Расчет электрической цепи постоянного и переменного тока

Начертательная геометрия
и инженерная графика
Начертательная геометрия
Задание по инженерной графике
Геометрические характеристики
плоских сечений
Построение геометрических фигур
Контрольная работа по
инженерной графике
Практикум по черчению
Оформление чертежей
Построения черчежа
Позиционные задачи

Основы машиностроительного черчения

Черчение Практикум по решению задач
Построение касательной
История искусства
Архитектура и скульптура Западной Европы
Живопись Франции
Барбизонская школа
Эдуард Мане
Импрессионизм
Неоимпрессионизм
Постимпрессионизм
Живопись Германии
Живопись Англии
Галерея Тейт в Лондоне
Искусство России
Архитектура и скульптура
Живопись
Иван Айвазовский
Василий Поленов
Василий Суриков
Исаак Левитан

Государственная Третьяковская галерея

Сопромат
Сопротивление материалов
Задачи по сопротивлению материалов
Теоретическая механика
Лабораторные работы по
сопротивлению материалов
Контрольная работа по сопромату
Лекции по черчению,
начертательной геометрии
Вычерчивание контуров деталей
Аксонометрическая проекция
Тени цилиндра
Конические сечения
Математика решение задач
Вычисление объемов с помощью
тройных интегралов
Основы векторной алгебры
Аналитическая геометрия
Решение типового варианта контрольной работы
Курсовая по математике
Вычисления интегралов
Интегралы при решении задач
Физика
Лекции и конспекты
Физика примеры решения задач
Механика
Термодинамика
Молекулярная физика
Электростатика и постоянный ток
Электромагнетизм
Электромагнитная индукция
Теория электромагнитного поля
Геометрическая оптика
Радиоактивность. Элементы физики ядра
Электротехника
Схемы выпрямителей, фильтров
MATLAB приложение Simulink
Курсовая по ТОЭ
Примеры выполнения заданий
Курс лекций по ТОЭ и типовые задания
Линейные электрические цепи
Резонанс в электрических цепях
Несинусоидальные токи
Расчет переходных процессов
Теория нелинейных цепей
Переходные процессы в нелинейных цепях
Лабораторные работы и расчеты по ТОЭ
Исследование переходных процессов
Моделирование электрических цепей
Задание на курсовую работу
Расчет переходного процесса в цепях
первого порядка
Использование программы Mathcad
Исследование  трёхфазных цепей
Исследование сложной электрической цепи постоянного тока
Исследование  трёхфазных цепей при соединении сопротивлений нагрузки
в треугольник
Информатика
Школьный учебник по информатике
Графический пакет AutoCAD
Adobe Illustrator
Инструменты
Векторные фильтры
Цветовые фильтры
Работа с текстом и шрифтом
Информационная графика
Учебник по Microsoft Internet Explorer
Основы безопасной работы с ресурсами сети
Microsoft Outlook
Компьютерные сети
Вычислительные сети
Основные проблемы построения сетей
Понятие «открытая система» и проблемы стандартизации
Локальные и глобальные сети
Сети отделов, кампусов и корпораций
Требования, предъявляемые к современным вычислительным сетям
Основы передачи дискретных данных
Методы передачи дискретных данных на физическом уровне
Методы передачи данных канального уровня
Методы коммутации
Базовые технологии локальных сетей
Протокол LLC уровня управления логическим каналом (802.2)
Технология Ethernet (802.3)
Технология Token Ring (802.5)
Технология FDDI
Fast Ethernet и 100VG - AnyLAN как развитие технологии Ethernet
Высокоскоростная технология Gigabit Ethernet
Построение локальных сетей по стандартам физического и канального уровней
Концентраторы и сетевые адаптеры
Логическая структуризация сети с помощью мостов и коммутаторов
Техническая реализация и дополнительные функции коммутаторов
Сетевой уровень как средство построения больших сетей
Адресация в IP-сетях
Протокол IP
Протоколы маршрутизации в IP-сетях
Средства построения составных сетей стека Novell
Маршрутизаторы
Глобальные сети
Глобальные связи на основе выделенных линий
Глобальные связи на основе сетей с коммутацией каналов
Компьютерные глобальные сети с коммутацией пакетов
Удаленный доступ
Средства анализа и управления сетями
Мониторинг и анализ локальных сетей
Ядерная индустрия
История ядерной индустрии
Урановый проект
Попытка создать атомное оружие в Германии
США применила атомные бомбы
Атомная индустрия в Великобритании
Проектирование ядерного реактора Франция
Развитие ядерной индустрии в СССР
Урановый проект СССР в годы войны
Проектирование атомной подводной лодки
Первая в мире атомная электростанция
Атомный ледоход"Ленин"
Путешествие советской атомной подводной лодки на Северный полюс
Атомные двигатели для космоса
Курчатовский институт
Ядерные реакторы
Компоновка реакторного контура
Реактор ВВЭР
Реактор РБМК
Реакторная установка МКЭР -1500
Газоохлаждаемые реакторы
Атомные электростанции с натриевым теплоносителем
АЭС с реактором БН-350
Цепная ядерная реакция
Термоядерный синтез
Реакторы на быстрых нейтронах
Варианты  плавучего энергоблока и опреснительных установок
Радиационная и ядерная безопасность
Обеспечение защиты населения
 

ЛИНЕЙНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА Общая характеристика электрических цепей Электромагнитные процессы, протекающие в электротехнических устройствах, как правило, достаточно сложны. Однако во многих случаях, их основные характеристики можно описать с помощью таких интегральных понятий, как: электрическое напряжение u, ток i, заряд q, магнитный поток Ф и электродвижущая сила (ЭДС).

Напряжение на участке цепи Под напряжением на некотором участке электрической цепи понимают разность потенциалов между крайними точками этого участка.

Методы расчета электрических цепей Метод контурных токов

РАСЧЕТ ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

 Задана эквивалентная схема замещения цепи постоянного тока и ее параметры. Выполнить следующие действия по ее расчету:

Составить систему расчетных уравнений для определения токов в ветвях схемы, используя оба закона Кирхгофа непосредственно (метод законов Кирхгофа);

Рассчитать токи в ветвях схемы, используя метод контурных токов;

Проверить правильность расчета, определив токи методом двух узлов (методом узлового напряжения);

ЛИНЕЙНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ СИНУСОИДАЛЬНОГО ТОКА Основные величины, характеризующие синусоидальные величины функции времени

Основные элементы и параметры электрической цепи синусоидального тока

Пассивными линейными элементами (приемниками) электрической цепи синусоидального тока являются:

резистивный элемент (резистор), обладающий сопротивлением R;

индуктивный элемент (индуктивная катушка) с индуктивностью L;

емкостной элемент (конденсатор) с емкостью C.

Электрическая цепь с идеальным конденсатором

Последовательное соединение резистора и конденсатора

Общий случай последовательной цепи синусоидального тока

Повышение коэффициента мощности в цепях синусоидального тока Большинство современных потребителей электрической энергии синусоидального тока представляют собой индуктивные нагрузки, токи которых отстают по фазе от напряжений источника питания. Активная мощность таких потребителей при заданных значениях тока и напряжения зависит еще от .

Трехфазные электрические цепи Основные понятия. Элементы трехфазных цепей. Трехфазные цепи представляют собой частный случай многофазных систем переменного тока. Многофазными системами называется совокупность электрических цепей, в которых действуют синусоидальные ЭДС одинаковой частоты, отличающиеся по фазе одна от другой и индуктированные в одном источнике энергии. Каждую из однофазных цепей, входящую в многофазную систему, принято называть фазой (в электротехнике термин «фаза» имеет два значения: понятие, характеризующую стадию периодического процесса, и наименование однофазных цепей, образующих многофазную систему). Цепи в зависимости от числа фаз называются двухфазными, трехфазными, шестифазными и т. п.

Трехфазные цепи с симметричными пассивными приемниками Соединение звездой. Четырехпроводная и трехпроводная цепи

Мощности приемников при любом роде нагрузки Любую схему соединения нагрузки трехфазной цепи можно путем преобразований привести к эквивалентной схеме соединения звездой

Переходные процессы в электрических цепях методы анализа Переходный процесс возникает непосредственно после скачкообразного изменения параметра электрической цепи. Например, подводимого к электрической цепи напряжения, сопротивления резистора, индуктивности катушки индуктивности, емкости конденсатора и т. п. Чаще всего переходный процесс наступает при срабатывании коммутирующих элементов цепи. При переходных процессах могут возникать большие напряжения и токи, которые могут нарушить работу устройства вплоть до выхода его из строя

Цепь из R – и C – элементов

Применение преобразования Лапласа Оригиналы и изображения

ЧАСТОТНЫЙ АНАЛИЗ

Представление периодических сигналов рядом Фурье

Линейные цепи постоянного и синусоидального тока

Законы Кирхгофа Первый закон Кирхгофа формулируется следующим образом: алгебраическая сумма токов в узле электрической цепи равна нулю

Соединение резисторов треугольником и звездой

Методы анализа цепей Анализ или расчет цепи заключается в определении значений токов, напряжений и мощностей отдельных участков, если заданы параметры схемы замещения цепи. Методы расчета цепей базируются на применении законов Кирхгофа.

