Методические указания по выполнению лабораторных работ по дисциплине «Электротехника и основы электроники» (стр. 14 )

Напряжение на зажимах источника, работа в режиме потребителя, больше чем ЭДС самого источника на величину падения напряжения на внутренним сопротивлении этого источника.

Виды соединения элементов электрической цепи

Виды соединения:

Параллельное соединение

Последовательное соединение

Смешанное соединение

Параллельное соединение называют соединение при котором все участки цепи присоединены к одной паре узлов, т. е. находятся под действием одного и того же напряжения.(смотреть рисунок 1)

Рис.1 Электрическая схема параллельного соединения резисторов

Электрическим сопротивлением - это противодействие, которое атомы или молекулы в проводнике, оказывают направленному перемещению зарядов.

Обозначение R (Ом)

Токи параллельно включенных участков образуют сопротивление этих участков.

Обратная величина общего сопротивления параллельно включенных потребителей равна сумме сопротивлений этих потребителей.!!!!!!!!

Запишем окончательную формулу расчета общего сопротивления при параллельном соединении:

Последовательное соединение называют соединение при котором по всем участкам цепи проходит один и тот же ток (смотреть рисунок 2).

Рис. 2 Схема электрическая последовательного соединения резисторов

Напряжение на каждом последовательно включенном участке пропорционально величине сопротивления этого участка.

Общее эквивалентное сопротивление последовательно включенных сопротивлений равно сумме этих сопротивлений!!!!!!

Законы Кирхгофа:

Ветвях, образующих узел электрических цепей алгебраическая сумма токов равна 0. (он применяется к узлам электрических цепей)

Другая формулировка 1-ого закона: Сумма токов направленных к узлу электрической цепи, равна сумме токов, направленных от того же узла.

Правило знаков:

Токи втекающие в узел, берутся со знаком (+), а токи вытекающие из узла, - со знаком (-). Например к узлу 1 по рисунку

В контуре электрической цепи алгебраическая сумма напряжений на его ветвях равна 0.

Другая формулировка: в контуре электрической цепи алгебраическая сумма падений напряжений в пассивных элементах равна алгебраической сумме ЭДС этого контура.

Правило знаков:

Если направления ЭДС совпадает с направлением обхода, то ее учитывают со знаком +, а если не совпадают то со знаком -;

Если в результате расчета тока величина получается со знаком +, то направления совпадает с выбранным направлением обхода;

Если в результате расчета тока величина получится со знаком -, то направлении тока в цепи противоположно выбранному направлению обхода.

Например, для левого контура при обходе его по часовой стрелке имеем

Ветвь – участок цепи, по которому протекает один и тот же ток.

Узел – место соединение не менее 3-х ветвей.

Контур – замкнутый участок электрической цепи.

Электрические цепи подразделяются на разветвленные (т. е. цепи имеющие много контуров); неразветвленные (т. е. цепи имеющие один только контур).

Элементы неразветвленной электрической цепи соединены между собой последовательно. Отличительной особенностью последовательного соединения является то, что электрический ток во всех участках цепи один тот же.

Неразветвленные RLC-цепи переменного тока

Неразветвленная электрическая цепь синусоидального тока с последовательно соединенными приемниками, характеризуемыми сосредоточенными параметрами г, L, С (которые не зависят от тока и напряжений на зажимах соответствующих элементов, называется линейной цепью).

Элементы и параметры цепей переменного тока:

Цепи переменного тока могут обладать активным сопротивлением r, индуктивностью L и емкостью C.

1.  Резистивный элемент

2.  Индуктивный

3.  Емкостной

Резонанс – это явление значительного изменения амплитуд колебания электрических величин в цепи переменного тока.

Резонанс напряжений возможен в неразветвленном участке цепи, схема замещения которого содержит индуктивность L, емкостный С и резистивный г элементы, т. е. в последовательном колебательном контуре (рис.3 ).

Рис.3 Схема электрическая последовательного колебательного контура при резонансе

Колебательный контур - это электрическая цепь, в которой происходит периодическое изменения силы тока, напряжения и энергии.

Резонансное напряжение и его особенности.

Резонанс напряжений – это явление, гармонических колебаний в последовательном колебательном контуре, при котором сдвиг фаз между напряжением и током на входе контура равен 0.

Условия резонанса: общее реактивное сопротивление цепи равно 0

Резонансная частота: реактивные сопротивления катушки и конденсатора определяются выражениями

Реактивное сопротивление:

z = √r2 + (xL - xС)2 = r.

Резонанс в цепи можно получить 2-мя способами варьируя параметрами L и C или принудительно изменяя частоту прикладываемого к цепи напряжения.

Добротность резонансного контура: это отношения энергии запасенной в контуре к энергии потерь, а так же может быть выражена через отношения реактивного сопротивления элемента, запасающего энергию и равного характеристическому сопротивлению контура, к активному сопротивлению этого же контура:

Отношение напряжения на индуктивном или емкостном элементе при резонансе к напряжению V на выводах контура, равное отношению характеристического сопротивления к сопротивлению резистивного элемента, определяет резонансные свойства колебательного контура и называется добротностью контура.

Резонанс тока в цепи.

Резонанс токов - это явление в цепи содержащей параллельно соединенные участки с индуктивным и емкостным характерами нагрузки.

0

Условие резонанса

Резонансная частота

Рис. 4 Схема электрическая параллельного колебательного контура при резонансе

Трехфазные цепи

Трехфазная цепь представляет собой совокупность 3-х электрических цепей, в которых действуют синусоидальные ЭДС одной и той же частоты, синхронизированные таким образом, что их начальные фазы отличаются на угол .

Каждая цепь называется фазой.

Преимущество 3-х фазной цепи:

1.  Экономичность передачи энергии.

2.  Простой способ получения вращающегося поля.

3.  2 различных эксплуатационных напряжения (фазное и линейное).

4.  Механический вращающийся момент в 3-х фазных двигателях постоянен по величине и не зависит от времени.

Трехфазная система ЭДС создается на зажимах трехфазного синхронного генератора, а затем преобразуясь передается к потребителям. Обмотка генератора расположена на неподвижном статоре и состоит из 3-х отдельных обмоток или фаз, каждая из которых обозначена одним витком. Оси витков сдвинуты относительно друг друга на угол . Начало фаз обозначены А, В, С а конец X, Y, Z. Ротор – это постоянный магнит или электромагнит, возбуждаемый постоянным током. При вращении ротора магнитное поле возбуждает в обмотках статора ЭДС, которые имеют одинаковые амплитуды, ту же самую частоту сдвинуты по фазе относительно друг друга на угол .

Виды соединения 3-х фазной цепи:

1.  Соединение звездой. При соединении звездой концы фаз X, Y и Z соединяются в один и тот же узел N, называемый нейтралью или нейтральной точкой генератора.

2.  Соединение треугольником. При соединении треугольником объединяются в одну точку начало и концы соответствующих фаз: X и В; Y и C; Z и А.

Симметричная нагрузка. Нагрузка считается симметричной, когда равны в отдельности активные и реактивные сопротивления всех фаз:

ra = rb = rc  и  ха = хb = хc,

Условие симметричности нагрузки может быть  записано также через комплексные значения полных сопротивлений фаз: Za = Zb = Zc.