 прибора, то возможными будут два варианта смешанного соединения. В первом случае мы наблюдаем соединение двух приборов параллельным образом при последовательном подключении к ним третьего.

При условии большего количества приборов, схемы смешанного соединения будут более сложными. Иногда встречаются также усложненные цепи, содержащие несколько ЭДС-источников.

Для расчета сложных цепей применяются различные методики. Наиболее распространенной считается методика, основанная на применении второго закона Кирхгофа. В наиболее общем формате закон сформулирован таким образом: в каком-либо замкнутом контуре алгебраическая сумма ЭДС будет равнозначной такого же типа сумме падений напряжений.

Алгебраическая сумма берется по той причине, что ЭДС, действующие встречным образом в отношении друг друга, или созданные противоположно направленными токами напряжения будут иметь разные знаки.

При расчетах сложной цепи в большинстве примеров бывают известными сопротивления отдельных участков цепи и ЭДС, включенных источников. Для нахождения токов следует (на основе второго закона Кирхгофа) составить уравнения (для замкнутых контуров), в которых токи будут считаться неизвестными величинами.

К таким уравнениям также добавляются уравнения для точек разветвления, составленные по принципу первого закона Кирхгофа. При решении такой системы уравнений определяются токи. В случае с более сложными цепями, подобный метод будет достаточно громоздким, что обусловлено наличием большого числа неизвестных.

Смешанное соединение резисторов

Резистор считается устройством со стабильным значением сопротивления, что позволяет производить регулирование параметров на любых участках электроцепи. Существуют определенные разновидности соединений, к которым, в том числе, будет относиться и соединение смешанного типа для резисторов.

От применения определенного способа в конкретной схеме будет зависеть показатель неустойчивости напряжения (падение напряжения), а также распределение токов в цепи. Вариант смешанного соединения состоит из подключений последовательного и параллельного видов активных сопротивлений. Это объясняет необходимость первоочередного рассмотрения этих двух типов соединений для понимания работы других схем.

Схеме смешанного соединения будут присущи свойства схем последовательного и параллельного соединений резисторов. В таком случае элементы будут частично подключены последовательным способом, а частично – параллельным.

В качестве примера, можно привести схему с последовательным включением резисторов $R_1$ и $R_2$ и при этом параллельным подключением $R_3$. $R_4$.

В свою очередь резистор $R_4$ включается последовательно с предыдущей группой резисторов $R_1$, $R_2$ и $R_3$. Расчет сопротивления для такой цепи будет сопряженным с определенными трудностями. Актуальным здесь будет использование метода преобразования, основанного на последовательном преобразовании (поэтапно) сложной цепи в простейшую за несколько этапов:

$R_{1и2} = R_1+R_2$

Сопротивление резисторов $R_{1и2и3}$, включенных параллельно, определяется по формуле:

$R_{1и2и3} = \frac{R_{1и2}R_3}{R_{1и2}+R_3}$

На последнем этапе рассчитывается эквивалентное сопротивление всей цепи путем суммирования полученных данных $R_{1и2и3}$ и сопротивления $R_4$, включенного последовательно с ним:

$R_{эк} = R_{1и2и3} + R_4$

В заключение важно отметить присущие смешанному типу соединения резисторов положительные и отрицательные качества последовательного и параллельного соединений. Такое свойство успешно применяется на практике с электрическими схемами.

Расчет сложной электрической цепи постоянного тока. Расчет и анализ электрической цепи переменного тока. Расчет и анализ электрических цепей по дисциплине: «Теоретические основы электротехники»

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования РБ

Учреждение образования «Гомельский государственный дорожно-строительный колледж имени Ленинского комсомола Белоруссии»

Специальность 2-42

Комиссия преподавателей цикла «Электронные вычислительные средства»

Курсовой проект

по дисциплине: «Теоретические основы электротехники»

Тема: «Расчет и анализ электрических цепей»

Исполнитель: учащийся группы ЭВС-22

Уласов Тахир Алимович

Руководитель проекта: преподаватель

Сухотская Ольга Дмитриевна

Гомель 2012

ВВЕДЕНИЕ

1. РАСЧЕТ И АНАЛИЗ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА

2. РАСЧЕТ НЕЛИНЕЙНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА

3. РЕШЕНИЕ ОДНОФАЗНЫХ ЛИНЕЙНЫХ ЦЕПЕЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

6. ОХРАНА ТРУДА

7. ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

8. ЭНЕРГО — И МАТЕРИАЛО СБЕРЕЖЕНИЕ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ

Тема данной курсовой работы: «Расчёт и анализ электрических цепей».

Курсовой проект, включает в себя 5 разделов:

1)Расчёт электрических цепей постоянного тока.

2)Расчёт не линейных цепей постоянного тока.

3)Решение однофазных линейных электрических цепей переменного тока.

4)Расчёт трёхфазных линейных электрических цепей переменного тока.

5)Исследование переходных процессов в электрических цепях.

Каждое задание включает в себя построение диаграмм.

Задача курсового проекта изучить различные методы расчёта электрических цепей и на основании этих расчётов строить различного вида диаграмм.

В курсовом проекте используются следующие обозначения: R-активное сопротивление, Ом; L — индуктивность, Гн; C — ёмкость, Ф;XL, XC -реактивное сопротивление (ёмкостное и индуктивное), Ом; I — ток, А; U -напряжение, В; E — электродвижущая сила, В; шu,шi — углы сдвига напряжения и тока, град; P — активная мощность, Вт; Q — реактивная мощность, Вар; S — полная мощность, ВА; ц — потенциал, В; НЭ — нелинейный элемент.

1. РАСЧЕТ ЛИНЕЙНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Для электрической цепи (рис.1) выполнить следующее:

1) Составить на основе законов Кирхгофа систему уравнений для определения токов во всех ветвях схемы;

2) Определить токи во всех ветвях схемы, используя метод контурных токов;

3) Определить токи во всех ветвях схемы на основании метода узловых потенциалов;

4) Составить баланс мощностей;

5) Результаты расчётов токов по пунктам 2 и 3 представить в виде таблицы и сравнить;

6) Построить потенциальную диаграмму для любого замкнутого контура, включающего в себя ЭДС.

Е1=30 В; R4=42 Ом;

Е2=40 В; R5=25 Ом;

R1=16 Ом; R6=52 Ом;

R2=63 Ом; r01=3 Ом;

R3=34 Ом; r02=2 Ом;

R1″=R1+r01=16+3=19 Ом;

R2″=R2+r02=63+2=65 Ом.

Выберем направление токов.

Выберем направление обхода контуров.

Составим систему уравнений по закону Кирхгофа:

E1=I1R1″+I5R5-I4R4

E2=I2R2″+I5R5+I6R6

E2=I4R4+I3R3+I2R2″

Рисунок 1. Схема электрической цепи постоянного тока

Расчет электрических цепей методом контурных токов.

Расставим токи

Выберем направление контурных токов по ЭДС

Составим уравнения для контурных токов:

Ik1 Ч(R1″+R4+R5)-Ik2ЧR4+Ik3R5″=E1

Ik2 Ч(R3+R+R2″)-Ik1ЧR4+Ik3Ч=E2

Ik3 Ч(R6+R2″+R5)+Ik1ЧR5+Ik2ЧR2″=E2

Подставим в уравнение численные значения ЭДС и сопротивлений:

Ik1 Ч86-Ik2Ч42-+Ik3Ч25=30

Ik1 Ч42+Ik2Ч141+Ik3Ч65=40

Ik1 Ч(25)+Ik2Ч65+Ik3Ч142=40

Решим систему матричным методом (методом Крамера):

Д1= =5,273Ч105

Д2= =4,255Ч105

Д3= =-3,877Ч105

Рассчитываем Ik:

Выразим токи схемы через контурные:

I2 =Ik2+Ik3=0,482+(-44)=0,438 A

I4 =-Ik1+Ik2=0,482-0,591=-0,109A

I5 =Ik1 + Ik3=0,591+(-0,044)=0,547A

Составим баланс мощностей для заданной схемы:

Pис.=E1I1+E2I2=(30Ч91)+(40Ч38)=35,25 Вт

Рпр.=I12R1″+I22R2″+I32R3+I42R4+I52R5+I62R6=(91)2Ч16+(38)2Ч 63 + (82)2Ч Ч34+(-09)2Ч42+(47)2Ч25+(44)Ч52=41,53 Втц.

1 Расчет электрических цепей методом узловых потенциалов

2 Расставим токи

3 Расставим узлы

4 Составим уравнение для потенциалов:

ц1=(1?R3+1?R4+1?R1″)-ц2Ч(1/R3)-ц3-(1/R4)=E1?R1″

ц2Ч(1/R3+1?R6+1?R2″)-ц1Ч(1/R3)-ц3(1/R2″) =(-E2 ?R2″)

ц3Ч(1/R5+1?R4+1?R2″)-ц2Ч(1/R2″)-ц1Ч(1/R4)=E2?R2″

Подставим численные значения ЭДС и сопротивлений:

ц1Ч0,104-ц2Ч0,029-ц3Ч0,023=1,57

Ц1Ч0,029+ц2Ч0,063-ц3Ч0,015=(-0,61)

Ц1Ч0,023-ц2Ч0,015+ц3Ч0,078=0,31

5 Решим систему матричным методом (методом Крамера):

1= = (-7,803Ч10-3)

2= = (-0,457Ч10-3)

3= = 3,336Ч10-3

6 Рассчитываем ц:

ц2= = (-21Ч103)

7 Находим токи:

I1= (ц4- ц1+E)1?R1″=0,482A

I2= (ц2- ц3+E2) ?R2″=0,49A

I3= (ц1- ц2) ?R3=(-0,64)A

I4= (ц3- ц1) ?R4=(-0,28)A

I5= (ц3- ц4) ?R5= 0,35A

I6= (ц4- ц2) ?R6=(-0,023)A

8 Результаты расчёта токов двумя методами представлены в виде свободной таблицы

Таблица 1 — Результаты вычислений токов двумя методами

Построим потенциальную диаграмму для любого замкнутого контура включающий ЭДС.

Рисунок 3 — Контур электрической цепи постоянного тока

Е1=30 В; R4=42 Ом;

Е2=40 В; R5=25 Ом;

R1=16 Ом; R6=52 Ом;

R2=63 Ом; r01=3 Ом;

R3=34 Ом; r02=2 Ом;

R1″=R1+r01=16+3=19 Ом;

R2″=R2+r02=63+2=65 Ом.

Вычисляем потенциалы всех точек контура при переходе от элемента к элементу, зная величину и направление токов ветвей и ЭДС, а также величины сопротивлений.