Баланс мощностей Для проверки правильности результатов расчета электрической схемы составляется  баланс электрических мощностей.

Метод узловых потенциалов Этот метод базируется на применении первого закона Кирхгофа и закона Ома. Суть метода заключается в том, что расчетным путем определяются потенциалы узлов электрической схемы относительно какого-либо узла, принятого в качестве базисного, а потенциал последнего принимают равным нулю.

Метод эквивалентного генератора (активного двухполюсника) Этот метод целесообразно применять при расчете тока только в одной из ветвей сложной электрической цепи.

Изображение синусоидальных функций векторами и комплексными числами Анализ цепей с синусоидальными источниками значительно упрощается, если синусоидальные величины (токи, напряжения, ЭДС и т. д.) изображать вращающимися векторами или комплексными числами.

Цепи с индуктивно связанными элементами Если в электрической цепи есть катушки, магнитные поля которых оказывают друг на друга взаимное влияние, то такая цепь называется цепью с индуктивно связанными элементами

Топологические графы и матрицы электрических цепей Режим электрической цепи произвольной конфигурации полностью оп­ределяется первым и вторым законами Кирхгофа. Вид уравнений электри­ческого состояния цепи, составленных по этим законам, зависит только от схемы соединения элементов (ветвей), т. е. от топологической структуры цепи, и не зависит от вида и параметров самих эле­ментов. В таком случае ветви, содержащие различные элементы, можно представлять просто линиями, а структуру цепи – совокупностью этих линий, которая называется графом электрической цепи.

Матричная запись уравнений электрической цепи Уравнения в матричной форме, описывающие электрическую цепь и базирующиеся на законах Кирхгофа, получаются более удобными при введении понятия обобщенной ветви.

Комплексные сопротивления ветвей

ЗАДАНИЕ 1 Исходные данные Значения ЭДС источников и сопротивления приемников, а также ветвь, в которой нужно определить ток

ЗАДАНИЕ 2 Исходные данные К источнику переменного тока с напряжением U подключена электрическая сеть

ЗАДАНИЕ 3.1 К трехфазной сети с симметричной системой линейных и фазных напряжений подключены приемники энергии, соединенные звездой и имеющие сопротивления .

Задача 2 Конденсаторы, емкости которых C1 = 2 мкФ; С2 = 1 мкФ; С3 = 2 мкФ; С4 =6 мкФ; С5 =4 мкФ, соединены по схеме рисунок 1.4 и подключены к источнику с постоянным напряжением U=100 В.

Контрольная работа Задача 1 Для заданной схемы определить эквивалентную емкость батареи конденсаторов, заряды и напряжение каждого конденсатора, а также напряжение, приложенное к зажимам электрической цепи

По заданной электрической схеме определить эквивалентное сопротивление резисторов, токи, протекающие через резисторы и падения напряжения на каждом из них и допустимую мощность рассеяния каждого резистора.

Определить величины токов и мощности в ветвях схемы методом узловых и контурных уравнений

Контрольная работа На рисунке 3.4 представлена сложная электрическая цепь постоянного тока. Сопротивления резисторов и значения источников ЭДС, а также их внутренние сопротивления даны в таблице 3.1 Определить показания амперметров, направления токов в ветвях. Расчет произвести методом узловых и контурных уравнений (МУ и КУ) или методом контурных токов (МКТ).

Расчет неразветвленных однофазных цепей переменного тока Пример решения типовой задачи Задача 1 К генератору переменного тока с напряжением u=535,8·sin314ωt с частотой ƒ=50 Гц подключены последовательно катушка с активным сопротивлением R=32 Ом и индуктивностью L=26,4 мГн и конденсатор ёмкостью С=424 мкФ.

Расчет разветвленных однофазных цепей переменного тока  Пример решения типовой задачи Реальная катушка и реальный конденсатор включены параллельно в сеть переменного тока и потребляют из сети токи соответственно 40 и 25 А.

