Летающий спутник

Летающий спутник

Заработок для студента

Заработок для студента

 Заказать диплом

Заказать диплом

 Cкачать контрольную

Cкачать контрольную

 Курсовые работы

Курсовые работы

Репетиторы онлайн по любым предметам

Репетиторы онлайн по любым предметам

Выполнение дипломных, курсовых, контрольных работ

Выполнение дипломных, курсовых, контрольных работ

Магазин студенческих работ

Магазин студенческих работ

Диссертации на заказ

Диссертации на заказ

Заказать курсовую работу или скачать?

Заказать курсовую работу или скачать?

Эссе на заказ

Эссе на заказ

Банк рефератов и курсовых

Банк рефератов и курсовых

Курсовая по электротехнике Лабораторная работа Трехфазные цепи Лабораторные работы по физике

Расчет электротехнических цепей Лабораторная работа

Постоянный ток широко используется во многих отраслях техники. Его применяют в устройствах связи, приборах, электрооборудовании мобильных агрегатов и др.

 Совокупность источников, приемников электрической энергии и соединяющих их проводов называют электрической цепью.

 Источниками электрической энергии служат устройства, в которых происходит преобразование различных видов энергии в электрическую. По виду преобразуемой энергии источники электрической энергии могут быть разделены на химические и физические. Химическими источниками электрической энергии принято называть устройства, вырабатывающие энергию за счет окислительно-восстановительного процесса между химическими реагентами. К химическим источникам относятся первичные (гальванические элементы и батареи), вторичные (аккумуляторы и аккумуляторные батареи) и резервные (при хранении электролит никогда гальванически не связан с электродами), а также электрохимические генераторы (топливные элементы).

  Физическими источниками электрической энергии называют устройства, преобразующие энергию механическую, тепловую, электромагнитную, световую энергию, энергию радиационного излучения, ядерного распада в электрическую. К физическим источникам относятся электромашинные генераторы (турбо-, гидро- и дизель-генераторы), термоэлектрические генераторы, термоэмиссионные преобразователи, МГД-генераторы, а также генераторы, преобразующие энергию солнечного излучения и атомного распада.

 Приемники электрической энергии (электродвигатели, электрические печи, нагревательные приборы, лампы накаливания, резисторы и др.) преобразуют электрическую энергию в другие виды энергии.

 В электрической цепи источники и приемники соединяют проводами, которые обеспечивают передачу электрической энергии от источников к приемникам.

  Электрические цепи содержат:

 а) коммутационную аппаратуру для включения и отключения электрического оборудования и устройств (переключатели, выключатели и др.);

 б) контрольно-измерительные приборы (амперметры, вольтметры и др.);

 в) аппаратуру защиты (плавкие предохранители, автоматы и др.).

  Рассмотрим простейшую электрическую цепь, состоящую из аккумулятора, фары автомобиля, выключателя, амперметра и соединительных проводов (рис. 1.1 а). Графическое изображение электрической цепи, в которой реальные элементы представлены их условными обозначениями (рис. 1.1 б), называется электрической схемой.

Рис. 1.1

 Для упрощения изображения электрической цепи каждое электротехническое устройство заменяют (по ГОСТ) его условным обозначением.

 На рис. 1.2 приведены условные обозначения источников и приемников постоянного тока: гальванического элемента (аккумулятора) (рис. 1.2 а), генератора постоянного тока (рис. 1.2 б), термопары (рис. 1.2 в), резистора (рис. 1.2 г), лампы накаливания (рис. 1.2 д), электрической печи (рис. 1.2 е).

  а) б) в) г) д) е)

Рис. 1.2

 Условные обозначения некоторых измерительных приборов и коммутирующих устройств представлены на рис. 1.3: амперметра (рис. 1.3 а), вольтметра (рис. 1.3 б), выключателя (рис. 1.3 в), предохранителя (рис. 1.3 г).

 Чтобы облегчить изучение процессов в электрической цепи, ее заменяют расчетной схемой, в которой все элементы или некоторые из них

Рис. 1.3

представлены так называемой схемой замещения. Схема замещения состоит из совокупности различных идеализированных элементов, выбранных так, чтобы можно было описать физические процессы в реальном устройстве. В схемах замещения источники электрической энергии, резисторы, индуктивные катушки и конденсаторы считаются элементами с сосредоточенными параметрами.

 Схемы замещения различных электротехнических устройств будут подробно рассмотрены в следующих параграфах.

 Электрические цепи бывают неразветвленные и разветвленные. Если во всех участках цепи ток один и тот же, она называется неразветвленной (рис. 1.4 а). В разветвленной цепи (рис. 1.4 б) в каждой ветви протекает свой ток.

Рис. 1.4

 Геометрическая конфигурация схемы характеризуется такими понятиями, как ветвь, узел, контур. Ветвь – участок электрической цепи, вдоль которого протекает один и тот же ток. Узел – место соединения ветвей электрической цепи (не менее трех). Контур – любой замкнутый путь, образованный ветвями и узлами. Цепь, представленная на рис. 1.4 б имеет три ветви и два узла.

 1.2. Электрический ток. Плотность тока. Электрическое
напряжение

 Направленное движение свободных заряженных частиц в проводнике под действием электрического поля называется электрическим током. Электрический ток является скалярной величиной, которая равна пределу отношению заряда к промежутку времени, когда последний стремится к нулю:

 

 Электрический ток, неизменный по направлению и величине, называется постоянным током.

 В проводниках первого рода (металлы) ток образуется свободными электронами, поэтому электропроводность их называется электронной. В проводниках второго рода (расплавленные соли, растворы кислот, щелочей, солей) носителями тока, заряженными частицами, являются ионы.