Если ток совпадает по направлению с обходом значит — , если совпадает с ЭДС значит +.

ц2=ц1-I2R2″= 0 — 0,438 Ч 65 = — 28,47B

ц3=ц2+E2= — 28,47+40=11,53B

ц4=ц3-I4R4 = 11,58-(-4,57)=16,15B

ц4=ц4-I3R3 = 16,15-16,32=-0,17B

Строим потенциальную диаграмму, по оси абсцисс откладываем сопротивление контура, а по оси ординат потенциалы точек с учётом их знаков.

2 РАСЧЕТ НЕЛИНЕЙНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Построить входную вольтамперную характеристику схемы нелинейной электрической цепи постоянного тока. Определить токи во всех ветвях схемы (рис. 4) и напряжение на отдельных элементах используя полученные вольтамперные характеристики “а”, “в”.

Рисунок 3. Схема нелинейной электрической цепи.

ВАХ НЭ1 R3 = 26 Ом

ВАХ НЭ2 U = 220В

Строим характеристику линейного элемента:

I — сила тока в данной цепи, А;

R — сопротивление в данной цепи, Ом.

U — напряжение в данной цепи, В;

I — сила ока в данной цепи, А.

Выберем значение кратное 50:

Так как нелинейный элемент 1(НЭ1) и нелинейный элемент 2(НЭ2) включены последовательно, то для нахождения общего тока нужно найти их суммарную величину. Для этого сложим графики нелинейных элементов вдоль оси напряжения — вправо.

Для нахождения токов на нелинейных элементах, найдём токи пересечения НЭ и R3

Для решения сложим вправо графики НЭ и R3

На оси напряжений ищем U=220В и Rэ

Ищем пересечения I c R

Ищем пересечения Ic c НЭ

Ищем пересечения напряжения U c НЭ1 и НЭ2

3. РАСЧЕТ ОДНОФАЗНЫХ ЛИНЕЙНЫХ ЦЕПЕЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Рисунок 4. Схема однофазной линейной электрической цепи переменного тока.

Uм = 20В R1 = 15 Ом

Ша = 90 град. C1 = 79,5 мкФ

R2 = 30 Ом C2=106мкФ

L2 = 127 млГн L1 = 15,9 мГн

Упростим схему.

Рисунок 5.Упрощенная схема однофазной линейной электрической цепи переменного тока.

Расставим токи в цепи

Расчет реактивных сопротивлений элементов электрической цепи

Xc1=1/2рfL1=40,1

Определим полное сопротивление цепи:

Z1=R1+XL1=15,8e18,4i

Z4=R2+Xc2=42,4e-45i

Z»=((Z3ЧZ4)/(Z3+Z4))+Z2=((39e90iЧ42,4e-45i)/(39e90i+42,4e-45i))+40e-90i=48,4e-17,3i

Zэкв=(Z1ЧZ»)/(Z1+Z»)=15,8e18,4iЧ48,4e-17,3i/15,8e18,4i+48,4e-17,3i=12,3e9,8i

Определим общий ток:

Iобщ=U/Zэкв=20e-20i/12,3e9,8i=1,63e-29,8i

Определим токи в ветвях:

I1=U/Z1=20e-20i/15,8e18,4i=1,27e-38,4i

I2=Iобщ-I1=1,63e-29,8i-1,27e-38i=0,4

I3=I2ЧZ4/Z3+Z4=0,4Ч42,4e-45i/39e90i+42,4e-45i=0,5e-2i

I4=I2-I3=0,4-0,5e-28,3i=0,25e113,5i

Составляем баланс активных и реактивных мощностей: P=I2ЧR1+I22ЧR2=1,272Ч15+0,252Ч30=26,1 Вт

Q=I12ЧL1+(I32+XL2)-I42ЧXc2-I22-Xc1=9,5Вар

S= UmeШuiЧ I*=20e-20iЧ1,63e29,8i=32,6e9,8i=32,1+5,6i

Sпр=P+Qi=26,1+9,5i

Определение действующих значений токов во всех ветвях электрической цепи

Iд= Im/=1,27/=0,91A

Iд1=I1/=7/=0,91A

Iд2=I2/=0,4/=0,28A

Iд3=I3/=0,5/=0,36A

Iд4=I4/=0,25/=0,18A

Запишем мгновенные значения тока источника

4. РАСЧЕТ ТРЕХФАЗНЫХ ЛИНЕЙНЫХ ЦЕПЕЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Рисунок 6. Трехфазная линейная электрическая цепь переменного тока

XLC=500 OM XCA=480 OM

Расставим токи.

Определим фазные напряжения.

UВC=Uфе-120i =380e-120i

UCA=Uфe120i=380e120i

Определим фазные токи:

IAB=UAB/(RA+XCA)=380/(360+480e-90i)=380/600e-53,1i =0,6353,1i

IBC=UBC/(XCB+XLB)=380e-120i/(650-90i+20090i)=380e-120i/450e-90i=4e-30i

ICA=UCA/XLC=380e120i/500e90i=0,76e30i

Определяем линейные токи:

IA=IAB-ICA=0,63e120i-0,76e30i=-0,28-0,12i=0,3e-156,8

IB=IBC-IAB=0,84e-30i-0,63e53,1i=0,36-0,92i=1e-68,6i

IC=ICA-IBC=0,76e30i-0,84e-30=-0,06+0,8i=0,8e94i

Определим ток в нейтрале

IN= IA+ IB + IC==-0,28-0,12i+0,36-0,92i+(-0,06+0,8i)=0,02-0,4i

Баланс мощностей:

Активная мощность:

P=(IAB2ЧRAB)=0,632Ч360=142,88 Bт

Реактивная мощность:

Q=(-IA2ЧXCA)+IBC2Ч(XLB-XCB)+ICA2ЧXLC=-219,2 Вар

Полная мощность

S= (UABЧ IAB*)+(UBCЧIBC*)+(UCAЧICA*)=(380Ч0,63e-53,1i)+(380e-120iЧ0,84e30i)+(380e120i0,76e-30i)=239,4e-53,1+319,2e-90+288,8e90i=143,7-221,6i

Построение векторной диаграммы токов, совмещенной с топографической векторной диаграммой напряжений

5. ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЯХ

R=2000 Oм U=300B

Рисунок 7. Схема цепи

Устанавливаем переключатели в положение 1.

Найдем ток в цепи

Быстрота заряда конденсатора зависит от параметров цепи и характеризуется постоянной времени заряда конденсатора.

На основании второго закона коммутации получены законы, характеризующие напряжение и ток при заряде конденсатора:

Зарядный ток равен свободной составляющей, т.к. ток установившегося режима равен 0.

Аналогично вычисляем значения зарядного тока согласно закону изменения переходного тока при заряде конденсатора для значений времени t=0,ф1, ф2, ф3, ф4, ф5. Данные расчета сведены в таблицу 2.

i=I t0=0,15 мкА

i=I t1= 0,15 0,367=0,055 мкА

i=I t2= 0,15 0,135=0,02 мкА

i=I t3= 0,15 0,049=0,007 мкА

i=I t4= 0,15 0,018=0,0027 мкА

i=I t5= 0,15 0,007=0,001 мкА

В таблице 2 представлено изменение переходного тока при заряде конденсатора для значений времени.

Таблица 2 — Изменения переходного тока при заряде конденсатора

Согласно полученным результатам строим графики зарядного напряжения и тока в зависимости от ф. Графики заряда представлены в приложении Ж.

Из построенных графиков uc(t) и i(t) можно для любого момента времени определить значения uc и i, а также рассчитать запасенную энергию в электрическом поле заряженного конденсатора.

WЭ=(CЧUC32)/2=(100Ч10-6Ч(285,3)2)/2=4,1ДЖ

Переключатель в положении 2(конденсатор разряжается через сопротивление R и Rр).

Быстрота разряда конденсатора также зависит от параметров цепи и характеризуется постоянной времени разряда конденсатора.

ф=(R+Rp)ЧC=(2000+1000)Ч100Ч10-6=3000Ч0,0001=0,3c

Вычислим значения напряжения на конденсаторе при его заряде для значения времени t=0,ф,2 ф,3 ф3,4 ф,5 ф.

Аналогично вычислим значения разрядного тока согласно закону изменения переходного тока при разряде конденсатора для тех же значений времени.

Согласно полученным расчетам строим графики разрядного напряжения и тока в зависимости от ф.

6. ОХРАНА ТРУДА

Техникa безoпaснoсти при выпoлнении пaяльных рaбoт. При пaйке детaлей испoльзуют рaзличные припoи и флюсы, кoтoрые сoдержaт вредные для здoрoвья рaбoтaющих элементы — этo свинец, цинк, литий, кaлий, нaтрий, кaдмий и др. Эти элементы и их oкислы в виде пыли, пaрoв и aэрoзoлей зaгрязняют вoздух в пoмещении. Пoэтoму, крoме oбщей вентиляции, рaбoчие пoсты Пaяльщикoв должны быть oбoрудoвaны местными oтсoсaми.

Для зaщиты рук oт пoпaдaния нa них кислoтных флюсoв и oт oжoгoв рaсплaвленным припoем следует применять рукaвицы из aсбестoвoй ткaни. При пaйке метoдoм пoгружения, вo избежaние рaзбрызгивaния рaсплaвленнoгo припoя детaли неoбхoдимo пoдoгревaть дo темперaтуры П0…120°С.

Прoмывку детaлей oт oстaткoв кислoтных флюсoв следует прoизвoдить в специaльных вaннaх. Слив вoды из вaнны в кaнaлизaцию дoпускaется тoлькo пoсле сooтветствующей oчистки вoды.

При рaбoте пaяльникoм oбязaтельнo сoблюдaют следующие прaвилa: 1)ручкa электрическoгo пaяльникa дoлжнa быть сухoй, не прoвoдящей тoкa; 2)гoрячий пaяльник уклaдывaют нa специaльную метaллическую пoдстaвку; 3)перегретый пaяльник не oхлaждaют в жидкoсти;

4)зaпрещенo выпoлнять пaйку детaлей, в кoтoрых нaхoдились легкoвoсплaменяющиеся мaтериaлы без предвaрительнoй oчистки и прoмывки детaлей, a тaкже вблизи легкoвoсплaменяющихся мaтериaлoв, при oтсутствии местнoй вентиляции; тщaтельнo мoют руки пoсле рaбoты.

7. ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

В принципе, любой компьютер или телефон можно переработать и пустить во вторичное использование. При грамотной утилизации около 95% отходов техники способны вернуться к нам в том или ином виде, и примерно 5% отправляются на свалки или заводы по переработке твердых бытовых отходов.