Символический метод расчета однофазных цепей переменного тока При выполнении заданий символическим (с помощью комплексных чисел) методом расчёта электрических цепей переменного тока необходимо пользоваться формулой, отражающей связь между показательной, тригонометрической и алгебраической формой записи комплексных чисел:

Симметричные трехфазные цепи при соединении фаз приемника звездой Обмотки трехфазного генератора соединены в звезду и каждая из них создает напряжение 127 В. Приемник состоит из трех одинаковых катушек, имеющих активное сопротивление 10 Ом каждая. Определить линейное напряжение, линейный и фазный токи и коэффициент мощности цепи. Катушки соединены в звезду.

Контрольная работа Для трехфазного приемника электрической энергии, соединенного по схеме треугольник определить фазные и линейные токи, активную, реактивную и полную мощность цепи и построить векторную диаграмму токов и напряжений, начертить схему замещения цепи.

РАСЧЕТ ЦЕПИ СИНУСОИДАЛЬНОГО ТОКА

РАСЧЕТ ТРЕХФАЗНОЙ ЦЕПИ Заданы эквивалентная схема замещения трехфазного приемника и ее параметры, а также задано линейное напряжение со стороны приемника

Пример 1.2. Методом узловых потенциалов определить токи во всех ветвях схемы цепи 

Пример 1.3. В схеме цепи рис.1.9 определить токи во всех ветвях методом наложения. Ток в резисторе r3 проверить методом эквивалентного генератора.

ОДНОФАЗНЫЕ ЦЕПИ СИНУСОИДАЛЬНОГО ТОКА

Переменный синусоидальный ток – основные понятия: частота, период, мгновенное, среднее, действующее значения. Получение синусоидальной ЭДС. Изображение синусоидального тока вращающимися векторами. Понятие о векторных диаграммах. Пассивные элементы цепи синусоидального тока: активное сопротивление, индуктивность, ёмкость. Синусоидальный ток в активном сопротивлении. Синусоидальный ток в индуктивности. Синусоидальный ток в емкости.

Пример 2.3. На рис.2.9 изображена схема цепи с индуктивно связанными элементами.Требуется рассчитать токи, построить полную векторную диаграмму, определить показания ваттметров и вольтметра, а также величину и направление передачи активной мощности через индуктивную связь Составить уравнения по законам Кирхгофа для определения действующих значений токов во всех ветвях;

Получение трёхфазных ЭДС. Способы соединения обмоток трёхфазных генераторов и ветвей приёмника. Положительные направления электрических величин в трехфазной системе. Симметричный режим трехфазной цепи при соединении в звезду и в треугольник. Соотношение между линейными и фазными величинами. Векторные и топографические диаграммы. Расчет симметричных и несимметричных трехфазных цепей. Трёхпроводные и четырехпроводные системы. Назначение нулевого провода.

Пример 3.1. Симметричный приемник имеет сопротивления фаз Ом, соединен в звезду и подключен к трехфазному генератору с симметричным линейным напряжением =127 В

Пример 3.2. Три одинаковых приемника энергии с сопротивлениями   Ом соединены треугольником и подключены к трехфазному генератору с симметричными  линейными напряжениями  В

Пример 3.3. Трехфазная нагрузка соединена в звезду и подключена к симметричному генератору с линейным напряжением  В

Пример 3.4. Определить показания приборов электродинамической системы, включенных в цепь, показанную на рис.3.15, если линейное напряжение симметричного генератора = =220 В, сопротивления фаз приемника  Ом,  Ом,  Ом. Сопротивления проводов линии передачи  Ом. Построить векторную диаграмму напряжений и токов.

ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКИ И ЧАСТОТНЫЕ ФИЛЬТРЫ

Типовые примеры решения задач Пример 4.1. Определить коэффициенты четырехполюсника в формах А, Н и Z, если r=20 Ом, xL=50 Ом, xC=50 Ом. Рассчитать параметры Т и П схем замещения. Определить характеристические параметры a, b,  ZC1 и ZC2. При сопротивлении нагрузки Z2, равном ZC2, определить коэффициенты передачи по напряжению Ku=U2/U1 и по току Ki=I2/I1.

Пример 4.4. Напряжение u1(t)=14.14sin(157 t)+7.07sin(471 t)+2.83sin(942 t), В подаётся на вход Т-образного высокочастотного фильтра типа “k”

Пример 4.3. Рассчитать параметры (L и С) низкочастотного Т-образного L,С-фильтра, построить его рабочие характеристики а(ω), b(ω), Zc(ω) и определить необходимое число звеньев таких фильтров, чтобы на частоте f1 при согласованной нагрузке коэффициент затухания а1 был не менее 36 дБ. Путём введения корректирующего звена получить фильтр типа “m”, вычертить его схему и определить параметры элементов. 

