Методы расчета электрических цепей в курсовой по электротехнике

Типовой расчет по математике
Решение задач контрольной работы
Математика
Черчение
Архитектурно-строительные чертежи
Начертательная геометрия
Инженерная графика
Начертательная геометрия
История развития черчения
Геометрические построения
Проекционное изображение
Виды, сечения и разрезы на чертежах
Машиностроительные чертежи
Эскизы деталей
Сборочные чертежи
Строительные чертежи
Архитектурные чертежи
Чертежи строительных конструкций
Инженерные чертежи
Чертежи строительных генеральных планов
Графическое оформление чертежей
Составление рабочего чертежа детали
Туризм
Развитие туризма
Диснейленд
Софийский собор в Киеве
Исторические памятники и музеи Чехии
Архитектура санаторных зданий и сооружений
Организация туристических комплексов
пансионат «Дружба» в районе Ялты
гостиница «Интурист» в Ростове-на-Дону
достопримечательности стран Европы
Андреевская церковь
История искусства, дизайн
Курс лекций по истории искусства
Изобразительное искусство блокадного Ленинграда
История государства Российского
Ландшафтный дизайн
Как обустроить свой дом, сад
Архитектурные стили XVIII века
Архитектура
Французский стиль в русской архитектуре
Билеты по истории искусства
ИСТОРИЯ АРХИТЕКТУРЫ ЯПОНСКОГО ЖИЛИЩА
Архитектура России и Европы
Ландшафтный дизайн
Русский авангард
Примеры решения задач по электротехнике,
физике
Контрольная по физике
Электротехника
Магнитная индукция
Волновая оптика
Расчет выпрямителей
Расчет электротехнических устройств
Контрольная работа Электрические машины
Методические указания по выполнению контрольной работы
Практика по физике
Молекулярно-кинетическая теория
Электродинамика
Практическое занятие по физике
Лекции и конспекты по физике
Техническая механика
Физика Механические колебания
Атомная физика
Ядерные реакторы
Энергетика
Лабораторные работы по общему курсу физики
Энергетика
Ядерные реакторы
Термоядерный синтез
Энергетика
 

Основные определения, понятия и законы в теории электрических цепей.

Другим вариантом идеального источника энергии является источник тока, для которого gвн=0

Ёмкость – идеализированный пассивный элемент цепи, приближенно заменяющий конденсатор, в котором происходит процесс накопления энергии электрического поля.

Закон Ома для участка цепи, не содержащего ЭДС.

Второй закон Кирхгофа работает как для замкнутого, так и для разомкнутого контура.

Значительно большее значение имеет понятие действующего значения. Для его осмысления оценим тепловое действие переменного и постоянного тока.

Элементы R,L,C в цепях синусоидального тока.

Индуктивность (L). Пусть через индуктивность протекает синусоидальный ток.

Для линейного конденсатора C = const, поэтому i =

Изображение синусоидальных функций времени (напряжение, сила тока, мощность) векторами на комплексной плоскости

Векторная диаграмма - диаграмма векторов на комплексной плоскости, построенная с учетом их взаимной ориентации по фазе.

Основы символического (комплексного) метода расчета цепей синусоидального тока. Этот метод позволяет перейти от дифференциальных уравнений, составленных для мгновенных токов, напряжений и т.д., к алгебраическим уравнениям, составленным для соответствующих им комплексных изображений.

Для комплексных амплитуд закон Ома запишется в следующем виде: 

Резонанс напряжений Резонансом в цепях переменного тока, содержащих индуктивные и емкостные элементы, называется явление совпадения по фазе векторов тока и напряжения на входе цепи или на участке цепи, при этом cosj = 1, j = 0..

Частотные характеристики последовательного колебательного контура.

На нулевой частоте (для источника постоянного ЭДС) индуктивность заменяется короткозамкнутым проводником, а емкость - обрывом; на бесконечной частоте свойства указанных элементов меняются местами, то есть индуктивность становится обрывом, а емкость - короткозамкнутым проводником.