Соотношение ручного и автоматизированного труда на фабриках по переработке компьютерной техники зависит от ее типа. Для монитора это соотношение примерно 50 на 50 — разборка старых кинескопов является довольно трудоемким занятием. Для системных блоков и оргтехники доля автоматических операций выше.

НР впервые предложила переработку отслужившей свой срок продукции еще в 1981 году. Сегодня НР обладает инфраструктурой по сбору и переработке использованных ПК и оргтехники в 50 странах мира. В год утилизации подвергается около 2,5 млн. единиц продукции. В одном только 2007 году НР переработал около 100 тыс. тонн списанного оборудования и расходных материалов, — почти в полтора раза больше, чем годом ранее.

Первый этап всегда производится вручную. Это — удаление всех опасных компонентов. В современных настольных ПК и принтерах таких компонентов практически нет. Но переработке подвергаются, как правило, компьютеры и техника, выпущенные в конце 90-х — самом начале 2000-х годов, когда плоских жидкокристаллических мониторов просто не существовало. А в кинескопных мониторах содержится немало соединений свинца. Другая категория продукции, содержащая опасные элементы, — ноутбуки. В аккумуляторах и экранах устаревших моделей имеется определенное количество ртути, которая также очень опасна для организма. Важно отметить, что в новых моделях ноутбуков от этих вредоносных компонентов избавились.

Затем удаляются все крупные пластиковые части. В большинстве случаев эта операция также осуществляется вручную. Пластик сортируется в зависимости от типа и измельчается для того, чтобы в дальнейшем его можно было использовать повторно. Оставшиеся после разборки части отправляют в большой измельчитель-шредер, и все дальнейшие операции автоматизированы. Во многом технологии переработки позаимствованы из горного дела — примерно таким же способом извлекают ценные металлы из породы.

Измельченные в гранулы остатки компьютеров подвергаются сортировке. Сначала с помощью магнитов извлекаются все железные части. Затем приступают к выделению цветных металлов, которых в ПК значительно больше. Алюминий добывают из лома посредством электролиза. В сухом остатке получается смесь пластика и меди. Медь выделяют способом флотации — гранулы помещают в специальную жидкость, пластик всплывает, а медь остается на дне. Сама эта жидкость не ядовита, однако, рабочие на заводе используют защиту органов дыхания — чтобы не вдыхать пыль.

8. ЭНЕРГО И МАТЕРИАЛОСБЕРЕЖЕНИЕ

электрический цепь ток

На освещение помещения обычными лампами накаливания обычно уходит от одной четверти до половины всей потребляемой в доме электроэнергии.

Светлые стены, открытые светильники, локальное освещение, автоматические включатели-выключатели — все это помогает сэкономить на энергии света. Но самым эффективным решением на данный момент является замена ламп накаливания на энергоэффективные компактные люминисцентные лампы (КЛЛ) с электронными пускорегулирующими аппаратами (ЭПРА). Эти лампы завоевывают мир быстрее, чем Александр Македонский и компания Майкрософт.

КЛЛ бывают разными, некоторые из них можно встретить в настольных лампах в виде тонкой белой трубки. Но вам не придется приспосабливать эти трубки вместо обычных лампочек самостоятельно — сейчас уже производятся и продаются компактные люминисцентные лампы с уже встроенным ЭПРА c обычным резбовым цоколем, подходящим к обычным лампочным патронам. Трубки в этих лампах, как правило, скручены или сложены, чтобы занимать меньше места.

Энергоэффективные лампы позволяют расходовать в 5 раз меньше электроэнергии сохраняя стандартную освещенность, да и работают в 6-15 раз дольше. Эти лампы стоят традиционно дороже обычных ламп накаливания, но, учитывая срок службы и стоимость сэкономленного электричества, эти лампы выгодны.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данном курсовом проекте мне нужно было произвести расчет электрических цепей переменного тока, расчет нелинейных электрических цепей переменного тока, расчет трехфазных линейных цепей переменного тока, и произвести исследование переходных процессов в электрических цепях.

С данной задачей я успешно справился и выполнив все вышеуказанные пункты получил следующие результаты:

В пункте один: I1=0,097 A; I2=0,462 A; I3=-0,079 A; I4=76 A;

I5=0,189 A; I6=0,365 A

В пункте два были рассчитаны нелинейные элементы графическим методом.

В пункте три рассчитывали однофазные цепи переменного тока:

I1=0,5e-J26,7 А; I2=2,8e-J99 А

Правильность вычислений подтвердил баланс мощностей.

В четвертом пункте я рассчитывал трехфазную цепь переменного тока с нагрузкой соединенной треугольником. Получил следующие значения фазных и линейных токов:IAB=16,3e-J59А; IBC=21,1e-J30А; ICA=12,8eJ62,6А; IA=4eJ50 А; IB=26,6eJ68,4 А; IC=24,9eJ119 А

В пятом пункте мной были исследованы переходные процессы в электрических цепях. На основании этих расчетов были построены зависимости:i=f(t) и eL

ЛИТЕРАТУРА

1. Атабеков Г. И. Теоретические основы электротехники. — М., 1978.

2. Буртаев Ю. В., Овсянников П. Н. Теоретические основы электротехники. — М., 1984.

3. Государственные стандарты Республики Беларусь.

4. Данилов И. А., Иванов П. М. Общая электротехника с основами электроники. — М., 1989.

5. Евдокимов Ф. Е.Теоретические основы электротехники. — М., 1981.

6. Зайчик М. Ю.Сборник задач и упражнений по теоретической электротехнике. — М., 1989.

7. Мельников А. К.Сборник контрольных задач и программ для решения задач с использованием ЭВМ по теоретическим основам электро-техники.Мн., 1992.

8. Попов В. С. Теоретическая электротехника. — М., 1978.

9. Частоедов Л. А. Электротехника. — М., 1989.

10. Шебес М. О. Сборник задач по теории электрических цепей. — М., 1982.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Расчет линейных и нелинейных электрических цепей постоянного тока. Анализ состояния однофазных и трехфазных электрических цепей переменного тока. Исследование переходных процессов, составление баланса мощностей, построение векторных диаграмм для цепей.

курсовая работа , добавлен 23.10.2014

Общие теоретические сведения о линейных и нелинейных электрических цепях постоянного тока. Сущность и возникновение переходных процессов в них. Методы проведения и алгоритм расчета линейных одно- и трехфазных электрических цепей переменного тока.

курсовая работа , добавлен 01.02.2012

Анализ электрического состояния линейных и нелинейных электрических цепей постоянного тока, однофазных и трехфазных линейных электрических цепей переменного тока. Переходные процессы в электрических цепях. Комплектующие персонального компьютера.

курсовая работа , добавлен 10.01.2016

Анализ состояния цепей постоянного тока. Расчет параметров линейных и нелинейных электрических цепей постоянного тока графическим методом. Разработка схемы и расчет ряда показателей однофазных и трехфазных линейных электрических цепей переменного тока.

курсовая работа , добавлен 13.02.2015

Анализ электрического состояния линейных и нелинейных электрических цепей постоянного тока. Расчет однофазных и трехфазных линейных электрических цепей переменного тока. Переходные процессы в электрических цепях, содержащих конденсатор и сопротивление.

курсовая работа , добавлен 14.05.2010

Решение линейных и нелинейных электрических цепей постоянного тока, однофазных и трехфазных линейных электрических цепей переменного тока. Схема замещения электрической цепи, определение реактивных сопротивлений элементов цепи. Нахождение фазных токов.

курсовая работа , добавлен 28.09.2014

Анализ и расчет линейных электрических цепей постоянного тока. Первый закон Кирхгоффа. Значение сопротивления резисторов. Составление баланса мощностей. Расчет линейных электрических однофазных цепей переменного тока. Уравнение гармонических колебаний.

реферат , добавлен 18.05.2014

Анализ электрического состояния линейных и нелинейных электрических цепей постоянного тока. Определение токов во всех ветвях методом контурных токов. Расчет однофазных цепей переменного тока. Уравнение мгновенного значения тока источника, баланс мощности.

реферат , добавлен 05.11.2012

Применение методов наложения, узловых и контурных уравнений для расчета линейных электрических цепей постоянного тока. Построение потенциальной диаграммы. Определение реактивных сопротивлений и составление баланса мощностей для цепей переменного тока.

курсовая работа , добавлен 29.07.2013

Расчет линейных и нелинейных электрических цепей постоянного тока. Определение реактивного сопротивления элементов, составление баланса активных и реактивных мощностей с целью исследования переходных процессов в одно- и трехфазных электрических цепях.

В зависимости от числа источников ЭДС (питания) в схеме, ее топологии и других признаков цепи анализируются и рассчитываются различными методами. При этом известными обычно являются ЭДС (напряжения) источников электроэнергии и параметры цепи, расчетными — напряжения, токи и мощности.

В этой главе мы ознакомимся с методами анализа и расчета цепей постоянного тока различной сложности.

Расчет цепей с одним источником питания

Когда в цепи имеется один активный элемент (источник электроэнергии), а другие являются пассивными, например резисторы /? t , R
2 ,…, то цепи анализируются и рассчитываются методом преобразования схем
, сущность которого заключается в преобразовании (свертке) исходной схемы в эквивалентную и последующем разворачивании, в процессе которых определяются искомые величины. Проиллюстрируем этот метод для расчета цепей с последовательным, параллельным и смешанным соединением резисторов.

Цепь с последовательным соединением резисторов. Рассмотрим этот вопрос на следующем качественном примере. От идеализированного источника ЭДС Е
(R 0 =
0), на выходных зажимах которого имеется напряжение U,
т.е. когда E=U
, через последовательно соединенные сопротивления R { , R
2 ,…, R n
питается нагрузка (приемник) с сопротивлением R H
(рис. 2.1, а).

Рис
. 2.1

Требуется найти напряжение, сопротивление и мощность цепи эквивалентной заданной, изображенной на рис. 2.1, б, делая соответствующие выводы и обобщения.

Решение

А. При известных сопротивлениях и токе напряжения на отдельных элементах цепи, согласно закону Ома, находились бы так:

Б. Общее напряжение (ЭДС) цепи, согласно второму закону Кирхгофа, запишется так:

Г. Умножив все члены (2-2) на ток / или (2-5) на Р,
будем иметь откуда

В. Разделив все члены (2-2) на ток /, получим где

Формулы (2-3), (2-5), (2-7) показывают, что в цепи с одним источником питания и последовательным соединением сопротивлений эквивалентные напряжение, сопротивление и мощность равны арифметическим суммам напряжений, сопротивлений и мощностей элементов цепи.

