Математика Курс лекций по информатике Машиностроительное черчение Решение задач по физике Теоретические основы электротехники Сопротивление материалов История искусства Ядерные реакторы
Теоретические основы электротехники Пример выполнения задания Расчёт магнитной цепи Законы Кирхгофа Баланс активных мощностей Преобразования схемы звезда треугольник Расчет методом эквивалентного генератора

Для работы электрической цепи необходимо наличие источников энергии. В любом источнике за счет сторонних сил неэлектрического происхождения создается электродвижущая сила. На зажимах источника возникает разность потенциалов или напряжение, под воздействием которого во внешней, присоединенной к источнику части цепи, возникает электрический ток.

Целью задания является отработка техники расчёта гармонических установившихся режимов в линейных электрических цепях, закрепление теоретического материала в части применения комплексного метода и построения векторных диаграмм гармонического процесса. Заданием предусмотрена отработка расчётных приёмов сворачивания цепи со смешанным соединением r,L,C – элементов к одному эквивалентному параметру (комплексным сопротивлению или проводимости). Задание содержит проверку баланса активных и реактивных мощностей.

Для цепи, соответствующей конкретному варианту, рассчитать:

1. Действующие и мгновенные значения токов всех ветвей.

2. Действующие и мгновенные значения напряжений на всех элементах нагрузки.

3. Построить в выбранных масштабах для тока и напряжения векторные диаграммы. Диаграммы должны включать токи всех ветвей и напряжения всех элементов цепи.

4. Изобразить на графике мгновенные значения полного тока цепи i(t) и напряжения на приёмнике электрической энергии (нагрузке) u(t). Показать на графике угол сдвига φ.

5. Построить эквивалентную схему замещения нагрузки, на основе найденных в п.1, комплексных значений Z или Y.

6. Проверить балансы по активной и реактивной мощностям.

Основы теории

4. Спустя достаточно большое время после включения линейной электрической цепи под действие периодического синусоидального напряжения (э.д.с., тока) во всех её ветвях устанавливаются синусоидальные токи (падения напряжений) с тем же периодом, что и у воздействия. Такой режим работы цепи называется установившимся. Время достижения установившегося режима определяется как характером воздействия, так и свойствами цепи. В классической постановке основной задачей анализа является определение токов ветвей в цепи заданной топологии при известных параметрах и источниках электромагнитной энергии. В случаях, когда цель анализа определение токов во всех ветвях сложной цепи, наиболее удобно использование приёмов контурного или узлового анализа. В настоящем задании все варианты цепей представляет собой не сложное, а смешанное соединение, т.е. представляет совокупность последовательных и параллельных участков. Для такого соединения рекомендуется использовать обычное сворачивание, т.е. приведение цепи к одному эквивалентному комплексному сопротивлению Z (или проводимости Y). Последующий анализ основан исключительно на законах Ома и Кирхгофа в комплексной форме. Например, для цепи изображённой на рисунке 4.3 эквивалентное сопротивление:

Ток   на основании закона Ома:

Напряжение между зажимами а и б и токи I2 и I3 соответственно определятся:

Мгновенные значения найденных токов находятся по правилам, показанным выше (п.3).

5. Баланс активных мощностей отражает принцип сохранения энергии применительно к электромагнитным процессам, протекающим в электрической цепи. Он заключается в том, что активная мощность (энергия), вырабатываемая источником (источниками)  , где  – комплексное напряжение источников,  – сопряжённый комплекс токов источников, полностью рассеивается в ветвях цепи и равна Pцепи = å rk Ik2, где rk и Ik – активное сопротивление и действующее значение тока в k-ой ветви. Аналогичный баланс существует и для реактивных мощностей: , где «плюс» соответствует индуктивному характеру сопротивления, а «минус» ёмкостному.

Расчёт трёхфазных электрических цепей Теоретические основы электротехники
Электрическая цепь - это совокупность устройств, предназначенных для производства, передачи, преобразования и использования электрического тока. Все электротехнические устройства по назначению, принципу действия и конструктивному оформлению можно разделить на три большие группы.