Параллельное соединение элементов R, L, C; проводимости. Рассмотрим параллельное соединение разнородных элементов R, L, C.

Комплексная амплитуда общего тока

Резонанс токов. Резонансный режим, возникающий при параллельном соединении R, L, C, называется резонансом токов.

Частотные характеристики параллельного колебательного контура. Для простоты рассмотрим идеальный контур, то есть контур без активных сопротивлений в ветвях

Мощности Рассчитаем мощность произвольного приемника, представленного на рис.2.30 в виде пассивного двухполюсника.

Разность полной и активной мощности, обусловленная наличием реактивных (индуктивных и емкостных) элементов называется реактивной мощностью.

Передача энергии от активного двухполюсника к пассивному.

Коэффициент мощности Наибольшие действующие значения напряжения и тока, допускаемые для генераторов и трансформаторов, производящих и, соответственно, преобразующих электрическую энергию, зависят от их конструкции, а наибольшая мощность, которую они могут развивать, не подвергаясь опасности быть поврежденными, определяется произведением этих значений.

Методы расчета сложных цепей Применение законов Кирхгофа для расчета разветвленных электрических цепей.

Метод контурных токов Этот метод применим для расчета любых цепей. Он базируется на уравнениях, составленных по второму закону Кирхгофа

Метод узловых потенциалов Метод базируется на первом законе Кирхгофа. Неизвестными для метода являются узловые потенциалы.

Метод двух узлов Этот метод является частным случаем метода узловых потенциалов.

Принцип наложения, метод наложения Используя метод контурных токов, можно получить обобщенное уравнение по расчету любого i-го контурного тока.

Входные и взаимные проводимости Пусть дана некоторая электрическая цепь, содержащая единственный источник ЭДС в k-ой ветви.

Свойство взаимности Рассмотрим еще одно важное свойство, имеющее место в сложных цепях, присущее линейным электрическим цепям, базирующееся на понятиях входных и взаимных проводимостей.

Преобразование треугольника сопротивлений в эквивалентную звезду и обратное преобразование.

Метод эквивалентного генератора (активного двухполюсника) Все методы, рассмотренные ранее, предполагали расчет токов одновременно во всех ветвях цепи.

Пусть дана цепь, рассчитаем ток  методом эквивалентного генератора.

Определим эквивалентное сопротивление пассивного двухполюсника. Для этого мысленно закоротим все источники ЭДС исходной цепи, оставляя для реальных источников их внутренние сопротивления.

В предыдущей главе рассматривалась работа электрических цепей, питающихся от однофазных синусоидальных источников тока или напряжения.

Важным обстоятельством является то, что система векторов фазных ЭДС генератора на комплексной плоскости образует симметричную трехлучевую звезду и сумма этих векторов в любой момент времени равна нулю.

Установим взаимосвязь между комплексами линейных и фазных напряжений источника

Режимы работы трехфазных цепей Соединение «звезда-звезда» с нулевым проводом и без нулевого провода.

Несимметричная нагрузка Пусть Ra ¹ Rb = Rc; а) четырехпроводная звезда.

Напряжение смещения  можно также определить методом засечек

В четырехпроводной системе при коротком замыкании фазы приемника получаем короткое замыкание фазы источника

Сравнив схемы соединения потребителей трех- и четырехпроводной звездой, можно сделать вывод, что однофазные приемники надо включать по схеме четырехпроводной звезды для обеспечения постоянства напряжений на зажимах этих приемников.

Фазы по-прежнему работают независимо друг от друга и поэтому фазные токи ; ; .

Мощность трехфазных цепей Рассмотрим расчет мощности при соединении приемников по схеме четырехпроводной звезды и допустим, что нагрузка несимметрична.

Пусть трехфазный приемник с сопротивлением фазы Zф соединен «звездой», тогда активная мощность .

Приемники, соединенные по схеме трехпроводной звезды или треугольником.

Метод симметричных составляющих Любую несимметричную трехфазную систему можно разложить на три симметричные трехфазные системы: прямой, обратной и нулевой последовательностей.