Приведенные соотношения и выводы свидетельствуют о том, что исходную схему по рис. 2.1, а
с сопротивлениями /? 2 , R„
можно заменить (свернуть) простейшей по рис.
= 1 1 = 1 В, U
2
= IR
2
=
= 1 2 = 2 В, U n
= /Л я = 1 3 = 3 В, t/ H = ZR H = 1 4 = 4 В. Эквивалентное сопротивление цепи: R
3
= R {
+ /? 9 + R n =
1 + 2 + 3 = 6 Ом. Сопротивление, напряжение и мощность цепи: /? = &, + /?„ = 6 + 4= 10 Ом; U= U { + U 2 + U„+U n =
1+2 + 3 + 4 = 10 В, или U=IR =
= 1 10= 10 В; Р= Ш=
10 — 1 = 10 Вт, или Р=
UJ+ U 2 I + U n I+ U U I=
11+21+31 + + 4 1 = 10 Вт, или Р = PR X
+ PR
2
+ PR a
+ PR n =
12 1 + 12 2 + 12 3 + 12 4 = 10 Вт, или Р = Щ /R x +U?
2
/R 2 +UZ /R n
+1/2 /R n =
12 / 1 + 22/2 + 32/3 + 42 /4 = 10 Вт.

Задача 2.2. В цепи по рис. 2.1, а известны: U = МО В, R { =
Ом, R
2
= 2 Ом, = = 3 Ом, R H =
4 Ом. Определить U 2 .

Решение

R =
/?! + /?, + Л 3 + Л 4 = Л,+ Л Н = 1+2
+ 3 + 4 = 6 + 4 = 10
Ом, 1=11/R=
110/10
= = 11 А, // 2 = Л? 2 = 11 2 = 22 В или
U 2 =UR 2 /R =
110 2 / 10 = 22 В. =
Ом, R
2
= 2 Ом, R n
= = 3 Ом, R u
= 4 Ом. Определить Р„.

Задача 2.4. В цепи по рис. 2.1, б известны: U=
110 В, U H
= 100 В, = 2 Ом. Определить Р э.

Задача 2.5. В цепи по рис. 2.1,6 известны: U=
110 В, R t
= 3 Ом, Д н = 2 Ом. Определить : учебник для студ. неэлектротехн. спец. вузов / А.С. Касаткин, М.В. Немцов. — 6-е изд., перераб. — М.: Высш.шк., 2000. — 544 с.: ил.

2. Теоретические основы электротехники [Текст] : учебник / А.Н.Горбунов [и др.]. — М.: УМЦ «ТРИАДА», 2003. — 304 с.: ил.

3. Немцов, М.В. Электротехника [Текст] : учебник / М.В.Немцов, И.И. Светлакова. — Ростов-н/Д: Феникс, 2004. — 567 с.: ил.

4. Рекус, Г.Г. Основы электротехники и промэлектроники в примерах и задачах с решениями [Текст] : учебн. пособие для студентов вузов, обучающихся по неэлектротехническим спец. направ. подготовки дипл. спец. в области техники и технологии: допущен М-вом образования и науки РФ / Г. Г. Рекус. — М.: Высш.шк., 2008. — 343 с.: ил.

Размещено на Allbest.ru

…

Подобные документы

Расчет линейных электрических цепей с несинусоидальным источником электродвижущей силы. Определение переходных процессов в линейных электрических цепях. Исследование разветвленной магнитной цепи постоянного тока методом последовательных приближений.

контрольная работа , добавлен 16.06.2017

Конструктивная разработка и расчет трехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором. Расчет статора, его обмотки и зубцовой зоны. Обмотка и зубцовая зона фазного ротора. Расчет магнитной цепи. Магнитное напряжение зазора. Намагничивающий ток двигателя.

курсовая работа , добавлен 14.06.2013

Электромагнитный расчет машины и ее конструкторская разработка. Определение передаточного числа зубчатого редуктора, диаметра и длины якоря. Обмотка якоря, уравнительные соединения. Коллектор и щетки. Расчет магнитной цепи и компенсационной обмотки.

курсовая работа , добавлен 16. 06.2014

Синтез регуляторов системы управления для электропривода постоянного тока. Модели двигателя и преобразователя. Расчет и настройка системы классического токового векторного управления с использованием регуляторов скорости и тока для асинхронного двигателя.

курсовая работа , добавлен 21.01.2014

Расчет асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Выбор главных размеров. Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора, ротора, намагничивающего тока. Параметры рабочего режима. Расчет потерь, рабочих и пусковых характеристик.

курсовая работа , добавлен 27.10.2008

Выбор главных размеров асинхронного двигателя основного исполнения. Расчет статора и ротора. Размеры зубцовой зоны статора и воздушного зазора. Расчет намагничивающего тока. Параметры рабочего режима. Расчет потерь и рабочих характеристик двигателя.

курсовая работа , добавлен 20.04.2012

Техническая характеристика мостового крана. Расчет времени работы под нагрузкой и времени цикла. Мощность, статический момент и скорость вращения двигателей механизмов передвижения. Расчет естественной механической характеристики асинхронного двигателя.

контрольная работа , добавлен 24.09.2014

Расчет предельных размеров элементов гладкого цилиндрического соединения и калибров. Определение допусков и предельных размеров шпоночного и шлицевого соединения. Выбор посадки подшипника качения на вал и в корпус. Расчет сборочных размерных цепей.

курсовая работа , добавлен 04.10.2011

Частотное регулирование асинхронного двигателя. Механические характеристики двигателя. Простейший анализ рабочих режимов. Схема замещения асинхронного двигателя. Законы управления. Выбор рационального закона управления для конкретного типа электропривода.

контрольная работа , добавлен 28.01.2009

Система уравнений цепи по законам Кирхгофа в символьном виде. Определение токов в ветвях цепи методами контурных токов и узловых напряжений. Схема цепи с указанием независимых узлов, расчет тока в выбранной ветви методом эквивалентного генератора.

Вопросы:

1. Расчёт методом непосредственного применения закона Кирхгофа.
2. Расчёт методом контурных токов.
3. Расчёт методом суперпозиции.
4. Расчёт методом узловых напряжений.
5. Расчёт методом эквивалентного генератора.

Ход лекции:

I. Расчёт методом применения закона Кирхгофа.

1. Определяем кол-во узлов и ветвей.

1. Произвольно зададим направление токов всех ветвей.
2. Составляем уравнение по первому закону Кирхгофа для каждого независимого узла: k-1=3.

Для точки А: I 1 -I 3 -I 2 =0

Для точки В: I 3 +I 5 -I 4 =0

Для точки D: I 4 -I 1 +I 67 =0

1. Недостающие уравнения: m-(k-1)=3 составляем по второму закону Кирхгофа для каждого независимого контура:

E 1 =I 3 R 3 +I 4 R 4 +I 1 R 1

E 2 -E 5 = -I 3 R 3 +I 2 R 2 +I 5 *0

E 5 = I 67 (R 6 +R 7)-I 4 R 4

1. Решая систему уравнений находим неизвестные токи в ветвях.
2. По результатам полученных численно значений токов выполняем действия:

1). Уточняем направление тока в ветвях: если ток отрицательный, то пишем примечание – реальное направление тока противоположено показанному на схеме.

2). Определяем режим работы источника питания: если направление ЭДС и реального тока совпадают, то режим источника питания – режим генератора, если направление ЭДС и реального тока противоположно, то это режим потребителя.

7. Проверка решения – проверка уравнения баланса мощностей: алгебраическая сумма мощностей источников равна арифметической сумме мощностей нагрузок

Если направление ЭДС и реального тока совпадают, то Р ист =EI (>0), если направление ЭДС и реального тока не совпадают, то Р ист = -EI (

Можность нагрузки Р потр =I n 2 R n

Итак, уравнение баланса мощностей для нашей схемы:

E 1 I 1 +E 2 I 2 -E 5 I 5 =I 1 2 R 1 +I 2 2 R 2 +I 3 2 R 3 +I 2 4 R 4 +I 2 67 (R 6 +R 7)

Итак, если поле подстановки численных значений величин уравнения баланса обращается в тождество, то задача решена верно.

Достоинство метода:
Его простота.

Недостатки метода:
Большое количество совместно решаемых уравнений для сильно разветвленных цепей.

Поэтому метод применяется для расчета сложных цепей на компьютерах, в ручную не рекомендуется.

II. Расчёт методом контурных токов.

1. Определение кол-ва узлов К=4, m=6
2. Находим независимые контуры и для каждого задаётся произвольно положительное направление контурного тока. Контурный ток –
   ток, обтекающий ветви своего независимого контура.
3. Составляем уравнения по второму закону Кирхгофа, учитывая все контурные токи, протекающие по ветвям выбранного контура.

I: E 1 =I k1 I(R 1 +R 3 +R 4)-I k2 R 3 -I k3 R 4

II: E 2 -E 5 =I k2 (R 2 +R 3)-R 3 I k1 -I k3 R 5

III. E 5 = I k3 (R 4 +R 6 +R 7)-I k1 R 4 -I k2 0

1. Решая систему уравнений например, методом Крамера, найдём контурные токи:

I k 1 =Δ 1 /Δ I k 2 = Δ 2 /Δ I k 3 =Δ 3 /Δ

Δ – коэффициент при контурных токах

R 1 +R 3 +R 4 -R 3 -R 4

Δ= -R 3 R 2 +R 3 0

R 4 0 R 4 +R 6 +R 7

Δ 1 , Δ 2 , Δ 3 получают заменой к-того столбца на левую часть уравнений.

1. Произвольно обозначаем направление токов в ветвях.
2. Выражаем токи в ветвях через алгебраическую сумму прилегающих контурных токов: контурный ток, совпадающий с током в ветви, записывают с плюсом.

I 1 =I k1 I 4 =I k1 -I k3

I 2 =I k2 I 5 =I k2 -I k3

I 3 =I k 1 -I k 2 I 67 =I k 3

1. по полученным значениям уточняем реальные направления токов в ветвях и определяем режимы работ.
2. Проверка режимов баланса мощностей.

Достоинства метода:
более короткий алгоритм

Недостатки метода:
необходимо знание этого алгоритма.

Область применения:
очень широкая для расчёта тока в разветвленных ветвях.

III. Расчёт методом суперпозиции.

В электротехнике принцип суперпозиции проявляет себя как принцип независимости действия ЭДС. Согласно этому принципу каждая ЭДС возбуждает в любой ветви свою долю тока – частичный ток. Результирующий ток в ветви определяется как алгебраическая сумма частичных токов.

