КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ ПО ОБЩЕЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИКЕ

Электротехника Лекции
  • ПОНЯТИЕ О ПЕРЕМЕННОМ ТОКЕ
  • ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ
  • Электрические цепи трехфазного
    электрического тока
  • СОЕДИНЕНИЕ ИСТОЧНИКОВ И
    ПРИЕМНИКОВ ЭНЕРГИИ ТРЕУГОЛЬНИКОМ
  • Электрические измерения и приборы
  • ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКАЯ СИСТЕМА
  • ИЗМЕРЕНИЕ ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ
  • Трансформаторы
  • ФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ТРАНСФОРМАТОРЕ
  • ПРИВЕДЕННЫЙ ТРАНСФОРМАТОР
  • ВЕКТОРНАЯ ДИАГРАММА ТРАНСФОРМАТОРОВ
  • ТРЕХФАЗНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ
  • ТРАНСФОРМАТОР ДЛЯ ДУГОВОЙ СВАРКИ
  • Асинхронные машины
  • ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ АСИНХРОННОГО
    ДВИГАТЕЛЯ
  • ПРИВЕДЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ОБМОТКИ
    РОТОРА К ОБМОТКЕ СТАТОРА
  • УРАВНЕНИЕ ВРАЩАЮЩЕГО МОМЕНТА
  • ОДНОФАЗНЫЕ АСИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ
  • Двухфазный конденсаторный двигатель
  • СПЕЦИАЛЬНЫЕ РЕЖИМЫ РАБОТЫ
    АСИНХРОННЫХ МАШИН
  • Синхронные машины
  • СИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
  • ШАГОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
  • Машины постоянного тока
  • ОБМОТКИ ЯКОРЯ МАШИНЫ
    ПОСТОЯННОГО ТОКА
  • ДВИГАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА
  • ОДНОЯКОРНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ
  • Электропривод и элементы систем автоматики
  • ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ И ЭЛЕМЕНТЫ
  • Принцип автоматического управления
  • Электрооборудование станочного парка
    школьных мастерских и кабинетов
  • Электрические осветительные установки
  • ОПРЕДЕЛЕНИЕ СЕЧЕНИЯ ПРОВОДОВ
    ПО ДОПУСТИМОМУ НАГРЕВУ
  • Правила по технике безопасности
    для общеобразовательных школ
  • История развития электротехники.
  • Основные понятия и определения
    в электротехнике
  • Закон Ома для участка цепи, несодержащего ЭДС.
  • Смешанное соединение сопротивлений
  • Методы расчёта электрических цепей.
  • Метод контурных токов
  • Элементы электрических цепей
  • Сопротивление
  • Закон Ома
  • Законы Кирхгофа
  • Потенциальная диаграмма
  • Преобразование схем электрических цепей
  • Преобразование треугольника
    в эквивалентную звезду
  • Методы расчета сложных электрических цепей
  • Метод контурных токов
  • Метод узловых напряжений
  • Теорема компенсации
  • Теорема об эквивалентном источнике
  • Порядок расчета задачи методом
    эквивалентного генератора
  • Мощность в электрических цепях периодического
    синусоидального тока
  • РЕАКТИВНЫЕ ДВУХПОЛЮСНИКИ
  • Канонические схемы двухполюсников
  • Режимы резонанса в электрических цепях
  • Резонанс токов
  • Индуктивно связанные электрические цепи
  • Последовательное соединение индуктивно
    связанных катушек при встречном включении
  • Параллельное соединение индуктивно
    связанных катушек
  • Расчет цепей со взаимной индуктивностью.
  • Воздушный трансформатор
  • Генераторы
  • ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ
  • Генераторы гармонических колебаний
  • Характеристики генераторов звуковых частот
  • Генераторы сверхвысоких частот
  • Генераторы качающейся частоты
    и сигналов специальной формы
  • Генераторы шумовых сигналов
  • Генераторы шума на полупроводниковых прибора
  • Генераторы шумоподобных сигналов
  • ГЕНЕРАТОРЫ СИГНАЛОВ
    СВЕРХВЫСОКИХ ЧАСТОТ
  • Лабораторные работы
  • ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ
    ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
  • Исследование характеристик источника
    ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ постоянного тока
  • ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ
  • Исследование переходных процессов в
    цепях первого порядка
  • ИССЛЕДОВАНИЕ ЛИНЕЙНЫХ ПАССИВНЫХ
    ДВУХПОЛЮСНИКОВ
  • ИССЛЕДОВАНИЕ ЯВЛЕНИЯ РЕЗОНАНСА
  • ИССЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНЫХ
    ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ
  • ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ
    НЕСИНУСОИДАЛЬНОГО ПЕРИОДИЧЕСКОГО ТОКА
  • Исследование однофазного трансформатора
  • Исследование трехфазного асинхронного
    двигателя с короткозамкнутым ротором
  • Исследование синхронных микродвигателей
  • Исследование исполнительного двигателя
    постоянного тока
  • ИССЛЕДОВАНИЕ ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА
    МЕТОДОМ УЗЛОВЫХ НАПРЯЖЕНИЙ
  • Метод эквивалентного генератора напряжения.
  • ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОСТЫХ ЦЕПЕЙ
    СИНУСОИДАЛЬНОГО ТОКА
  • Описание лабораторной установки
  • Контрольная работа
  • РАСЧЕТ СЛОЖНОЙ ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА
  • Законы Кирхгофа
  • Примеры расчета линейных электрических цепей
    по законам Ома и Кирхгофа
  • Метод наложения.
  • Метод контурных токов
  • Метод узловых напряжений
  • Проверим выполнение второго закона Кирхгофа
    для внешнего контура
  • Метод эквивалентного генератора
  • Примеры расчета линейных электрических цепей
    методом эквивалентного генератора
  • Электрические цепи однофазного
    синусоидального тока
    .
  • Построить топографическую диаграмму напряжени
  • Проверить выполнение баланса мощностей.
  • Режимы резонанса в электрических цепях
  • Примеры расчета электрических цепей
     в режиме резонанса
  • Построить векторную диаграмму.
  • Цепи с индуктивно–связанными элементами
  • Воздушный трансформатор
  • Лекция 3.