Фильтры симметричных составляющих Симметричные составляющие несимметричных систем можно определить не только аналитически или графически, но и при помощи электрических схем, называемых фильтрами симметричных составляющих.

Пульсирующее магнитное поле Вращающееся магнитное поле нашло исключительно широкое практическое применение.

Вращающееся магнитное поле системы двух катушек Пусть даны две одинаковые катушки, оси которых расположены под углом 90° по отношению друг к другу

Вращающееся магнитное поле системы трёх катушек Рассмотрим аналогичную систему трёх катушек, оси которых сдвинуты на угол 120°.

Цепи со взаимной индуктивностью Изменение тока в электрической цепи приводит к соответствующему изменению магнитного потока, который, в свою очередь, приводит к появлению ЭДС самоиндукции, обусловленной скоростью изменения потокоцепления y = WФ = Li.

ЭДС взаимоиндукции На основании закона электромагнитной индукции изменение магнитного потока катушки вызывает ЭДС самоиндукции, которая при линейности катушки может быть определена следующим образом .

Расчет цепей при наличии взаимной индуктивности Рассмотрение данного вопроса начнём с простейших способов соединения двух индуктивно связанных катушек: параллельного и последовательного.

Параллельное согласное соединение Составим систему уравнений для расчета цепи по законам Кирхгофа для схемы по рис.6.9.

Расчет разветвлённых цепей при наличии взаимной индуктивности Расчёт разветвлённых цепей при наличии взаимной индуктивности представляется более сложным этапом.

"Развязывание" магнитосвязанных цепей Отличительной особенностью расчёта цепей со взаимной индуктивностью является то, что приходится одновременно учитывать электрические и магнитные связи.

Если в узле С катушки соединены одноимёнными зажимами, аналогичные рассуждения позволили бы получить другую схему, см. рис. 6.13.

Линейный (воздушный) трансформатор Воздушный трансформатор является классическим примером линейной цепи, имеющей индуктивную связь.

Индуктивные элементы (L1 - M) и (L2 - M) замещают в реальном трансформаторе индуктивности потокорассеяния при условии, что количество витков катушек равны(n = 1).

Вносимое сопротивление трансформатора Пусть к выходным зажимам трансформатора по рис. 6.17 подключен приемник с сопротивлением Zн.

Несинусоидальные токи Расчет электрических цепей, выполненный ранее, проводился в предположении, что источники энергии были либо постоянными, либо синусоидальными и вызывали в элементах цепей постоянные или синусоидальные токи.

Выражения для коэффициентов ряда позволяют получить разложение в ряд любой периодической функции, однако для большинства таких функций, которые используются в теории электрических цепей, эти разложения уже получены и могут быть взяты в соответствующей справочной литературе.

Амплитудное, среднее и действующее значения периодических несинусоидальных функций.

Аналогично определяются действующие значения несинусоидального напряжения и любой другой функции, изменяющейся по несинусоидальному периодическому закону.

Мощность периодических несинусоидальных токов Для определения активной мощности, выделяемой на активных элементах, воспользуемся формулой мгновенной мощности p = iu, где i и u заданы рядом Фурье.

Несинусоидальные функции времени с периодической огибающей В отличие от периодических функций, рассмотренных выше, существуют несинусоидальные кривые с периодическими или почти периодическими огибающими.

Модуляция Синусоидальные колебания характеризуются тремя основными параметрами: амплитудой, частотой и начальной фазой.

Резонансные явления в цепях с несинусоидальными источниками Рассматривая однофазные синусоидальные цепи, мы познакомились с явлением резонанса.

Для определения функции выходного напряжения составим передаточную функцию исходной цепи, которая связывает входное и выходное напряжения и является частотно-зависимой:

Высшие гармоники в трехфазных цепях.

Высшие гармоники при соединении фаз источника и приемника звездой В линейных напряжениях, определяемых как разность соответствующих фазных напряжений, гармоники напряжений, кратные трем, отсутствуют.