1. Задаём произвольное направление тока в ветвях.
2. Создаём первую частичную схему замещения: из исходной схемы замещения выбрасываем все источники ЭДС, кроме первого, но оставляем их внутреннее сопротивление. Находим частичные токи в ветвях методом свёртки схемы.

1. Создаём вторую частичную схему замещения: выбрасываем все источники ЭДС, кроме второго и оставляем их внутренние сопротивления.

Е 2

R э 2 =R 2 +R 134

1. Создаём третью частичную схему замещения аналогично прошлым.

R э3 = R 12 +R 34

1. Наложив частичные схемы одну на другую, определяем результирующий ток в каждой ветви как алгебраическую сумму частичных токов.

Истинное направление токов на исходной схеме замещения определяем по результатам аналитического расчёта по правилу:

Если значение тока положительно, то направление тока угадано верно, если значение тока отрицательно, то реальное направление тока противоположно.

Алгоритм метода прост, требует знание только закона Ома, однако не производительный, поэтому для полного анализа сложной электрической цепи не применяется. Рекомендуется для частичного анализа цепи.

IV. Расчёт методом узловых напряжений.

В приложении для цепи с параллельными ветвями получил название «метод двух узлов».

1. k=2, m=3
2. Нахождение токов всех ветвей: Задаём произвольно условно положительное направление узлового напряжения между узлами и определяем его по формуле:

, где

Как работает заземление электрических цепей?

Немногие темы в электронике так сильно вводят в заблуждение и вызывают столько путаницы, как тема заземления. Цель этой статьи – прояснить, что же такое заземление и почему оно так принципиально важно.

Одна из причин, по которой заземление — такая запутанная тема, может являться тот факт, что этим термином постоянно злоупотребляют. В зависимости от контекста оно может означать слегка разные, но связанные вещи. Это та причина, по которой некоторые инженеры не любят этот термин и используют сленговое слово из подзаголовка выше. Чтобы понять, что такое заземление, давайте вначале познакомимся с цепью возврата тока, а уже тогда затем мы легко разберемся и с заземлением.

Рисунок 1. Каждая рабочая электрическая цепь представляет собой замкнутый контур,
в котором обязательно должен быть обратный путь источнику тока

На рисунке 1 показана очень простая цепь. Как вы можете видеть: ток вытекает из батареи, течет через резистор, через светодиод, а затем втекает обратно в батарею. Чтобы любая электрическая цепь работала, она должна быть замкнутой, в ней обязательно должен быть обратный путь, по которому ток может вернуться к источнику. Вне зависимости от того, насколько сложной становится схема, на печатной плате для нее всегда есть или дорожка (дорожки) или слой, которые выступают в роли пути возврата тока назад к источнику.

Практически во всех электрических схемах эти цепи возврата имеют общее название «земля». Проблема здесь заключается в том, что термин «земля» также используется для указания базисной точки схемы. В большинстве случаев земля и базисная точка совпадают (см. рисунок 2) и все понятно, но бывает и по-другому (см. рисунок 3). Базисная точка нужна потому, что в цепи нет такого напряжения, которое было бы равно нулю абсолютно. Напряжение всегда измеряется относительно того или иного базисного узла схемы. Напряжение, то есть разность потенциалов в ветви цепи возврата тока, не обязательно должно быть равно нулю. На самом деле, с теоретической точки зрения, любой узел в цепи может выступать в качестве базисного. Тем не менее, по тем или иным причинам, о которых мы поговорим позже, одни узлы лучше подходят для этого, чем другие. Мы уверены, вы уже начали догадываться, как все усложняется – один и тот же термин используется для определения двух разных понятий.

Рисунок 2. Базисная точка и цепь возврата тока –

это один и тот же узел, очень естественно и типично

Рисунок 3. Базисная точка и цепь возврата тока не совпадают,
в сложных цепях это может превратиться в сущий кошмар

Сложные схемы могут содержать множество цепей возврата тока, и иногда некоторые из них могут подключаться РАЗНЫМ землям. Что это значит? Вам, наверное, интересно, как это может быть, ведь несколькими абзацами ранее мы говорили, что все цепи возврата тока в конце концов возвращают ток к источнику, и здесь, должно быть, есть какое-то противоречие. Взгляните на рисунок 4 – сейчас мы вместе разберемся в этом.

Рисунок 4. Различные участки схемы имеют разные земли,
но все они в конце концов ведут к источнику тока

На рисунке 4 вы можете видеть, по крайней мере, три различные земли: аналоговая земля (AGND), цифровая земля (DGND) и общая земля (GND) (Хотим сразу оговориться – схема, приведенная выше, собрана в системе проектирования и приведена с целью наглядной демонстрации различных цепей возврата тока. Эта схема в действительности не рабочая).

Обратите внимание — три различные земли служат для возврата тока к источнику, в реальной цепи это допустимо. Тем не менее, зачем мы разделили землю, если в конце концов они все ведут к одному источнику? Быстрый ответ – во время проектирования печатной платы, сгруппировав цепи возврата тока и снабдив каждую группу своей землей, мы можем изолировать помехи от токов одних цепей от других. Например, токи в цепи, подключенной к земле AGND, протекают только через компоненты, подключенные к этой земле. В схемах такой конструкции токи разных цепей взаимодействуют друг с другом только у источника. Используя наши предыдущие определения, мы можем видеть, что все цепи возврата ведут к источнику, просто их расположение было тщательно спроектировано для того, чтобы обеспечить некую помехоустойчивость между тремя цепями.

Земля, шасси и сигнальное заземление — одни и те же яйца, только в профиль

Вооружившись новыми определениями, давайте проанализируем наиболее часто используемые «земли» и тогда мы поймем, что все они работают примерно одинаково, но в зависимости от конкретного применения их называют по-разному.

Земля (почва под ногами, а не планета) считается неисчерпаемым источником электронов и определяет базисную точку всей электропроводки в наших домах (см. рисунок 5). В практическом плане, эта цепь возврата тока «подключена» при помощи металлического штыря, воткнутого в землю, при этом необходимо удостовериться, что все провода, отмеченные как «заземление» устройств в наших домах, надежно подсоединены к нему.

Рисунок 5. Заземляющий штырь. Подключите его к электропроводке дома

и воткните в землю. Так вы получите заземление

Так называют заземление, когда речь идет о металлическом корпусе устройства, который берут за базисную точку электрической цепи. Это может быть кузов автомобиля (см. рисунок 6), стиральной машины и любого другого устройства, которое имеет электропроводящий корпус. Одна из причин использования шасси корпуса и земли в качестве базисных точек – это безопасность. Наши тела почти всегда имеют потенциал такой же, как у земли (или почти такой же). Представьте на мгновение, что вы собираетесь постирать белье. Внутри вашей стиральной машины вся электроника подключена к шасси (заземление на шасси), а шасси подключены к заземляющему контакту сетевой розетки (заземление на землю). Что произойдет, если высокое сетевое напряжение в стиральной машине вдруг попадет за шасси? Ответ показан на рисунке 7.

Рисунок 6. Минусовая клемма аккумулятора подключена к корпусу автомобиля.
Точка подключения определяет базисный узел всей электроники вашего автомобиля

Рисунок 7. Если заземление на землю и заземление шасси соединены вместе, то цепь возврата тока не проходит через человеческое тело, обеспечивая вашу безопасность

Как вы можете видеть, при использовании заземления на землю и заземления на шасси цепь возврата тока гарантированно не проходит через человеческое тело в случае касания корпуса неисправной стиральной машины. Опять же, если мы рассматриваем пути возврата тока, то можно увидеть, что в этом примере заземление на шасси и заземление на землю образуют путь к источнику переменного тока. Такое подключение помогает избежать разности потенциалов вашего тела и корпуса стиральной машины, которая может привести к возникновению электрического тока через ваше тело. Давайте повторим сценарий еще раз. Что произойдет, если по той или иной причине шасси стиральной машины в следствие ошибки проектирования не подключены к земле? На рисунке 8 показаны неприятные последствия этого.

Рисунок 8. Соединение с землей нарушено, вы стали частью цепи возврата тока

В этом сценарии вам уже не повезло, так как из-за того, что соединение с землей нарушено, единственная доступная цепь возврата переменного тока теперь ВЫ. В этом сценарии как только вы коснетесь корпуса стиральной машины, вы получаете удар электрическим током. Что еще хуже – как правило, сила тока недостаточна для срабатывания защитного автомата, и вы можете быть подвергнуты воздействию тока в течение долгого времени. Мудро выбрав базисные узлы, можно использовать цепи возврата тока так, чтобы они защищали вас. Как вы уже поняли, название этих узлов «земля» вносит путаницу в понимание, как работают меры по обеспечению безопасности.

Это наиболее частое название и, по сути, определение базисного узла цепей на печатной плате. Как правило, сигнальная земля физически изготавливается на слое заземления, там, где ток возврата встречает малое сопротивление при возвращении к источнику тока (см. рисунок 9). Это важно, в противном случае различные «земли» на плате могут иметь разные потенциалы (потенциал базисного узла не везде одинаков), и это может стать причиной неисправности схемы или сказаться на ее сроке службы.

Рисунок 9. Видите сплошную область красного цвета на этом чертеже печатной платы?
Это проводящий слой цепи возврата тока (сигнальная земля) всех ее компонентов

Как мы уже узнали, каждой электрической схеме нужна хотя бы одна цепь возврата тока к источнику, в этом смысле всем схемам нужна «земля». Обычно, эта «земля» также выступает в качестве базисного узла, относительно которого могут быть измерены все напряжения, присутствующие в схеме. Тем не менее, не все цепи подключаются к сети питания (например, устройства с питанием от батарей), поэтому им не нужно «заземление на землю», или, если точнее, цепь возврата тока через землю. Подобно им, устройствам в корпусах из неэлектропроводящих материалов также не нужна цепь возврата тока через шасси для обеспечения безопасности. Что им нужно – это лишь иметь возможность как-то по другому назвать цепь возврата тока, чтобы избежать путаницы с заземлением, однако эта проблема выходит за рамки данной статьи.

Теперь вы знаете о каждом из этих типов «земли». Важно также уметь узнавать их на схеме, чтобы ваши электронные устройства могли работать правильно и безопасно. Ниже вы найдете наиболее часто используемые обозначения сигнальной земли, заземления на шасси и заземления на землю. Поскольку это стандартные символы, вы можете также столкнуться со схемами, в которых символы будут другими. Если это произошло, обязательно проверьте их значения — это поможет обеспечить вашу безопасность.