    Смешанное соединение сопротивлений

    Иногда нельзя определить параллельно или последовательно соединены сопротивления. Например, как показано на нижеприведенной схеме (рис. 3.1).

    Рис. 3.1. Смешанное соединение сопротивлений.

    В этом случае заменим треугольник abc звездой abc (рис. 3.2). с соблюдением условия эквивалентности - так чтобы параметры (токи ветвей и межузловые напряжения) схемы вне преобразуемой цепи остались без изменения.

    Рис. 3.2. Преобразование треугольника в звезду.

    Ia=0 Rb+Rc=Rbc×(Rab+Rca)/(Rab+Rbc+Rca) (1)

    Ib=0 Ra+Rc=Rca×(Rab+Rbc)/(Rca+Rab+Rbc) (2)

    Ic=0 Ra+Rb=Rab×(Rbc+Rca)/(Rab+Rbc+Rca) (3)

    Решая систему относительно Ra, Rb, Rc . Находим их:

    Ra=Rab×Rca/( Rab+Rbc+Rca) (4)

    Rb=Rbc×Rab/( Rca+Rab+Rbc) (5)

    Rc=Rca×Rbc/( Rab+Rbc+Rca) (6)

    Аналогично определяем Rab, Rbc и Rсa.

    Для замены звезды треугольником надо решить систему уравнений 4,5,6 относительно Rab, Rbc и Rсa:

    Rab=Ra+Rb+RaRb/Rc (7)

    Rdc=Rb+Rc+RbRc/Ra (8)

    Rca =Ra+Rc+RaRc/Ra (9)

    Теорема об эквивалентном активном двухполюснике.


    Теорема Гельмгольца – Те Ве Нена. - Активный двухполюсник (рис 3.3 обведён пунктиром) по отношению к рассматриванию цепи можно заменить эквивалентным источником напряжений, Э.Д.С которого равна напряжению холостого хода на зажимах этой ветви, а внутренне сопротивление ровно входному сопротивлению двухполюсника.

    Рис. 3.3. Схема активного двухполюсника с несколькими ЭДС.

    Eэк=(E1×G1+E2×G2)/(G1+G2)=Uxx12; где G проводимость, G=1/R

    Eэк=SEi∙Yi/SYi (в комплексном виде)

    .Рис. 3.4. Схема замещения активного двухполюсника.

    Внутреннее сопротивление эквивалентного двухполюсника (рис 3.4) определяется как параллельное сопротивление внутренних сопротивлений активного двухполюсника (рис 2.3).

    Rвнутр=R1R2/(R1+R2)=Rвх1,2 , I=Eэк/(Rвн+R3)

    Режимы работы источника Э.Д.С.

     

    Рис.3.5. Схема реального источника ЭДС с нагрузкой.

    Режим холостого хода (ключ S разомкнут) (рис 3.5). Напряжение холостого хода на выходе источника равно его ЭДС (UХХ = E), ток холостого хода равен нулю (IХХ = 0), т.к. сопротивление нагрузки равно бесконечности (RН = ¥), коэффициент полезного действия (К.П.Д.) при идеальном источнике ЭДС в этом режиме стремится к единице (h = 1).

    Номинальный режим – это режим, на который рассчитывается источник, (ключ S замкнут). В этом режиме источник Е работает эффективно с точки зрения надёжности и экономичности

    IН = IНОМ = , UВЫХ = UНОМ,

    h = < 1. 