 Значение постоянного тока определяется количеством электричества или зарядом Q, проходящим через поперечное сечение проводника в 1 с:

Размерность тока – ампер (А). 1 А – неизменный ток, который, проходя по двум параллельным проводникам бесконечной длины и ничтожно малого круглого сечения, расположенным на расстоянии 1 м один от другого в вакууме, вызвал бы между этими проводниками силу, равную  Н на каждый метр длины.

 Положительным направлением электрического тока принято условно считать направление движения положительных зарядов от плюса источника электрической энергии к минусу. На схеме оно совпадает с направлением ЭДС и указывается стрелкой.

 Условиями возникновения электрического тока являются:

 1) наличие источника, поддерживающего разность потенциалов между носителями зарядов;

 2) замкнутость пути, по которому перемещаются заряды.

 Количественно ток определяется по показаниям электроизмерительных приборов – амперметров, где используются тепловое, магнитное и химическое действие тока.

 Чтобы судить о степени загруженности проводов электрическим током, вводится понятие плотность тока.

 Плотность тока δ есть векторная величина, равная пределу отношения тока сквозь элемент поверхности, перпендикулярной направлению движения заряженных частиц к этому элементу, когда последний стремится к нулю:

.

 Допускаемая плотность тока, например, в проводах обмоток электрических машин равна 3...7 А/мм2.

  Если ток равномерно распределен по сечению проводника, то плотность тока

.

 Электрическим напряжением называется скалярная величина, равная линейному интегралу напряженности электрического поля. Для электрического поля постоянного тока

, (1.1)

где  – напряженность электрического поля;  и  – потенциалы однородного электрического поля в поперечных сечениях a и b участка проводника.

 Размерность напряжения – вольт (В). 1 В – это напряжение между концами проводника, в котором при перемещении положительного заряда 1 кулон (Кл) совершается работа в 1 джоуль (Дж).

 При расчетах электрических цепей положительные направления токов в элементах цепи в общем случае заранее неизвестны. Поэтому одно из двух возможных направлений принимается за положительное и указывается на схеме стрелкой. Это направление выбирают произвольно. Условное положительное направление напряжения на схеме электрической цепи также выбирается произвольно и указывается стрелкой. Между зажимами потребителей электрической энергии положительные направления тока и напряжения, как правило, выбираются одинаковыми.

  На рис. 1.5 а показаны обозначения условных положительных направлений на примере простейшей цепи постоянного тока.

  Иногда условные положительные направления напряжения указывают двойными индексами . Каждый индекс соответствует точке, обозначенной на схеме. Условное положительное направление напряжения принято от точки а с первым индексом к точке в со вторым индексом:

.

  Так как условные положительные направления тока и напряжения совпадают, на схеме достаточно указать только направления токов (рис. 1.5 б). Если на схеме не указывается источник, то между его выходными зажимами обязательно указывается напряжение (рис. 1.5 б). Если в результате расчета электрической цепи ток в элементе электрической цепи получился отрицательным, это означает, что действительное направление тока противоположно принятому направлению.

 1.3. Закон Ома

 В 1827 г. немецкий физик Г. Ом, проведя серию точных экспериментов, установил один из основных законов электрического тока. Он гласит: постоянный электрический ток в участке электрической цепи прямо пропорционален напряжению на этом участке.

 Закон Ома имеет различные формы записи.

 В дифференциальной форме для участка цепи без ЭДС он имеет вид

,  (1.2)

где  – удельная проводимость.

Рассмотрим прямолинейный проводник постоянного сечения s (рис. 1.6):  

.  (1.3) 

Рис. 1.6

 

 Это вторая форма записи закона Ома для участка цепи без ЭДС, которая называется интегральной. Он формулируется следующим образом: ток в проводнике равен отношению падения напряжения на участке проводника к электрическому сопротивлению участка.

 Электрическое сопротивлениепрямо пропорционально длине  и обратно пропорционально площади поперечного сечения проводника:

. (1.4)

Размерность сопротивления.

 Таким образом, сопротивление – это скалярная величина, характеризующая проводящие свойства цепи. Оно равно отношению постоянного напряжения на участке цепи к току в нем при отсутствии на участке ЭДС:

  . (1.5)

 Сопротивление – это величина, показывающая, что в данном участке цепи происходит преобразование энергии.

 Величина, обратная сопротивлению, называется проводимостью:

.  (1.6)

 Размерность проводимости – сименс (См). 1 См = 1/Ом.

 Удельное сопротивление:

 (1.7)

  Тогда

. (1.8)

 Удельное сопротивление получено экспериментально для всех материалов и приведено в справочниках.

  Обмотки реостатов и нагревательных приборов изготавливают из сплавов с большим удельным сопротивлением (нихром, фехраль и т.п.).

 Устройства, которые включают в электрическую цепь для ограничения или регулирования тока, называются резисторами или реостатами.

Рис. 1.7

 Зависимость тока резистора I от подводимого напряжения U называется его вольтамперной характеристикой (ВАХ). Если сопротивление резистора не зависит от тока, то его ВАХ представляет собой прямую линию (рис. 1.7 а), проходящую через начало координат. Такой резистор называется линейным. Резистор, ВАХ которого не является прямой линией (рис. 1.7 б), называется нелинейным. Электрические цепи, содержащие только линейные элементы, называют линейными. Если в цепи имеется хотя бы один нелинейный элемент, вся цепь называется нелинейной.


Расчет электротехнических цепей Лабораторная работа.