Мы надеемся, что эта статья помогла прояснить некоторую путаницу в том, что такое «земля». Термин многозначный и, в зависимости от контекста, может означать цепь возврата тока, базисный узел или и то, и другое. Помните, что это лишь вершина айсберга. О «землях» написаны целые книги, и о том, как следует организовывать цепи возврата сигнала в различных устройствах.

Теперь у вас есть базис для понимания этих книг, а также принятия правильных конструктивных решений при разработке собственных схем. Тщательно продумывая пути возврата сигнала, вы можете минимизировать перекрестные помехи различных участков цепи и сделать эксплуатацию вашего изделия безопасным, что поможет вам хорошо спать по ночам. Получайте удовольствие от разработки схем и помните, что земля – для картошки и морковки!

Что такое комплексная мощность и как она фигурирует в анализе мощности

Мощность, потребляемая данной нагрузкой

За годы были затрачены значительные усилия на то, чтобы выразить отношения мощности как можно проще. Энергетики придумали термин комплексная мощность, который они используют, чтобы найти общий эффект от параллельных нагрузок.

Что такое комплексная мощность и ее функция при анализе мощности (на фото: Регистратор качества электроэнергии Amprobe DM-III Multitest F 3000A)

Комплексная мощность важна при анализе мощности, потому что она содержит всю информацию, относящуюся к мощности , потребляемой данным нагрузка .

Рисунок 1 — Векторы напряжения и тока, связанные с нагрузкой

Рассмотрим нагрузку переменного тока на Рисунке 1 выше. Учитывая форму вектора V = V _m ∠θ _v и I = I _m ∠θ _i напряжения v (t) и тока i (t), комплексная мощность S потребляемая нагрузкой переменного тока является произведением напряжения и комплексно-сопряженного тока, или:

(1.10)

, если принять условное обозначение пассивного знака (см. рисунок 1).В терминах среднеквадратичных значений:

(1. 11)

, где

(1.12)

и

(1.13)

Таким образом, мы можем записать уравнение. (1.11) как:

(1.14)

Мы замечаем из уравнения. (1.14) что величина комплексной мощности равна полной мощности . Следовательно, комплексная мощность измеряется в вольт-амперах (ВА). Также мы замечаем, что угол комплексной мощности — это угол коэффициента мощности.

Комплексная мощность может быть выражена через импеданс нагрузки Z .Полное сопротивление нагрузки Z можно записать как:

(1,15)

Таким образом, В _{среднеквадратичное значение} = Z × I _{среднеквадратичное значение} . Подставляя это в формулу. (1.11) дает

(1.16)

Так как Z = R + jX , уравнение. (1.16) становится

(1.17)

, где P и Q — действительная и мнимая части комплексной степени ; то есть

(1,18, 1,19)

P — это средняя или активная мощность , и она зависит от сопротивления нагрузки R. Q зависит от реактивного сопротивления нагрузки X и называется реактивной (или квадратурной) мощностью .

Сравнение уравнения. (1.14) с формулой. (1.17), мы замечаем, что:

(1.20)

Реальная мощность P — это средняя мощность в ваттах, подаваемая на нагрузку. Это единственная полезная сила. Это фактическая мощность, рассеиваемая нагрузкой. Реактивная мощность Q является мерой обмена энергией между источником и реактивной частью нагрузки.

Единицей измерения Q является реактивная мощность вольт-ампер (ВАР), чтобы отличить ее от реальной мощности, единицей измерения которой является ватт.

Мы знаем, что элементы аккумулирования энергии не рассеивают и не передают мощность, а обмениваются энергией туда и обратно с остальной частью сети. Таким же образом реактивная мощность передается между нагрузкой и источником. Он представляет собой обмен без потерь между нагрузкой и источником .

Обратите внимание, что:

1. Q = 0 для резистивных нагрузок (единица pf)
2. Q <0 для емкостных нагрузок (опережающая pf)
3. Q> ​​0 для индуктивных нагрузок (запаздывающая pf)

Таким образом,
Комплексная мощность (в ВА) является произведением вектора среднеквадратичного напряжения и комплексно-сопряженного вектора среднеквадратичного значения тока. Как комплексная величина, ее действительная часть — это активная мощность P, а мнимая часть — это реактивная мощность Q.

Введя комплексную мощность, мы можем получить реальную и реактивную мощности непосредственно из векторов напряжения и тока.

(1.21)

Это показывает, как комплексная мощность содержит всю соответствующую информацию о мощности в данной нагрузке.

Стандартной практикой является представление S, P и Q в форме треугольника, известного как треугольник мощности , показанный на рис. 2 (а). Это похоже на треугольник импеданса, показывающий взаимосвязь между Z, R и X, показанный на рис. 2 (b).

Рисунок 2 — (a) Треугольник мощности, (b) треугольник импеданса

S содержит всю информацию о мощности нагрузки. Действительная часть S — это активная мощность P. Мнимая часть — это реактивная мощность Q . Его величина составляет кажущуюся мощность S . А косинус его фазового угла равен коэффициенту мощности PF .

Треугольник мощности состоит из четырех элементов:

1. Полная / комплексная мощность,
2. Реальная мощность,
3. Реактивная мощность и
4. Угол коэффициента мощности.

Учитывая два из этих элементов, два других можно легко получить из треугольника.

Рисунок 3 — Треугольник мощности

Как показано на рисунке 3, когда S лежит в первом квадранте , мы имеем индуктивную нагрузку и отстающий коэффициент мощности . Когда S находится в четвертом квадранте, нагрузка является емкостной, а коэффициент мощности опережает. Также возможно, что комплексная мощность находится во втором или третьем квадранте.

Для этого требуется, чтобы полное сопротивление нагрузки имело отрицательное сопротивление, что возможно в активных цепях.

Пример с комплексным расчетом мощности

Примеры комплексной мощности, коэффициента мощности, средней мощности и полной мощности

Ссылка // Основы электрических схем Чарльза К. Александер и Мэтью Садику Н.О. (покупка бумажной копии у Amazon)

Комплексные импедансы — Обмен электротехническими стеками

Я уверен, что это не даст полного ответа на ваш вопрос, на самом деле я надеюсь, что это дополнит уже данные ответы, которые, похоже, игнорируются: концепция, лежащая в основе использования комплексных чисел (которая, как уже говорилось, является просто причудливым названием для типа математического «количества», если хотите).

Первый главный вопрос, на который мы должны ответить, — это почему комплексные числа. И чтобы ответить на этот вопрос, нам нужно понять необходимость различных наборов чисел, от натуральных до действительных.

С раннего возраста натуральные числа позволяли людям считать, например, яблоки и апельсины на рынке. Затем были введены целые числа, чтобы обратиться к концепции «в долгах» с помощью отрицательных чисел (в то время это было трудно понять). Теперь все становится интереснее с рациональными числами и необходимостью представлять «количества» дробями. В этих числах интересно то, что нам нужно два целых числа, а не только одно (как с натуральными и целыми числами), например 3/8. Этот способ представления «количества» очень полезен, например, для описания количества ломтиков (3), оставшихся в пироге из 8 кусочков, когда 5 уже были съедены 🙂 (вы не можете сделать это с целым числом!).

Теперь давайте перепрыгнем между иррациональными и действительными числами и перейдем к комплексным числам. Инженеры-электронщики столкнулись с проблемой описания и управления «величиной» другого типа, синусоидальным напряжением (и током) в линейной цепи (т.е.е, изготовленные из резисторов, конденсаторов и катушек индуктивности). Угадайте что, они обнаружили, что комплексные числа были решением.

Инженеры

знали, что синусоиды представлены тремя компонентами, то есть A (амплитуда), \ $ \ omega \ $ (угловая частота) и фаза (\ $ \ phi \ $):
$$ y (t) = A \ cdot sin (\ omega t + \ phi) $$

Они также поняли, что в линейной цепи угловая частота (\ $ \ omega \ $) не будет изменяться от узла к узлу, то есть независимо от того, какую точку в цепи вы исследуете, вы увидите только различия в терминах амплитуда и фаза, а не частота. Затем они пришли к выводу, что интересной (изменяющейся) частью синусоидального напряжения (или тока) являются его амплитуда и фаза. Итак, как и с рациональными числами, нам нужны два числа, чтобы представить изменяющееся синусоидальное напряжение в узле линейной схемы, в данном случае (A, phi).
Фактически они поняли, что алгебра комплексных чисел, то есть способ, которым вы действуете и соотносите эти числа друг с другом, как перчатка соответствует тому, как синусоиды управляются линейными цепями.

Итак, когда вы говорите, что импеданс конденсатора равен \ $ \ frac {1} {j \ omega C} \ $ i.е, (A = 1 / C, phi = -90º) в принятом выше обозначении, вы фактически говорите, что напряжение задерживается на 90º относительно текущей фазы. И, пожалуйста, забудьте эту «трансцендентальную» терминологию о воображаемом и сложном … на самом деле мы говорим о «количествах» с двумя ортогональными компонентами (то есть, «которые не смешиваются, как бы сильно вы их ни встряхивали в коктейльной чашке. «), как и векторы, представляют два различных физических аспекта явления.

ОБНОВЛЕНИЕ

Есть также некоторые заметки, которые я настоятельно рекомендую прочитать: «Введение в комплексный анализ для инженеров» Майкла Д.Ольха. Это очень дружелюбный подход к теме. В частности, рекомендую первую главу.

Комплексные числа в Электротехнике Урок

1. Комплексные числа

Обзор

2. FOIL & Conjugate
3. Напряжение, сопротивление и ток
4. Умножение с использованием V равно I • R
5. Деление с использованием V равно I • R

Комплексное число — это число в форме, содержащее как действительную, так и мнимую части.За мнимой частью следует мнимая единица,.

Одно из применений комплексного числа — в электротехнике (а также в других инженерных и научных областях). Комплексные числа используются в расчетах с использованием электрических токов, которые будут рассмотрены в примерах ниже. В зависимости от ситуации нам нужно будет либо умножить, либо разделить два комплексных числа. Во время этих процессов мы используем FOIL и комплексные конъюгаты, чтобы найти наши решения. Давайте кратко рассмотрим процесс FOIL и комплексные конъюгаты.

FOIL означает «Первый», «Внешний», «Внутри», «Последний» и относится к терминам, которые умножаются вместе для формирования отдельных дополнений к продукту. Вот пример использования FOIL в биномиальном умножении:

При использовании FOIL с двумя комплексными числами один из наших терминов будет термином. Это упрощается до действительного числа, потому что

При делении двух комплексных чисел мы используем комплексное сопряжение знаменателя, чтобы создать задачу, включающую умножение дробей.Комплексное число и его сопряжение различаются только знаком, соединяющим действительную и мнимую части. Вот таблица комплексных чисел и их комплексных сопряжений.