    Согласованный режим - режим, при котором в нагрузку отдаётся максимальная мощность.

    Мощность источника: PИ=E×I

    Мощность нагрузки: PН=UНАГР×IНАГР

     IНАГР = , UНАГР  = IНАГРRН = RН, следовательно

     PН = UНАГР×IНАГР = RН I2 НАГР = ()2 RН.

    Вопрос: «При какой величине RН мощность в нагрузке будет иметь максимальное значение?», т.е. нужно определить экстремум функции PН(RН). Для этого возьмем производную  от выражения Pн=Rн·I2=E2·R/(R+R)2.

     Максимальное значение мощности будет при =0. Это будет при Rн=Rвн .

    К.П.Д: h=Pн/Pи=E2×R/(Rвн+Rн)2×(Rвн+Rн)/E2=Rн/(Rн+Rвн) =1/(1+Rвн/Rн)

    Таким образом в согласованном режиме

    Pнапр=Pmax=Pист/2; Uн=E/2; Iн=Iк.з/2; Rн=Rвн; h=0.5

    4. Режим короткого замыкания – режим, при сопротивлении нагрузки равном нулю.

     В этом режиме: Rн=0, Uн=0, Iкз =E/Rвн, h=0,  Pист= Pвн= Iкз× E, Pн=0.

    Рис. 3.6. Зависимость мощностей: источника, приемника и потерь от тока.

    Как видно из рис 3.6 мощность потерь представляет собой параболу в соответствии с формулой Pвн= RвнI2, а мощность источника – прямую линию в соответствии с формулой Pи= EI, тогда мощность нагрузки в соответствии с балансом мощностей Pи= Pвн+Pн, будет иметь вид перевёрнутой параболы, т.к. Pн= Pи-Pвн . Баланс мощностей, определение – «Сумма мощностей источников равна сумме мощностей приёмников и мощностей потерь».


    Рис. 3.7. Внешняя характеристика реального источника Э.Д.С.

    Внешняя характеристика реального источника ЭДС представляет собой падающую прямую линию в соответствии с формулой второго закона Кирхгофа Uн=E-Uвн=E-RвнI. Падение напряжения на внутреннем сопротивлении представляет собой растущую прямую линию Uвн=RвнI.

     


    Рис. 3.8. Зависимость падений напряжений на источнике, приемнике и тока от величины сопротивления нагрузки.

    На рис. 3.8 приведены зависимости падений напряжений на источнике, приемнике и тока от величины сопротивления нагрузки. Как видно эти зависимости имеют вид гиперболы. Действительно, в формуле   E и Rвн - постоянные величины, а Rн – величина переменная, значит это уравнение гиперболы. График падения напряжения на внутреннем сопротивлении тоже представляет собой гиперболу, т.к. по закону Ома Uвн=RвнIн , Rвн -

     величина постоянная, а график Iн(Rн) – гипербола, значит и Uвн(Rвн) тоже – гипербола.

    Вопросы по теме лекции.

    Условие эквивалентности схем.

    Эквивалентное сопротивление при последовательном сопротивлении оных, схема, формула.

    Эквивалентное сопротивление при параллельном сопротивлении оных, схема, формула.

    Преобразование реального источника ЭДС в эквивалентный источник тока. Схема, формула.

    Преобразование реального источника тока в эквивалентный источник ЭДС. Схема, формула.

    Преобразование треугольника сопротивлений в эквивалентную звезду, схемы, формулы.

    Преобразование сопротивлений, собранных по схеме «звезда» в эквивалентный треугольник, схемы, формулы.

    Теорема об эквивалентном генераторе (Гельмгольца – Те Ве Нена), сема формула.

    Теорема об эквивалентном источнике тока (Нортона).

    Режимы работы источника ЭДС (типы).

    Холостой ход источника ЭДС, схема, условия проведения, для чего проводится.

    Номинальный режим работы источника ЭДС, определение, формулы падения напряжения: на нагрузке, на внутреннем сопротивлении.

    Номинальный режим работы источника ЭДС, определение, формулы тока и кпд.

    Номинальный режим работы источника ЭДС, определение, формулы мощностей: источника, приёмника, потерь.

    Баланс мощностей, определение, формула.

    Согласованный режим работы источников ЭДС, где применяется.

    Условие наступления согласованного режима работы, доказательство.

    Режим короткого замыкания ЭДС, ток короткого замыкания, формула.

    Зависимости мощностей и кпд от тока, формулы, подтверждающие вид этих графиков.

    Зависимости ЭДС, падения напряжений на нагрузке и на внутреннем сопротивлении от тока, формулы, подтверждающие вид этих графиков.

    Зависимости ЭДС, тока, падения напряжений на внутреннем сопротивлении и на нагрузке от величины сопротивления нагрузки.

    Электротехника ТОЭ типовые задания примеры Лабораторные