Пример 4.5. Из двух резисторов по 200 Ом каждый и конденсатора ёмкостью 4 мкФ построить высокочастотный фильтр, определить частоту среза fср, характеристическое сопротивление на двух частотах Zc(0,5 fср) и Zc(2fср). Полагая нагрузку согласованной, построить график зависимости коэффициента затухания фильтра а( f ) в диапазоне частот 0 ≤ f ≤ 4 fср .

Несинусоидальные периодические напряжения и токи, аналитическое и графо-аналитическое разложение в ряд Фурье. Особенности разложения в ряд Фурье кривых, обладающих симметриями.

Пример 5.2. Симметричный генератор с фазным напряжением uA=310sin(ωt-30º)+93sin(3ωt+45º), В питает нагрузку с сопротивлением фаз для токов основной гармоники =15 Ом, =j15 Ом, =-j15 Ом.

В цепи синусоидального тока законы Кирхгофа форматируются как геометрическая (векторная) сумма. Условно электрические цепи можно разделить на простые и сложные . Простой электрической цепью будем называть цепь содержащую один источник и любое число сопротивлений.  В свою очередь расчет простых цепей можно свести к двум задачам: прямая- это когда задана ЭДС (напряжения) источника и все сопротивления . Такая задача решается в два этапа, т.е цепь надо свернуть и определить эквивалентное сопротивление , а потом развернуть т.е определить токи.

Алгоритм расчёта электрических цепей методом контурных токов

Методические указания для расчета цепей несинусоидального тока (задача 4.1) Несинусоидальные токи и напряжения в электрических цепях возникают вследствие наличия различных нелинейных элементов, в том числе полупроводниковых и ферромагнитных.

Алгоритм расчета переходных процессов операторным методом

Расчет разветвленной магнитной цепи

Расчет линии с распределенными параметрами

К источнику питания с напряжением  подключены последовательно соединенные катушка индуктивности   и активное сопротивление нагрузки R Нагрузка изменяется в пределах от 0 до ¥> . Построить круговую диаграмму тока ( I ) и полной мощности (S>). По круговой диаграмме определить мощности ( S >, P>, Q ) и ток (I >) в цепи при R > = 10 Ом.

Заменим в предыдущей задаче активное сопротивление нагрузки (R Н) емкостью, все остальные параметры оставим без изменения. Требуется построить круговую диаграмму тока (мощности) и по ней определить мощности (S , P , Q ) и ток (I ) в цепи при XC = 10 Ом

Расчет параметров круговых диаграмм и порядок их построения для электрических цепей с параллельным и смешанным соединением имеет ряд особенностей.

К источнику питания с напряжением  подключена катушка индуктивности  и цепочка ,  

Трехфазные цепи Соединение нагрузки звездой

Нагрузка несимметричная. Трехпроводная цепь

Соединение нагрузки треугольником

Задача №1: К симметричному трехфазному генератору с ЭДС подключен симметричный потребитель (нагрузка), соединенный звездой, для которого .Сопротивление каждого линейного провдода . Определить фазные токи и напряжения на зажимах потребителя, а также напряжения на линейных проводах. Определить мощности потребителя (S, P, Q). Построить векторные диаграммы напряжений и токов.

Пример №8: К электрической цепи подключен несинусоидальный источник напряжения u( t) Параметры элементов по первой гармонике: , , . Рассчитать мгновенные значения всех токов.

Расчет нелинейной цепи по первой гармонике

Метод уравнений Кирхгофа  При расчете сложной цепи методом уравнений Кирхгофа выбирают произвольно направление токов в ветвях и направления обхода контуров, затем составляют уравнения. Число независимых узловых уравнений, составленных по первому закону Кирхгофа, на единицу меньше числа узлов схемы

Расчет цепи методом контурных токов

Расчет методом узловых потенциалов. Количество уравнений для этого метода равно количеству требуемых уравнений, составленных по первому закону Кирхгофа. Неизвестными величинами в этом методе являются потенциалы узлов, причем потенциал одного (любого) узла заранее заземлен и равен нулю. Токи в ветвях определяются по закону Ома.

Расчет тока в ветви методом эквивалентного генератора.

Требования, предъявляемые к современным вычислительным сетям