Мы используем комплексное сопряжение знаменателя, чтобы получить дробь, эквивалентную 1. Как мы увидим в нашем примере деления, это исключает все мнимые числа из знаменателя.

При работе с электрическими цепями инженеры-электрики часто применяют следующую формулу для связи напряжения, тока и сопротивления:

Напряжение измеряется в вольтах, ток измеряется в амперах, а сопротивление измеряется в омах.

Нотация, которую инженеры используют для комплексных чисел, немного отличается от того, что мы привыкли видеть. Как правило, есть две большие разницы:

• Инженеры обычно используют вместо, чтобы не путать мнимую единицу с переменной для тока. Поэтому имейте в виду в этих примерах, что всякий раз, когда мы видим, это представляет нашу воображаемую единицу и имеет значение

• Помимо использования, эта переменная также часто записывается перед коэффициентом, а не после. Например, комплексное число можно записать как.

Электрическая цепь имеет ток в ампер и сопротивление в Ом. Какое напряжение в цепи?

Чтобы найти напряжение, нам нужно умножить ток на сопротивление, получив уравнение:

Напомним, что и взаимозаменяемы, поэтому при умножении мы можем заменить все экземпляры на. Так можно писать как и можно писать как.

Мы можем найти произведение тока и сопротивления с помощью ФОЛЬГИ:

Мы можем выразить напряжение как: вольт.

Электрическая цепь имеет напряжение в вольтах и ​​сопротивление Ом. Какой ток в цепи?

Здесь нам нужно будет разделить напряжение на сопротивление, чтобы получить выражение для тока ():

Чтобы решить задачи деления комплексных чисел, мы умножаем дробь на другую дробь, эквивалентную 1, с комплексным сопряжением знаменателя в качестве числителя и знаменателя второй дроби:

Умножим числители и знаменатели отдельно:

Наконец, мы можем упростить дробь целиком:

В цепи есть ток в ампер.

Комплексное число , плюс bi, содержит действительную часть, a, мнимую часть, b, и мнимую единицу, т.е. При просмотре FOIL и конъюгата , конъюгат бинома является биномом с противоположными знаками между членами.

Инженеры-электрики часто используют комплексные числа при работе с уравнением, связывающим напряжение , сопротивление и ток . Инженеры и ученые часто используют букву j для обозначения мнимого числа i, чтобы не путать строчную i с прописной i, которая является переменной для тока.FOIL используется при решении умножения с использованием V равно I • R , а конъюгаты используются при решении деления с использованием V равно I • R , так что знаменатель не имеет мнимых чисел.

% PDF-1.5
%
1 0 obj
>
endobj
2 0 obj
>
endobj
3 0 obj
>
/ ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI]
/ ExtGState
>
>>
/ Тип / Страница
/ Содержание 23 0 руб.
/ Родитель 1 0 R
/ MediaBox [0 0 612 792]
/Группа
>
>>
endobj
4 0 obj
>
/ ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI]
/ ExtGState
>
>>
/ Тип / Страница
/ Содержание 24 0 руб.
/ Родитель 1 0 R
/ MediaBox [0 0 612 792]
/Группа
>
>>
endobj
5 0 obj
>
/ ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI]
/ ExtGState
>
>>
/ Тип / Страница
/ Содержание 26 0 руб.
/ Родитель 1 0 R
/ MediaBox [0 0 612 792]
/Группа
>
>>
endobj
6 0 obj
>
/ ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI]
/ ExtGState
>
>>
/ Тип / Страница
/ Содержание 27 0 руб.
/ Родитель 1 0 R
/ MediaBox [0 0 612 792]
/Группа
>
>>
endobj
7 0 объект
>
/ ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI]
/ XObject
>
/ ExtGState
>
>>
/ Тип / Страница
/ Содержание 29 0 руб.
/ Родитель 1 0 R
/ MediaBox [0 0 792 612]
/Группа
>
>>
endobj
8 0 объект
>
/ ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI]
/ ExtGState
>
>>
/ Тип / Страница
/ Содержание 31 0 руб.
/ Родитель 1 0 R
/ MediaBox [0 0 612 792]
/Группа
>
>>
endobj
9 0 объект
>
/ ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI]
/ ExtGState
>
>>
/ Тип / Страница
/ Содержание 32 0 руб.
/ Родитель 1 0 R
/ MediaBox [0 0 612 792]
/Группа
>
>>
endobj
10 0 obj
>
/ ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI]
/ ExtGState
>
>>
/ Тип / Страница
/ Содержание 33 0 руб.
/ Родитель 1 0 R
/ MediaBox [0 0 612 792]
/Группа
>
>>
endobj
11 0 объект
>
/ ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI]
/ ExtGState
>
>>
/ Тип / Страница
/ Содержание 34 0 руб.
/ Родитель 1 0 R
/ MediaBox [0 0 612 792]
/Группа
>
>>
endobj
12 0 объект
>
/ ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI]
/ ExtGState
>
>>
/ Тип / Страница
/ Содержание 35 0 руб.
/ Родитель 1 0 R
/ MediaBox [0 0 612 792]
/Группа
>
>>
endobj
13 0 объект
>
/ ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI]
/ ExtGState
>
>>
/ Тип / Страница
/ Содержание 36 0 руб.
/ Родитель 1 0 R
/ MediaBox [0 0 612 792]
/Группа
>
>>
endobj
16 0 объект
>
endobj
14 0 объект
>
/ ProcSet [/ PDF / Text / ImageC]
/ XObject
>
>>
endobj
15 0 объект
>
транслировать
x څ WKs6Wh4C% 7’v & vč! Ɂ PA0i} łd

Проектирование схем — сложные электронные схемы -100% успеха!

Услуги по проектированию схем, предлагаемые TronicsZone

TronicsZone — ведущая компания, предоставляющая профессиональные услуги по проектированию электронных схем с 2003 года. У нас есть опыт в разработке широкого спектра электронных схем. Схемы, разработанные TronicsZone, известны своей надежностью и рентабельностью с сотнями успешно выполненных схемотехнических схем.

В первую очередь мы предлагаем следующие виды услуг по проектированию схем:

Проектирование аналоговых схем

Аналоговые схемы обычно состоят из основных строительных блоков, таких как диоды, транзисторы, трансформаторы, операционные усилители (операционные усилители) и пассивные компоненты.Самый большой фактор, который отождествляется с аналоговой схемой, — это отсутствие «часов», которые заставляют схемы функционировать. Аналоговые схемы также образуют интерфейс для нескольких сложных инструкций по анализу данных, тестированию и измерениям в форме преобразования сигналов, фильтрации, усиления и драйверов для аналоговых сигналов.

Типичными примерами аналоговых схем являются усилители и фильтры. Аналоговые схемы также могут быть разработаны для выполнения математических функций, таких как сложение, вычитание, умножение, деление и т. Д.

TronicsZone имеет большой опыт и знания в области проектирования сложных аналоговых схем. Мы занимаемся разработкой многих высокотехнологичных контрольно-измерительных приборов, где проектирование надежных аналоговых схем, которые являются точными и точными, поскольку интерфейсная часть является основной целью всей схемы. Хотя количество аналоговых схем сокращается из-за оцифровки электронных схем, TronicsZone также преуспевает в разработке аналоговых схем.

Проектирование цифровых схем

Цифровые схемы — это схемы, которые работают на базовых уровнях нулей и единиц (дискретных значениях).Таким образом, входные и выходные сигналы цифровой схемы почти всегда имеют конечное число уровней напряжения (называемых ВЫСОКИМ или НИЗКИМ). Распространенными примерами цифровых схем являются таймеры, счетчики и конечные автоматы.

Цифровые схемы обычно являются частью общей сложной конструкции печатной платы с точки зрения логических вентилей и конечных автоматов (FSM). Иногда использование нескольких логических элементов и микросхем FSM было бы экономичнее и проще, чем сложные системы микроконтроллеров. TronicsZone имеет опыт в том, чтобы сделать этот важный выбор и избежать излишнего дизайна для простых цифровых систем.

Смешанная схема проектирования

Редко бывает схемотехника чисто аналоговой или чисто цифровой. В большинстве случаев схемотехника, помимо основных, состоит как из аналоговых, так и из цифровых схем. Такой контур называется смешанным контуром. В такой конструкции часто очень важно логически разделить аналоговую и цифровую части, чтобы уменьшить шум и улучшить производительность.

Огромный процент современных схем требует смешанных схем, в которых используются как аналоговая, так и цифровая части.В Tronicszone мы создали огромное количество успешных схем, использующих концепцию смешанных сигналов, и будем продолжать это делать.

Схема микроконтроллера

Микроконтроллер — это интегральная схема, которую можно запрограммировать для выполнения различных задач. Это недорогой чип, который можно запрограммировать для выполнения предоставленных инструкций. Он по своей сути цифровой, но многие современные микроконтроллеры также включают в себя аналоговые схемы, такие как усилитель, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), компараторы и так далее.В наше время микроконтроллеры обычно используются почти во всех мыслимых электронных продуктах. Область инженерии под названием «Проектирование встроенных систем» занимается проектированием электронных продуктов с использованием микроконтроллеров.

TronicsZone овладела искусством проектирования схем на основе микроконтроллеров. Мы работали над всеми мыслимыми технологиями микроконтроллеров и всегда были в курсе предстоящих разработок. Мы хорошо вооружены всеми современными инструментами, чтобы взяться за такой дизайн.

Проектирование схем FPGA

FPGA означает «Программируемые пользователем вентильные матрицы». Это тип цифровой схемы, но она может быть настроена пользователем на аппаратном уровне, вместо того, чтобы иметь набор инструкций, выполняющих и сообщающих ему, что делать (например, микроконтроллер). Он имеет массив логических блоков, которые можно настроить так, как пользователь хочет, чтобы схема работала.

Выбор микроконтроллера или ПЛИС в схемотехнике — непростое решение. Использование FPGA было бы легкой задачей для высокопроизводительных систем, таких как несколько высокотехнологичных медицинских, оборонных и аэрокосмических приложений.Гибкость, с которой схема FPGA может быть перепрограммирована и перепрофилирована, является ее самым большим преимуществом.

В TronicsZone мы реализовали множество успешных проектов, основанных на популярных ПЛИС. У нас есть весь опыт и необходимые программные / аппаратные инструменты, чтобы успешно реализовать даже самые сложные проекты на основе ПЛИС.

Последовательная цепь

ЦЕПЬ СЕРИИ

После прочтения этого раздела вы сможете сделать следующее:

• Определите последовательную схему и перечислите компоненты, необходимые для ее создания.
• Постройте простую и сложную последовательную схему.
• Определите, что такое нагрузка.

Попробуйте построить эту простую последовательную схему

В интерактивном окне (апплете) ниже вам нужно будет разместить правильные компоненты схемы (например, батарею, лампочку и т. Д.) На правильном символе схемы, перетащив их с помощью мышь.

Поздравляем! Вы только что построили электрическую цепь. Обратите внимание, что когда вы замыкаете переключатель, чтобы замкнуть электрическую цепь, электроны начинают двигаться, и амперметр показывает, что в этой цепи течет ток.Также обратите внимание, что лампочка начинает светиться. Это происходит потому, что электроны, движущиеся по крошечным проводам в лампе (или нити накала), заставляют их нагреваться настолько, что они начинают светиться. Если внутри лампочки будет воздух, нити накала сгорят.

То, что вы только что создали, называется схемой серии . Это называется последовательной схемой, потому что между любыми двумя точками этой схемы существует только один путь для электронов. Другими словами, компоненты, которыми являются аккумулятор, выключатель, амперметр и свет, расположены «последовательно» друг с другом.

Заданная нагрузка

Лампочка считается нагрузкой в ​​этой цепи. Вы можете думать о нагрузке как о чем-нибудь, что использует энергию, которая доставляется электрическим током в цепи. Это может быть что угодно: от лампочки до компьютера, стиральной машины и так далее.

Попробуйте построить последовательную схему с резисторами

Давайте построим еще одну последовательную схему, но на этот раз мы будем использовать несколько резисторов вместо лампочки.Резисторы — это компоненты, которые используются для управления величиной тока, протекающего в цепи. Лампочка в первой цепи фактически действовала как резистор, потому что пропускала через нее только определенное количество тока. Если нет резисторов или компонентов, которые действуют как резисторы, чтобы замедлить прохождение электрического тока, слишком большой ток может протекать через цепь и повредить ее компоненты или провода. Слишком большой ток, протекающий через компонент, приводит к выделению тепла, которое может расплавить проводящий путь, по которому проходят электроны.Это называется коротким замыканием и является причиной того, что предохранители или автоматические выключатели часто включаются в цепь.

Поздравляем! Вы только что построили более сложную последовательную схему. Мы не видим, чтобы какая-либо работа выполнялась, поскольку лампочки нет, но внутри действительно течет ток. Мы знаем, что ток течет, потому что это показывает амперметр. Важно знать, что мы не сможем определить, течет ли ток по цепи, без испытательного оборудования, такого как наш амперметр, подключенный к цепи.Электричество может быть очень опасным, и подобные эксперименты нельзя проводить без присмотра взрослых. Никогда не работайте с электричеством, если вы не обучены безопасному обращению с ним.

Обзор

1. Когда все компоненты выровнены друг с другом и проводами, образуется последовательная цепь .
2. Нагрузка — это любое устройство в цепи, которое использует энергию, которую ему передает электронный ток.

Реальная, реактивная комплексная и полная мощность

Полная мощность — это векторная сумма реальной и реактивной мощности

Инженеры используют следующие термины для описания потока энергии в системе (и назначают каждому из них разные единицы, чтобы различать их):

• Реальная мощность ( P ) [Единица: Вт]
• Реактивная мощность ( Q ) [Единица: ВАР]
• Комплексная мощность ( S )
• Полная мощность (| S |) [Единица: ВА]: i.е. абсолютное значение комплексной мощности S .

P — активная мощность, Q — реактивная мощность (в данном случае отрицательная), S — комплексная мощность, а длина S — полная мощность.

Единица измерения для всех форм мощности — Вт (обозначение: Вт) . Однако этот блок обычно зарезервирован для компонента реальной мощности. Полная мощность обычно выражается в вольт-амперах (ВА), поскольку это простое произведение среднеквадратичного напряжения и действующего тока.Блоку реактивной мощности присвоено специальное название «VAR» , что означает реактивная мощность вольт-ампер (поскольку поток реактивной мощности не передает полезную энергию нагрузке, ее иногда называют мощностью без мощности). Обратите внимание, что не имеет смысла назначать один блок для комплексной мощности, потому что это комплексное число, и поэтому оно определяется как пара из двух блоков: Вт и VAR.

Понимание взаимосвязи между этими тремя величинами лежит в основе понимания энергетики.Математические отношения между ними могут быть представлены векторами или выражены с помощью комплексных чисел
(где j — мнимая единица).

Комплексное значение

S называется комплексной степенью

.

Рассмотрим идеальную цепь переменного тока (AC), состоящую из источника и обобщенной нагрузки, в которой и ток, и напряжение синусоидальны. Если нагрузка является чисто резистивной, две величины меняют полярность одновременно, направление потока энергии не меняется, и течет только реальная мощность.Если нагрузка является чисто реактивной, то напряжение и ток сдвинуты по фазе на 90 градусов и нет полезного потока мощности. Эта энергия, текущая вперед и назад, известна как реактивная мощность.

Если конденсатор и катушка индуктивности размещены параллельно, тогда токи, протекающие через катушку индуктивности и конденсатор, противоположны и имеют тенденцию компенсироваться, а не складываться. Традиционно считается, что конденсаторы генерируют реактивную мощность, а катушки индуктивности — ее потребляют. Это основной механизм управления коэффициентом мощности при передаче электроэнергии; конденсаторы (или катушки индуктивности) вставляются в цепь для частичного гашения реактивной мощности нагрузки. Практическая нагрузка будет иметь резистивную, индуктивную и емкостную части, поэтому к нагрузке будет поступать как реальная, так и реактивная мощность.
Полная мощность — это произведение напряжения и тока. Полная мощность удобна для определения размеров оборудования или проводки. Однако сложение полной мощности для двух нагрузок не даст точной полной полной мощности, если они не имеют одинакового смещения между током и напряжением.

Коэффициент мощности:

Коэффициент мощности измеряет эффективность системы питания переменного тока.Коэффициент мощности — это реальная мощность на единицу полной мощности. (pf = Wh / VAh) Коэффициент мощности, равный единице, идеален, а 99% — хорошо. Если формы сигналов являются чисто синусоидальными, коэффициент мощности представляет собой косинус фазового угла (f) между формами синусоидальных сигналов тока и напряжения. По этой причине в технических паспортах оборудования и паспортных табличках коэффициент мощности часто сокращается до «cosf».
Коэффициент мощности равен 1, когда напряжение и ток совпадают по фазе, и равен нулю, когда ток опережает или отстает от напряжения на 90 градусов.Коэффициенты мощности обычно указываются как «опережающие» или «запаздывающие», чтобы показать знак фазового угла, где опережение указывает отрицательный знак. Для двух систем, передающих одинаковое количество реальной мощности, система с более низким коэффициентом мощности будет иметь более высокие циркулирующие токи из-за энергии, которая возвращается к источнику из накопителя энергии в нагрузке. Эти более высокие токи в практической системе вызовут более высокие потери и снизят общую эффективность передачи. Схема с более низким коэффициентом мощности будет иметь более высокую полную мощность и более высокие потери при том же количестве передаваемой активной мощности.
Чисто емкостные цепи вызывают реактивную мощность, при этом форма волны тока опережает волну напряжения на 90 градусов, в то время как чисто индуктивные цепи вызывают реактивную мощность, форма кривой тока отстает от формы волны напряжения на 90 градусов. Результатом этого является то, что емкостные и индуктивные элементы схемы имеют тенденцию компенсировать друг друга.

Поток реактивной мощности:

При передаче и распределении энергии прилагаются значительные усилия для управления потоком реактивной мощности. Обычно это делается автоматически путем включения и выключения катушек индуктивности или конденсаторных батарей, регулировки возбуждения генератора и другими способами.Розничные продавцы электроэнергии могут использовать счетчики электроэнергии, которые измеряют реактивную мощность, для финансового наказания потребителей с нагрузками с низким коэффициентом мощности. Это особенно актуально для клиентов, работающих с высокоиндуктивными нагрузками, такими как двигатели на водонасосных станциях.

Интеллектуальная батарея:

Выходной ток зависит от состояния батареи. Интеллектуальное зарядное устройство может контролировать напряжение, температуру и / или время зарядки аккумулятора, чтобы определить оптимальный ток заряда в этот момент. Зарядка прекращается, когда сочетание напряжения, температуры и / или времени показывает, что аккумулятор полностью заряжен.

Для никель-кадмиевых и никель-металлгидридных аккумуляторов напряжение на аккумуляторе медленно увеличивается во время процесса зарядки, пока аккумулятор не будет полностью заряжен. После этого напряжение уменьшается до , что указывает интеллектуальному зарядному устройству, что аккумулятор полностью заряжен. Такие зарядные устройства часто обозначаются как зарядное устройство? V или «дельта-V», что указывает на то, что они контролируют изменение напряжения.

Типичное интеллектуальное зарядное устройство быстро заряжает аккумулятор примерно до 85% от его максимальной емкости менее чем за час, а затем переключается на непрерывную зарядку, которая занимает несколько часов, чтобы зарядить аккумулятор до полной емкости.

Вольт-ампер:

Вольт-ампер в электрических терминах означает величину полной мощности в цепи переменного тока, равной току в один ампер при ЭДС одного вольт. Это эквивалентно ваттам для безреактивных цепей.

• 10 кВ · A = мощность 10 000 Вт (где префикс SI k равен килограммам)
• 10 МВ · A = мощность 10 000 000 Вт (где M равно мега)

В то время как вольт-ампер и ватт эквивалентны по размерам могут найти продукты, рассчитанные как в ВА, так и в ваттах с разными числами.Это обычная практика для ИБП (источников бесперебойного питания). Номинальная мощность в ВА — это кажущаяся мощность, которую ИБП способен производить, а номинальная мощность в ваттах — это реальная мощность (или истинная мощность), которую он способен производить, в отличие от реактивной мощности. Реактивная мощность возникает из-за влияния емкости и индуктивности компонентов нагрузки, питаемой от цепи переменного тока. В чисто резистивной нагрузке (например, лампы накаливания) кажущаяся мощность равна истинной мощности, а количество используемых ВА и ватт будет эквивалентным.Однако в более сложных нагрузках, таких как компьютеры (для питания которых предназначены ИБП), полная потребляемая мощность (ВА) будет больше, чем истинная потребляемая мощность (Вт).